科学发展观指导下的产品系统化设计的理论与方法

产品的研发和设计在企业的发展中起着十分重要的作用,在产品研发和设计过程中,采用先进的或理想的设计方法有助于提高产品的“先天性”优良品质。近百年来,国内外科技工作者已提出70多种产品设计方法。10多年来,在吸取这些设计理论和方法优点的基础上,提出一种在科学发展观指导下的产品系统化设计方法。该方法概括以下8方面的要点：① 原来的产品设计的原5项要素质量(Quality, Q)、成本(Cost, C)、生产周期(Time, T)、环境(Environment, E)和服务(Serve, S)应该用6项设计要素思想(Idea, I)、Q、C、T、E和S来代替,增加产品设计的正确指导思想I;② 用4个更具体的设计步骤,即3I(Investigation)调研、7D(Design)规划、1+3+X实施和3A(Assessment)检验来代替传统的产品设计步骤;③ 将产品的性能分为结构性能、使用性能和制造性能等三种主要性能;④ 提出绿色设计宜用和谐设计来取代,按线性系统的常规设计方法在一些特殊的情况下应该用深层次的设计方法来取代;⑤ 进一步说明顶层设计和系统化设计的概念和内涵;⑥ 对完整性与非完整性技术系统进行讨论;⑦ 写出产品设计目标、设计内容和设计方法的关联方程;⑧ 写出产品设计质量的理论表达式。上述设计方法已应用于多种产品的设计,均取得良好的效果。     

基于TRIZ的产品设计集成创新方法研究综述

发明问题的解决理论(TRIZ)的优点是能够为设计过程中遇到的冲突提供原理解,但其理论结构松散复杂,没有具体的产品开发设计流程.将TRIZ与其他创新理论相结合,建立产品设计的集成创新模型,使产品设计过程规律化、系统化与模型化具有重要的现实意义和理论研究价值.全面阐述与分析了TRIZ理论与公理化设计(AD)、质量功能展开(QFD)、约束理论(TOC)等主流设计理论及方法集成的研究现状,并展望了TRIZ与其他理论结合的发展趋势.     

3D参数化方法在电梯设计中的应用研究

3D设计是机械产品设计的趋势,参激化方法是提升3D设计效率的有效方法.两者结合起来,极有利于设计和管理部件近似度极高的电梯产品.简单介绍了3D参数化设计方法的理论基础,并结合电梯轿箱门板组件的示例,展示了其在电梯行业推广该设计方法的广阔前景.     

公理设计在产品设计中的研究综述

设计理论与方法在产品设计开发中起着十分重要的作用,是产品创新设计的根本和基础。在众多设计理论与方法中,公理设计(Axiomatic Design,AD)是目前产品设计方法学中的一个研究热点。在AD基本概念描述的基础上,对两条设计公理的具体应用进行了归纳;总结了AD方法在需求分析、概念设计、设计决策和工艺设计各设计阶段的应用;综述了AD与QFD,TRIZ,DSM,模块化设计、创新设计、并行设计、优化设计、可靠性设计、稳健设计及多种设计理论与方法的集成研究,展开了细致深入的分析;最后陈述了AD的优势与劣势,展望了AD在未来产品设计领域中的发展趋势。     

计算机辅助的机械产品设计——检索计算型CAD的应用

本文从分析国内已使用的计算机辅助的工业汽轮机通流部分设计方法出发,探讨检索计算型CAD在机械产品设计中的实现途径:1.根据产品工业性质(制造、用途等)的特点,确定该产品CAD有效的具体方式。2.进行产品的总体规划和设计标准化(如系列化、积木块化等)。3.收集、分析、测定该产品物理作用关系的资料和数据,建立产品设计过程的正确逻辑关系。4.根据产品设计、制造、运行的经验,确定产品可行的可靠标准结构。5.选择合适的图形显示方法。6.编制程序。最后,本文对当前国内推广CAD技术提出了些看法。     

基于系统化设计过程的产品设计质量控制理论

以综合设计法为基础,借鉴系统化设计理念,建立了产品系统化设计过程模型.从分析产品质量的形成过程入手,阐述了产品设计质量的内涵,把产品的设计质量具体化到产品的功能和3个性能.定义了产品设计质量控制的概念,并且对产品设计质量的影响因素进行了具体分析,形成了产品设计质量控制的思路,针对传统产品设计存在的问题,建立了基于系统化设计理论的产品设计质量控制的初步模型,为保证产品的设计质量提供了理论基础.     

稀土超磁致伸缩材料高速强力微位移机构的开发及动态响应特性研究

研究了稀土超磁致伸缩材料 (Tb0 .2 7Dy0 .73) Fe1 .9(商品名为 Terfenol- D)微位移机构的设计方法 ;建立了基于 Terfenol- D棒的高速强力电磁阀的动态响应特性模型 ,这一模型对基于 Terfenol- D的产品设计具有重要的参考价值 ,并用计算机对这一模型进行了仿真 ,与实验结果进行了比较、分析。     

基于TRIZ冲突解决原理的产品设计解耦

利用公理设计理论进行产品设计特别是复杂产品的设计时,耦合设计经常会不可避免地出现,但现有的公理设计没有提供分析和处理耦合设计的方法。本文提出利用发明问题解决理论(TR IZ)中的冲突原理进行解耦的一般方法,并通过自动装弹机推弹机构的解耦设计说明了这一方法的具体应用。     

复杂产品设计与多学科设计优化综述

开展复杂产品(系统)设计理论和方法研究有助于提高复杂产品的设计水平,也是当前产品设计研究领域中的热点和难点.多学科设计优化(MDO)作为解决复杂产品(系统)设计难题的一种最新、最有效的理论和方法,受到越来越广泛的关注.在分析产品设计活动的基础上,论述了复杂产品(系统)的概念,分析了复杂产品及其设计的复杂性.系统研究了多学科设计优化的提出、定义、主要思想、国内外研究与应用现状、主要研究内容和关键技术等问题,讨论了国内广泛并深入开展多学科优化设计研究和应用的必要性和紧迫性.     

公理设计理论研究现状

公理设计理论为产品设计开发过程提供了指导框架,能够指导设计者在设计过程中做出正确的决策.文中简述了公理设计的研究背景、发展和基本理论.在此基础上,对公理设计的研究热点进行了综述及分析.主要从公理设计的扩展,公理设计与其他设计理论和方法的关系及集成,信息量计算方法及基于信息公理评价决策方法3个方面进行了评述,并对公理设计的优点和存在的问题进行了讨论.     

基于配置的ETO产品的多设计项目快速规划方法

大批量定制的模式下企业的ETO产品多设计项目受到时间、资源等多重约束,项目规划效率不高。通过在项目规划阶段建立基于产品族的项目主模板,增加节点约束集、时间约束集、资源约束集,简化规划过程复杂迭代的搜索过程,实现多项目环境下项目实例的有效快速配置。以在多项目并行环境下的ETO产品工业汽轮机设计项目快速规划为例进行了验证,表明此快速规划方法在多项目环境下快速规划新项目方面起到很好的作用。     

广义模块化设计原理及方法

针对传统模块化设计的局限性,将参数化设计和变量化分析技术引入模块化设计,提出广义模块化设计方法,从而拓展模块化设计的应用领域,使其既可适用于系列分级特性比较明显的产品及其产品族的开发,又可满足工况复杂、大载荷,需要进行结构强度、刚度设计,系列分级特性不明显的机械产品的开发设计.对广义模块化设计原理、广义产品平台、基于广义模块组合和基于广义产品平台的产品族规划方法进行系统阐述.最后以液压机广义模块化设计和产品族规划为例,详细说明广义模块化设计的基本原理和方法.     

基于模糊设计结构矩阵的产品设计过程模块化分解

为了对产品设计过程进行有效规划和管理,提出一种基于模糊设计结构矩阵的设计过程模块化分解方法。在分析产品设计过程相似性特征的基础上,给出了设计过程的模块化规划原理和实施框架,提出了设计过程模块及其入出项的概念。采用权重有向图和模糊设计结构矩阵对设计过程中设计活动的信息依赖进行定量表示,利用传递闭包法得到模糊等价矩阵,进而将设计过程划分为设计结构矩阵,并确定出各个设计结构矩阵的入出项。最后,以某铝型材产品设计过程为例,说明了所提出的产品设计过程模块化分解方法的实际应用。     

基于集成仿真技术的现代产品设计

为了尽可能在产品设计阶段预测产品设计、制造和应用等环节可能出现的问题,提出了基于集成仿真技术的产品设计方法,并以离散型制造业为对象,建立产品设计集成仿真体系架构。该体系结构包含制造过程仿真层、应用效果仿真层和优化设计技术支撑层,通过制造过程的仿真预测产品的加工质量,通过应用效果的仿真预测新产品的使用效果,并在此基础上进行优化。同时,分析了集成仿真信息流及其在产品设计过程中的传递特性。最后,通过应用实例,阐述了集成仿真技术在某压铸产品设计中的综合应用。     

考虑RMTSS特性的产品综合设计过程规划方法

在现有过程规划技术的基础上,提出了产品性能与可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性（RMTSS）综合设计过程规划与重组的一般方法与流程。分析了RMTSS设计工作对产品设计过程的影响。考虑到综合设计任务间信息交互的特点,给出了一种多指标的信息依赖关系确定方法。针对现有撕裂算法处理RMTSS设计所带来的大规模耦合任务集的排序异常问题,提出了一种基于模糊聚类的耦合集分割算法。通过耦合集分割、撕裂与聚合的综合应用,完成耦合任务的合理排序。最后,结合电子产品板级的性能与可靠性、测试性的综合设计过程进行了分析和验证。     

面向大批量定制的产品设计方法研究

面向大批量定制的产品设计是企业成功实施大批量定制的关键环节。介绍了 4种主要的面向大批量定制的产品设计方法 ,即在已有产品结构和模块基础上的产品配置设计 ;在已有产品结构和模块基础上 ,根据用户需求对模块的尺寸进行变化的产品变型设计 ;根据用户需求选择产品结构和模块的产品组合设计 ;用户需求变化较大时的产品创新设计。并对这 4种设计方法进行了比较。     

集成环境下创新产品进化设计技术研究

从创新性与重用性相结合的角度探索集成环境下创新产品设计概念和设计过程的发展规律，系统地提出了基于语义单元的创新产品进化设计理论和方法，深入地研究了产品运动进化设计、装配进化设计、结构进化设计和重用进化设计中的关键技术，并结合企业具体应用，将上述理论应用于实际产品开发中，取得了良好的效果。实例研究结果表明，该设计方法可使设计者更直观自然地在高层次的语义层上表达产品设计信息，实现了对计算机辅助创新设计的支持。     

面向细分市场的产品族规划方法及应用

为有效实现产品多样化和大规模定制,研究了概念设计阶段产品族的规划方法.鉴于客户对产品品质的需求及适应动态多变市场的需要,提出了为细分市场设计产品族的观点,定义了符合细分市场需求的产品族的规划范围和内容,探讨了根据客户对细分市场产品品质的总体要求,获得具有一定竞争优势的产品族最优规划方案的系统化方法.通过规划家用轿车这一具有复杂功构对应关系的产品实例,验证了该方法的有效性和实用价值.     

一种基于符号的产品设计单元重用技术

将符号学方法与产品设计的历史与过程相结合，借助符号单元所具有的形状载体作用及其富有的高层次工程语义来实现产品模型的高层功能描述与低层几何表示的统一，给出了基于符号的产品设计单元表示和符号单元的层次划分，并在此基础上提出了面向可重用的4种常见符号单元演变类型，通过符号单元的演变辅助设计概念的重用和扩展，实现符号单元重用与产品设计过程的结合，给出了基于符号单元重用的产品设计过程模型。     

产品服务系统共生设计理论与方法

针对具有多主体、产品与服务共生特征的产品服务系统设计困难问题,首次将共生理念引入产品服务系统设计,突破传统设计理论的单边串行为多边并行设计模式,提出产品服务系统共生设计理论与方法。为保证异质异构产品服务建模的多样性和一体化,基于超网络提出产品服务系统共生建模方法,并建立共生特征和共生吸引模型,以驱动设计要素的跨层转化。采用意图—模型—参数的协同架构确定共生设计参数域,通过统筹共生关系和竞争地位来构建多样化设计博弈模型,均衡产品服务系统的共生设计。提出产品服务系统生长动力学,建立产品服务系统性能生长估计模型,以保障产品服务系统使用结果的可靠性。通过数控机床产品服务系统的初步应用,验证了所提方法的可行性和有效性。