复杂技术系统隐性冲突求解路径规划方法

针对复杂技术系统中隐性冲突数量多、隐性冲突参数间存在复杂关联性,导致求解过程繁琐的问题,提出了一种复杂技术系统隐性冲突求解路径规划方法。首先,基于需求分析和功能失效分析方法进行隐性冲突的系统化识别,并将识别出的隐性冲突应用元素-名称-量值模型(Element-name-value,ENV)进行标准化表达。其次,将隐性冲突分为两类,针对第一类隐性冲突,基于层次分析法(Analytic hierarchy process, AHP)计算隐性冲突的权重,从而确定其求解路径;针对第二类隐性冲突,通过建立复杂技术系统的功能-行为-结构网络,应用PageRank算法计算网络节点重要度并排序,确定该类隐性冲突的求解路径。最后,综合两类隐性冲突的求解路径,规划获取隐性冲突的最优求解路径,并应用发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving, TRIZ)工具快速解决。以TZG 9 3/4-140S铁钻工为工程案例,验证所提方法的可行性和有效性。     

面向复杂技术系统的隐性冲突识别方法

针对复杂技术系统多冲突问题中隐性冲突潜伏性强,不易识别但又会引起较大损失的问题,研究了基于需求分析和功能失效分析的两种隐性冲突识别方法.基于需求分析的识别是对用户需求重要度排序,应用需求进化定律,产品未来需求预测,建立产品九窗口模型,现有产品改进需要解决的发明问题识别为隐性冲突;基于功能失效分析的识别是应用预期失效分析(AFD)判定潜在失效模式,对发生的潜在失效进行根原因分析,确定冲突区域,从而识别出隐性冲突,最后建立复杂技术系统隐性冲突识别过程模型.为直观的表现各隐性冲突间的关系,将隐性冲突建立冲突网,确定求解路径,利用TRIZ工具求解.以太阳能电池组件边框拆卸装置为工程案例,验证该方法的有效性.     

模糊前端驱动的产品创新设计过程与应用

将模糊前端作为创新驱动力,应用发明问题解决理论中的冲突解决原理来分析产品性能与客户需求之间的差距,确定市场需求拉动的创新设想,通过结构创新对产品进行局部的改进,提高产品理想化程度和顾客满意度;应用需求进化定律与技术进化定律确定未来产品的需求及其对应技术进化的创新设想,通过原理创新对产品相关技术进行更新换代,提高产品应对市场未来变化的能力;以产品结构创新与原理创新为基础,结合计算机辅助创新知识库建立有创新设想产生到概念设计方案相融合的模糊前端驱动下的产品创新过程模型,提高设计人员自主创新的能力和创新成功率.以该创新模型为理论指导,进行带式输送机的创新设计,开发出新型磁垫式带式输送机技术方案.     

基于多目标模糊决策的混流装配线排序算法

在订单生产环境下的多品种混合装配线排序问题的基础上,建立了三种目标函数:最小化生产周期时间、最小化工作站闲置与超载时间以及最大化平均负荷率.引入了一种基于模糊决策模型的改进后的混合遗传禁忌搜索算法.在求解过程中,计算出所有个体的各个目标特征值的影响度、影响度因子以及相对隶属度,将目标特征值矩阵转化为相对隶属度矩阵,应用模糊层次分析法,计算多目标排序问题中各指标的权重值,用综合评判线性加权平均模型进行评价,构造出相对适应度函数.     

基于灰色关联与权重顺序交叉的复杂产品配置方案重构技术

为提高复杂产品的配置质量,提出基于灰色关联与权重顺序交叉的产品配置方案重构技术。根据需求配置得到备选方案集,模糊评价备选方案并计算其灰色关联系数;针对完全未知权重构建多目标模型并求解权重因子,利用可能度排序方法求取方案集排序向量。截取优质方案作为备选方案集,整理分析方案集中的各模块并构成功能模块库,在保留模块身份信息的同时对模块进行编码。依据初次配置中的模块权重大小设定权重顺序交叉重构的顺序,确定交叉次数进行重构,从而获得新的方案解集。将新配置方案解与初始方案集综合评价并排序,最终得出高质量的满意解。该方法在高档数控机床结构配置设计中进行了应用验证,通过权重顺序交叉和二次重构技术有效提高了产品配置质量。     

基于TRIZ的工艺创新技术预测过程模型研究

工艺创新技术预测能够帮助企业制定工艺开发战略,指导并加快企业的研发,降低研发风险。文中将TRIZ技术进化定律应用于工艺创新技术预测中,研究了工艺创新技术进化机理,提出了技术进化定律在工艺创新中的应用策略,构建了工艺创新技术预测过程模型,给出了对于技术预测结果的评价方法,并通过架桥机架设过程实例验证模型的正确性。     

面向多冲突网络求解的产品创新设计过程模型

提出了一种面向多冲突网络求解的产品创新设计过程模型。该模型通过已有产品问题分析、产品需求分析及需求预测,利用元素-名称-量值(Element-Name-Value,ENV)模型对问题进行描述,应用现有冲突确定方法发现并确定冲突,之后由冲突之间的关系构建冲突网络,得到多冲突网络的5种结构形式,提出了3种不同的求解策略求解冲突网络,可快速寻求关键冲突,并利用TRIZ工具解决关键冲突,反复迭代获得最终的产品创新设计方案。通过卷扬机工程实例验证了该过程模型的有效性。     

不确定条件下网络化协同设计中冲突仲裁方法研究

针对协同设计冲突仲裁问题,提出了一种多类型指标的混合属性决策方法,给出了其仲裁原理和步骤。先搜集所有可能的解决方案,而后用不确定语言来衡量其评价指标的重要程度,建立模糊互补矩阵,并计算反映各指标优劣关系的排序向量,即指标的权重;然后确定各备选方案在各指标下的属性值,并用加权算术平均方法计算各备选方案的综合属性评估值;最后对各候选方案的综合属性评估值进行优劣关系排序,排序向量中值最大的分量对应候选方案为优选方案。还通过实例来说明该方法的具体实现,并验证其实用性。     

基于混合多属性决策和关联分析的模糊粗糙FMEA评估方法

为解决面向不确定环境下的产品失效模式与影响分析(FMEA)问题,提出基于混合多属性决策和关联传播分析相集成的FMEA新方法。该方法为有效处理FMEA过程中各阶段专家的模糊性、不确定性评价信息,运用区间形式的模糊粗糙数进行建模。在此建模框架下,首先以模糊粗糙层次分析法构建风险因子权重分析矩阵,并通过自动机算法进行寻优求解得到权重向量;其次引入Kullback-Leibler散度对多准则妥协解排序法模型进行改进并用于风险优先数的计算;最后考虑到失效模式间的交互影响,构建失效模式关联传播复杂网络,通过计算关联输出度、介数、集簇系数等网络拓扑参数对风险优先数进行修正,进而对失效模式的风险性进行全面重新排序。以冶金设备专用大型齿轮箱为例,验证了该方法的可行性与有效性。     

军用工程机械测试性动态评价方法

为了实现对测试性设计过程中测试性指标要求的精确、科学的评价,针对测试性评价指标的动态特性,引入了时间序列参数,构建了由评价对象、评价指标和评价时间构成的三维动态评价模型,将主观权重关系和客观权重函数确定方法相结合,提出了一种测试性动态评价三维排序矩阵的降维求解方法,实现了对军用工程机械测试性设计过程的动态评价。实例验证结果表明,该测试性动态评价方法所得测试性水平的变化与实际测试性设计过程中测试性水平的变化基本吻合,能够对军用工程机械测试性设计过程进行有效的测试性动态评价。     

Applying TRIZ and AHP to develop innovative design for automated assembly systems

Innovative design in the development of new product and process has become the core value in most business establishments. These innovative designs are often associated with the long-established trade-off compromises or conflicting performance parameters where speed and reliability or quality and cost are readily acknowledged. The rate of change in technology and the commercial environment suggests that the opportunity for innovative design is accelerating and systematic support for innovation process is needed. This study combines the Russian theory of inventive problem solving (TRIZ) and the analytical hierarchy process (AHP) for designing the automated manufacturing systems. This study applied the contradiction matrix table, 40 innovative principles, and 39 engineering parameters to compromise the trade-off between design contradictions and engineering parameters. The design engineers can acquire more feasible solutions and inspiration through the proposed approach. However, due to vagueness and uncertainty in the decision maker’s judgment, an AHP is employed as a decision support tool that can adequately represent qualitative and subjective assessments under the multiple criteria decision making environment. Moreover, the proposed approach can help decision makers facilitate the selection and evaluation of innovative designs in the presence of intangible attributes and uncertainty. In short, the objectives of this research are to use TRIZ to propose the automated design alternatives under the innovative design consideration and to use an AHP to evaluate and select the best feasible alternative under multiple criteria. A case study of designing automated connector assembly line has been used to demonstrate the applicability of the proposed approach.     

TRIZ工具集用于驱动产品创新及生态设计方法研究

为提高创新设计的效率和改善产品的生态性能,提出一种面向产品创新及生态性改进的设计方法。该方法以发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的对标分析、功能导向搜索和特征传递等现代工具为基础,对产品进行创新设计,快速构建多个初步方案。根据TRIZ的48个工程参数,建立工程参数与生态设计效率参数的关联表,提出了利用该关联表和TRIZ冲突分析工具对初步方案进行生态性改进的措施。基于TRIZ理想度概念,提出综合运用功能性理想度和生态性理想度对系统方案进行评价的新方法,评估设计方案的理想度。根据这些方法,构建了流程化的产品创新及生态性改进设计过程模型。将该模型应用于设计示例,快速得到一系列初步方案及生态性改进方案,并方便有效地对不同方案进行定量评估,实现方案优选,从而验证了该设计方法提高创新效率及改善生态性能的明显效果。     

系统复杂性理想解快速获取方法

为快速获取减小系统复杂性的理想解,提出了一种集成复杂性理论和技术进化定律的系统复杂性理想解快速获取方法。该方法将系统中的复杂性事件转化为附加效应链,应用技术进化定律快速获取附加效应理想化水平最高的解。阐述了系统中复杂性的附加效应分析方法以及快速获取系统复杂性理想解的过程。最后,通过一个工程实例验证了该方法的科学性。     

面向复杂产品的问题流网络构建及求解过程模型

针对经典TRIZ理论工具解决复杂产品中多冲突问题具有的局限性,强势思维一般理论（General theory of powerful thinking,OTSM）主要解决复杂跨学科创新性问题并进行一般化的表达,但没有明确给出消除多冲突及寻求最优解决路径的一般方法。通过对复杂产品构建问题流网,从中选取关键问题,进而转化成冲突网,然后对其中的关键冲突进行判别并转化成参数网,应用TRIZ工具进行冲突解决并提出解决方案,提出了关键问题的判别方法和关键冲突网到参数网的转化规则,给出了问题流网、冲突网及参数网的构建过程,最终建立了面向复杂产品的问题流网络构建与求解过程模型。以工程机械900吨架桥机作为实例进行创新设计,验证了该过程模型的有效性。     

面向装备健康管理的监测参数选择与健康评估方法研究

针对装备健康管理中监测参数选择缺乏定量方法和健康评估中参数权重确定过于主观的问题,提出了基于模糊层次分析法的监测参数选择方法和基于粗糙集的健康评估方法。该方法在常规层次分析法基础上,引入三角模糊数构造判断矩阵,克服了判断矩阵中元素的不平衡性,符合专家对评判对象判断存在模糊性和不确定性的客观事实。给出了监测参数选择的详细步骤,基于所选监测参数,把健康评估问题描述成典型的多属性决策问题,利用粗糙集属性重要度确定参数客观权重。航空发动机中的应用结果表明,该方法具有较好的有效性和可行性。     

TRIZ理论在机电产品创新设计中的应用研究

通过对创新问题的分析研究,阐述了TRIZ对解决创新问题所起到的作用,归纳了TRIZ的理论基础及基本内容,介绍了TRIZ的创新设计过程模型,并将其应用到电源插头的创新设计中。电源插头创新方案的提出验证了TRIZ创新设计过程模型的正确性及可行性。     

TRIZ理论在粮食收集机设计中的应用

粮食摊晒和收集的机械化是农业发展的必然趋势,而想要实现收集与摊晒并存,效率与收净率兼顾的复杂功能,给机器的设计带来了很大的困难。采用TRIZ理论对粮食收集与晾晒过程中所存在的问题进行分析,通过转化通用参数寻找创新设计中存在的技术矛盾。根据冲突解决原理分析,解决了系统中矛盾冲突,对收集模块、行走模块及存储晾晒模块进行创新设计,并研究了粮食收集晾晒过程的"物-场模型",确定了集粮毛刷与晾晒挡板的具体设计方式,使粮食收集机实现收集与晾晒一体,效率与收净率并存的强大功能。最后通过建模将机体创新设计转化为虚拟样机,从而加工实体样机,经实际操作表明:机器操作性能良好,功能要求基本达到,可为后续相关研究提供参考。     

TRIZ理论在螺旋输送机磨损问题中的应用研究

在对TRIZ理论解决技术系统矛盾问题理论深入研究的基础上,认为技术矛盾和物理矛盾是可以相互转化的。改进目前TRIZ理论解决矛盾问题的一般流程,提出在应用TRIZ理论解决技术系统矛盾过程中,应该尽量将技术矛盾转化为物理矛盾,能更好的抓住矛盾问题的本质特征,使解决问题的思路更清晰。针对螺旋输送机因细小物料挤入轴承座而造成的严重磨损问题,把技术矛盾转化为物理矛盾,通过分离原理与创新原理的综合应用,提出了用马蹄形法兰代替盘形法兰解决问题的创新性方案,有效的解决了问题。     

产品创新中点状问题的解决原理及辅助设计系统的实现

介绍了用发明问题解决理论(TRIZ)中冲突的概念可得到产品创新的高层次解,在此基础上,进一步阐述了设计问题的五种结构,并对典型的点状问题(物理冲突)从时间、空间域将其划分为三种形式,建立了物理冲突的表达模型。对与之相对应的启发式原理进行了拓展。据此理论,建立了产品概念设计过程模型,并编程实现这一过程。用工程实例说明了应用。     

技术冲突与发明问题解决理论的进展与应用

介绍发明问题解决理论(TRIZ)的产生与发展以及世界范围的实用性研究进展,技术冲突的概念、分类、冲突解类型,技术冲突的39个标准参数,40条发明原理、技术冲突解决矩阵及解决问题的一般过程描述,最后以工程实例说明其应用.