产品设计的基本理论与技术

产品创新已成为我国经济发展中工业创新的核心.产品创新是市场经济的企业行为,是从市场到市场的全过程.产品的概念发展与产品的设计是产品创新中具有决定性作用的阶段.系统地讨论了产品设计的基本概念、理论与基本技术.设计基本理论将首先建立设计过程模型,定义过程作用的场和域、约束条件及过程逼近目标解的受控行为状态,探求发展新一代产品设计自动化技术系统的理论基础.     

基于多智能代理的产品设计自动化系统的研究与实现

产品设计对企业实施技术创新具有决定性的作用，从研究产品设计的基本理论出发，探讨了产品模型，设计过程模型和设计约束与控制模型，基于这些基本的信息模型，给出了产品设计自动化系统的一般描述，分析了系统的基本结构和行为模式，并在此基础上初步实现了一个基于多智能代理的产品设计自动化的原型系统。     

基于CBR的绿色产品创新设计过程模型

为了提高绿色产品创新设计的效率,通过分析大量绿色产品设计实例以及市场现有产品的绿色属性,创建绿色设计类型与绿色设计参数映射表,从而简化绿色设计实例的表达和检索,并建立基于CBR的绿色产品创新设计过程模型。通过融合CBR技术和绿色设计理论,探索出绿色产品设计实例的表达机制,构建绿色设计实例知识库,从而完成绿色设计实例知识的检索、修正和重用。最后,以汽车前翼子板的绿色创新设计为例,验证该绿色产品创新设计过程模型的可行性。     

基于交互系统设计理论的X射线仪器外观设计

目前,X射线仪器的外观设计过于复杂并且人机交互设计存在不合理之处,给用户的认知、理解与实际操作带来困扰。其产品设计需综合考虑人、人的行为、使用场景及产品涉及到的技术因素之间的关系。以nano Voxel-4000型X射线三维显微镜为例,基于交互系统设计理论,分别对产品涉及的技术、人的行为和心理、产品使用场景这3个系统因素进行分析,从而得到相关产品设计的限制和指导原则。同时,运用人机工程学理论,结合产品外观设计理论,对仪器功能布局、外观形态进行了创新设计,为相关产品设计提供参考。     

面向概念设计的科学效应库研究

为了更好地发挥科学效应知识在产品设计中的作用,辅助设计人员进行创新设计,基于功能行为结构的概念设计理论,阐述了效应与该概念设计理论的关系。在此基础上说明了功能-效应-行为的概念设计过程,并据此设计过程提出了功能-特征-效应的映射模型。在该模型中,通过提取效应和功能的通用特征得以建立功能与效应的关系。依据该模型构建了科学效应库原型系统,该系统作为计算机辅助创新服务平台系统的一个功能模块为产品创新设计提供有力支持。     

逆向工程技术应用研究

逆向工程是由已有产品回溯产品设计思路，通过研究现存的系统或产品，发现其规律，通过复制、改进、创新从而超越现有产品或系统的过程。逆向工程技术在产品设计中的应用可以缩短新产品设计开发周期，大大降低设计开发成本，提高设计水平和质量，有效地提高企业的市场竞争力。     

基于企业资源的设计重用研究

在中国国家“十五”科技攻关重大项目《沈阳市用高新技术改造传统装备制造业示范工程》支持下，研发大型成套装备产品设计开发支持系统技术，解决产品设计开发方法问题，报告基于企业资源的设计重用研究成果。 通过对当前中国大陆机械制造企业产品开发设计现状的分析，基于产品并行和协同设计理论，提出设计关系模型，以体现产品设计的并行、协同、面向全生命周期等属性；突出设计师对设计过程的触发和参与——在从概念设计到详细设计的过程中，设计师应能简捷有效地在一定层位对设计进行修改。 借助产品创新设计原理、方法及合理化工程等理论，分析产品开发与建模过程。以最大限度实现并行工程与协同工作环境的设计重用，提出基于并行工程的机械产品创新设计平台PDM概念。平台PDM由基础环境层、应用支持层、应用工具层及应用界面层组成。提出产品设计过程及产品结构物理模型，基于实例与特征技术、产品结构与PDM映射，建立数学模型、映射模型及实例模型，明确设计过程关系，使PDM系统成为实现概念设计重用的系统。     

基于系统学理论下的产品设计创新方法

通过产品设计创新可改变目前我国工业产品品牌乏力、市场乏力、技术乏力、缺少核心竞争力的现状,而设计创新方法的研究是产品设计创新的关键。以"基于系统学理论下的产品设计创新方法"为研究内容,提出产品设计创新方法理论研究问题,探索产品设计创新方法在系统学理论中的规律,促进产品设计的系统创新。产品设计创新是复杂的系统创新,需要有创新观念、创新理论、创新工具的整体方法体系,也需要功能创新、技术创新、艺术创新的具体对策。     

基于基因理论的产品设计创新模型

结合基因学理论,研究设计创新模型,探索设计创新方法。运用理论分析、系统归纳及数学建模等方法,通过对基因理论过程模型内在规律的逻辑分析,研究产品设计基因的构成,并构建产品设计创新的基因模型。结合创新目标的要求,构建以科学、技术与艺术综合的新组织、新机制及新秩序的创新基础模型,构建产品设计模型的创新编码,通过设计创新的优化模型实现产品设计创新。     

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。     

基于用户体验的电动工具创新设计

基于用户体验的产品创新设计是设计理论发展的新方向,也是用户体验设计在产品设计领域的扩展。通过用户体验与产品创新设计的理论分析,结合电动工具产品的特征,提出了电动工具产品创新设计方法,包括产品用户研究、任务分析、原型设计和测试评估4个阶段。其中,任务分析、构建用户任务模型是电动工具创新设计的核心环节。以曲线锯为例进行创新设计,证明该设计方法切实可行。     

基于TRIZ的伺服液压缸往复密封改进设计

TR IZ技术进化理论能预测未来技术的可能结构状态,指导设计者沿着正确的方向开发新产品。创新设计的实质是解决产品发展的内在矛盾,TR IZ创新原理提供解决产品设计过程冲突的基本思路。将TR IZ进化理论与伺服液压缸的往复密封设计融合,预测液压缸往复密封的未来技术结构状态,并利用TR IZ技术冲突解决原理,构思液压缸往复密封的改进设计方案。     

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。     

具有迭代特征的复杂机械产品概念设计模型

针对机械产品概念设计的复杂性,提出一种基于迭代的功能－行为－机构－结构模型(FBMS)。从机械产品设计的特点出发,研究复杂机械系统的功能、行为、机构和结构之间的关系,揭示行为和机构在功能到结构转换过程中的桥梁作用,由此提出基于行为和机构的映射关系,进而结合设计过程的迭代特征建立基于迭代的FBMS模型。在综合考虑该模型中各要素特点的基础上,给出其形式化描述方法。通过对迭代设计过程中行为和机构作用特点的分析,给出迭代设计的具体步骤及相应的迭代算法流程。以一个具体机械产品设计为例,对FBMS模型的有效性进行验证,并对其整体特性进行分析。结果表明,该模型有助于机械产品概念设计阶段的机构组合创新,以及功能与结构之间的优化匹配。     

从物化到文化--论中国企业产品设计观念的革命

产品的技术设计是产品的物化设计，工业设计是产品的人化设计，即产品的文化设计。几十年计划经济体制下形成的、以技术设计为主体的产品设计观念，无法适应市场经济体制下的消费需求。中国企业将直接面对国际国内市场的激烈竞争，从以技术为主体的产品设计观念发展为以物的文化设计为产品设计观念的工业设计，关系到竞争能力与企业生存，是中国企业无法回避而又迫在眉睫的一场产品设计观念的革命。     

基于云服务器的带式输送机共享数据库设计

随着云计算和大数据技术的快速发展和应用,现代设计理论与方法不断与新的计算方法和数据存储手段相融合,逐步形成一种以协同、共享、智能设计为目标的设计系统与设计思路。这里利用企业知识管理的理论与技术,通过分析产品设计需求,结合产品设计和知识管理体系,构建一种基于云服务器的产品设计数据管理库。从理论上分析了产品专业知识规范、设计过程中的知识发现,到实现机械设计知识管理的过程,以及利用数据库技术在云服务器上完成产品设计知识的储存和运用,并通过ASP.NET技术编写程序在天翼云服务器上设计完成带式输送机共享数据库设计,用户在客户端输入产品参数,提交给后台程序运行得到新的产品部件模型,完成部分零件参数化设计,验证了数据库运行的稳定性与流畅性。     

以绿色为原型的机械产品创新设计方法

提出了以绿色为原型的创新设计原理,对于以往的经验型设计提供了新的理论思维工具;介绍了面向产品全生命周期的机械产品设计系统,分析了创新设计、绿色设计的基本理念及方法;阐述了基于绿色原型的创新设计原理、特点和实现过程,并充分运用绿色设计理念和创新智能.     

基于知识工程的概念创新设计

目前，先进制造与自动化技术领域研究的热点问题之一是产品创新设计技术的研究。实现创新的关键阶段是设计早期的概念设计阶段，它既是产品设计的首要步骤，也是最富有创新的步骤。本文在分析产品开发过程的基础上，通过对概念设计过程中的创新思维和各类创新技法的思考，提出了一种基于知识工程的概念创新设计方法及实现其基本思想的系统框架，并阐述其具体的实现技术和方法。     

面向客户的产品设计非物质评价体系的建立

分析了物质社会向非物质社会转变过程中产品设计的特征,并以此为基础,基于模糊数学和虚拟现实技术建立了产品设计的非物质网页平台的评价体系,并以健身器材的方案设计评价为例,阐述了面向客户的产品设计评价过程,为产品设计以及产品的评价提供了理论基础,从而保证了产品设计的良性循环,建立了可持续发展工业设计的基本框架.     

现代机械设计的创新方法研究

随着现代经济的全球化,现代机械制造企业的竞争是产品设计的竞争,为了使现代机械制造业在未来的发展中占据市场地位,机械设计需要一种创新的理论方法。采用创新的方法,机械制造业可以主宰当代市场。此外,机械设计是一种复杂的科学,只有创新和有效的产品才能更好地为人民服务。本文件分析现代机械设计的创新设计理论和方法。