基于公理设计的车间调度算法研究

车间调度问题是典型的NP难题,也是一种完全耦合的复杂系统.基于公理设计思想对车间调度系统进行了解耦设计,给出了相应的解耦思路及解耦矩阵,提出并实现了一种车间调度算法,并对算法的复杂性进行了分析.以实际车间生产调度作为研究对象,针对实际生产中零件紧急程度不一的情况,为待加工零件赋予不同的权值,并优先考虑调度加工工时较长的零件;采用以解耦设计为总目标,在满足约束条件的情况下,尽量优化压缩加工时间.对算法的复杂性进行了分析,该算法属于三次多项式复杂级,较优于一般的算法.通过2个实例计算和对比,验证了本算法的实用性和有效性.     

基于公理设计的工业机械手设计方案评价研究

基于公理设计理论,结合工业机械手常见的设计方案组成元素,建立了工业机械手概念设计方案评价模型,实现了对工业机械手概念设计方案组进行评价并得到最优方案的推理过程.基于以上方法开发了原型系统,并以典型的工业机械手设计方案为例进行评价,验证了该理论和方法的可行性.研究表明,本文提出的基于公理设计的方案评价方法有利于设计过程的优化,其推理过程的形式化描述,便于计算机的表达和操作.该方法为工业机械手设计过程的优化做了一些有益的探索.     

基于公理设计的产品结构设计模型研究

目的为了满足客户的实际需求,缩短产品设计周期,避免传统设计方法生成产品结构的过程中易产生设计耦合的潜在问题。方法以结构设计作为主要目的,提出一种基于公理设计的产品结构设计模型(AxiomaticDesignBasedStructuralDesign,ADBSD)。该模型在质量功能展开(QualityFunction Deployment, QFD)的基础上,采用KANO模型的赋值计算规则,获得总体客户功能需求权重值,作为结构设计的总功能需求,输入公理设计框架流程中的"Z"字型映射中;并运用TRIZ技术冲突、发明原理等工具进行设计优化,在设计初期解决设计参数之间的冲突问题,得到完整的产品设计结构。结果通过对小空间自走式消防装备进行设计研究,阐述了运用ADBSD进行产品结构设计的优势,验证了该方法的可行性。结论该模型为产品创新设计过程提供了新思路和理论参考。     

基于公理的机械产品设计

公理设计是机械设计理论中的一种,本文介绍了在公理设计理论指导下的机械产品设计。     

基于公理设计的可重构制造系统设计

可重构制造系统是面向客户定制的一种新的制造模式.先阐述了可重构制造系统的概念及其特点,并对目前关于可重构制造系统的设计研究进行了总结.然后,以快速响应市场变化为目标,提出了基于公理设计理论的设计方法及设计步骤,对可重构制造系统进行设计,降低了设计的复杂性.层次化设计和分解方法保证了在设计过程中以适当的顺序做出合理决策.最后给出了可重构制造系统的工作流程图.     

基于公理设计的产品设计解耦方法

针对利用公理设计理论进行产品设计时存在的很多耦合问题,综合应用公理设计理论与创新问题解决理论,提出利用创新问题解决理论中的矛盾矩阵来解决公理设计中耦合问题的一般方法,并通过打桩机的解耦设计对这一方法进行说明。     

基于功能配置下共享快递包装模块化设计研究

目的 基于模块化功能配置,探索共享快递包装从功能分解、创意重组到替换重构的迭代过程,创新共享快递包装设计方法,设计一种多功能共享快递包装,以此满足不同产品的功能需求,迎合消费多元化发展。方法 在问题导向视角下,通过共享快递包装现状,探讨功能配置应用在共享快递包装设计中的可行性。在设计过程中,对共享快递包装进行功能需求转换,分析共享快递包装功能,划分层级模块,借助图形化方式,展开功能模块组合、分解示意,创新性地提出共享快递包装设计新形式,并以共享快递包装设计实践进行验证,证明基于功能配置下共享快递包装设计方法的有效性。结论 在包装概念设计阶段,将模块化功能配置应用到共享快递包装设计中,厘清了共享快递出现的问题,引导了共享快递包装的设计路径,为共享快递包装提供了创意设计参考,有助于共享快递可持续发展。     

水资源优化配置研究

在水资源严重匮乏的今天,必须注重水资源优化配置的问题。文章在水资源分类的基础之上,阐明了水资源进行优化配置需要具备的任务和应该遵循的原则。     

基于TRIZ-GA老龄服务机器人人因系统功能配置与设计优化

目的 基于TRIZ理论对老龄服务机器人用户需求、配置原理及人机关系进行分析,并运用GA算法进行优化。方法 首先利用五阶问卷、层次分析法对老年人行为特征进行剖析,得出老年人具体的功能需求。结合TRIZ理论推导出老龄服务机器人的功能结构模型。其次利用物-场模型建立较为完善的老龄服务机器人新型人机系统设计模型。在功能模型与系统模型的基础上,利用物理矛盾原理推导出老龄服务机器人的配置原理,并运用技术矛盾原理对其进行设计改进,最后利用GA算法寻求最优解,将其具象化并用主成分综合评价验证研究成果。结果 在满足老年人需求的基础上,提出了功能模型、新型人机模型及配置模型。结论 提出了老龄服务机器人配置原则及优化方法与设计指标,以期为后续老龄服务机器人交互设计及人机界面设计提供理论依据。     

基于质量功能配置的绿色产品设计与优化

 根据绿色产品的设计特点,建立绿色产品的质量屋(house of quality,HoQ).在传统质量屋的基础上增加了环境需求,并对传统的三角形屋顶结构进行改进.分析了质量屋中环境需求的获取过程以及环境需求权重的计算方法.综合考虑了绿色产品设计过程中的顾客需求、环境需求以及成本约束,并在质量屋的基础上建立产品优化的目标函数及约束条件.最后,以吹风机设计为实例对所提出的方法进行了验证和分析.     

基于公理设计和相容决策支持问题法的稳健优化设计方法

 针对多目标稳健优化问题,建立了多目标稳健优化的损失函数,利用灵敏度分析方法确定各设计变量对各设计目标的影响程度,确定主要的设计参数,便于调整和控制设计参数的公差.根据信息公理与损失函数的一致性关系,建立以最小化各目标的总损失函数为目标函数.并在相容决策支持问题法框架基础上,提出一种基于公理设计和相容决策支持问题法的多目标稳健优化设计模型.实例分析表明,提出的方法是可行的.     

公理化设计理论与TRIZ集成的设计方法研究

公理化设计理论与TRIZ在产品设计开发中都有其优势及局限性。公理设计在系统性地生成概念初始方案方面有优势,TRIZ在解决设计中出现的冲突方面有优势。提出了集成公理化设计理论与TRIZ解决设计问题的一种方法。首先应用公理设计理论形成设计的概念初始方案;其次分析所得设计方案中可能存在的冲突,并分清冲突的类型是物理冲突还是技术冲突;然后对不同的冲突采用相应的冲突解决原理来解决;最后重新设计新的设计参数来消除冲突。通过液压修井机设计实例说明了这种方法的有效性。     

An integration design optimization framework of robust design,axiomatic design,and reliability‐based design

Robust design, axiomatic design, and reliability‐based design provide effective approaches to deal with quality problems, and their integration will achieve better quality improvement. An integration design optimization framework of robust design, axiomatic design, and reliability‐based design is proposed in this paper. First, the fitted response model of each quality characteristic is obtained by response surface methodology and the mean square error (MSE) estimation is given by a second‐order Taylor series approximation expansion. Then the multiple quality characteristics robust design model is developed by the MSE criteria. Finally, the independence axiom constraints for decoupling and reliability constraints are integrated into the multiple quality characteristics robust design model, and the integration design optimization framework is formulated, where the weighted Tchebycheff approach is adopted to solve the multiple objective programming. An illustrative example is presented at the end, and the results show that the proposed approach can obtain better trade‐offs among conflicting quality characteristics, variability, coupling degree and reliability requirements. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Ergonomics,axiomatic design and complexity theory

Ergonomic systems must be designed to be robust and efficient in satisfying their functional requirements (FRs) and constraints. This paper deals with the application of axiomatic design theory and complexity theory to ergonomics. Axiomatic design theory prescribes criteria for the best design and the complexity theory provides means of minimizing the complexity of a system. Axiomatic design divides the design world into four domains and the design activity consists of mapping between the domains. Two axioms?–?the Independence Axiom and the Information Axiom?–?must be satisfied during the mapping process. The highest-level FRs and design parameters are decomposed until the details of the design are completely developed. Uncoupled designs and decoupled designs satisfy the Independence Axiom. The complexity theory shows that there are four different types of complexity: time-independent real and imaginary complexity, and time-dependent combinatorial and periodic complexity. To reduce complexity, the real complexity and imaginary complexity must be eliminated and the time-dependent combinatorial complexity should be transformed into a periodic complexity. Uncoupled designs are the best from the ergonomic point of view, since they do not have imaginary complexity and thus eliminate unnecessary work. Decoupled designs can create imaginary complexity and are thus less desirable than uncoupled designs. Functional periodicity can transform a system with combinatorial complexity to a periodic complexity to reduce complexity and provide a long-term stability to an ergonomic system.     

基于改进型功能方法树的公理化设计

分析了公理化设计在产品设计中的应用现状,指出现有公理化设计的两大不足：不能提供从功能域到物理域具体的映射实现手段和公理化设计不能支持这种经验性设计行为．针对公理化设计中存在的不足,提出基于改进型功能方法树的公理化设计方法的框架模型：以设计知识库为基础,建立改进型功能方法树,并以此为依据促成公理化设计的功能需求与设计参数的分解与映射,实现公理设计中功能与结构的同步演化;最后,通过自动化糖果包装机设计为例验证了该方法的可行性．     

基于创新性构型设计的工程图学教学体系研究

构型设计作为空间想象和创造性思维训练的重要载体对培养学生创新思维能力具有重要作用。论文在探讨国内外工程图学教研情况基础上,构建了以构型设计为主线,突出学生创新思维能力培养的基于创新性构型设计的工程图学新课程体系。并从教学改革目标、教学改革内容和教学实践三方面进行了深入阐述。教学实践表明,该课程体系能很好地培养学生的形体构型设计创新思维能力。     

基于遗传算法的散热器优化设计

根据电子设备散热装置缩小体积和增强散热性能的设计要求,分析散热器在强迫风冷条件下的散热性能优化问题。建立了热阻优化目标函数,采用遗传算法对强迫风冷情况下的散热器进行优化设计,计算出散热器的优化尺寸和优化前后的热阻,优化结果表明散热器体积和热阻可同时减小。     

Optimal design methodologies for configuration of supply chains

This paper describes a methodology developed for designing an optimal configuration for a supply chain. A typical configuration for a supply chain consists of defining components of the system, assigning values to characteristics parameters of each component and setting operation policies for governing the interrelationships among these components. As such, each configuration will be defined by a set of values for quantitative parameters of the system as well as a set of policy and qualitative characteristics. Examples of quantitative variable include inventory levels and frequency of ordering where as location of distribution centres and mode of transportation between suppliers and the original equipment manufacturers (OEM) are the decision variables of policy and qualitative nature. The methodology presented here consists of a supply chain model builder coupled with two optimisation algorithms that automatically build a sequence of configurations that systematically move towards an optimum design. A combination of mixed integer programming and a genetic algorithm is used to determine simultaneously the values of quantitative as well as policy variables. The solution consists of strategic decisions regarding facility locations, stocking locations, supplier selection, production policies, production capacities, and transportation modes.