基于公理设计和多色集合的拆卸设备方案设计

针对拆卸对象信息和质量状态对拆卸设备设计的特殊约束和设计要求,提出基于公理设计和多色集合的拆卸设备方案配置设计方法,构建了用户需求矩阵和功能要求矩阵以及功能分解过程,并通过模糊函数确定了拆卸对象质量状态对拆卸设备公理设计过程的模糊影响度矩阵,建立了拆卸设备的拓展公理设计过程。为实现拆卸设备结构的计算机辅助快速设计,基于拆卸工具结构库构建了拆卸设备拓展公理设计的多色集合模型和二阶推理矩阵,以完成拆卸设备功能-结构的快速映射和拆卸设备方案元素的配置;面向用户期望需求建立了拆卸设备方案评价函数,以选择最优的拆卸设备方案。最后,以某滚轮的拆卸设备设计为例,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于信息驱动的拆卸设备设计方法研究

在深入分析拆卸类设备特点的基础上,提出一种基于信息驱动的拆卸设备设计方法。通过定义和分析拆卸类设备的用户域、设计分析域、物理结构域和工艺域信息,构建拆卸对象的拆卸过程信息模型;基于拆卸过程稳定性,提出一种拆卸序列规划算法;结合拆卸类设备主要特征,分析拆卸过程中各种信息与设备物理结构之间的相互关系;归纳拆卸对象信息的不确定性对拆卸装置结构的影响,构建拆卸设备结构设计主参数矩阵,提出一种实现用户域信息和设计分析域信息向设备物理结构映射的方法,完成拆卸过程信息模型驱动的拆卸设备结构设计,力求设计出既具有独立性又具有通用性和鲁棒性的拆卸设备。通过液压油缸拆解平台设计实例,验证了该方法的有效性和实用性。     

产品概念设计方案生成模型

在公理化设计中引入行为域，提出了具有“顾客需求域→功能域→行为域→载体域”映射模式的概念设计方案生成模型，将功能域、行为域和载体域之间的映射视为整体。采用质量功能配置方法建立了顾客需求域与该映射整体之间的关系；针对映射整体定义了一种域映射规则，给出了域映射过程的数学语言形式化描述。以高速链式平缝机方案设计为例，对所提出的模型和方法进行了说明。     

复杂工程系统下基于模型的公理化设计方法

将改善后的公理化设计方法与基于模型的系统设计结合,提出了一种面向复杂工程系统的基于模型的公理化设计方法(Axiomatic model based systems design,A-MBSD)。用例、活动和交互等系统行为作为连接系统功能和结构的桥梁被引入公理化设计中,形成新的行为域,从而整个设计过程能够被需求-功能-行为-结构之间的映射有效地表示。在A-MBSD中,一方面设计师可以利用设计域之间的"Z"字形映射描述系统设计从抽象到具体的演变;另一方面,设计师可以通过独立公理判断系统设计的耦合性,在设计早期发现设计参数之间的冲突。为了保证系统建模的统一性,使用Sys ML的扩展机制stereotypes将公理设计的核心概念定制到一般的系统设计过程中,形成A-MBSD建模profile。通过一个森林火灾卫星监控系统的设计证明了行为域的引入提高了设计矩阵的可靠性、基于模型的技术保证系统模型的统一性,并使设计师理解功能耦合的原因。     

注塑模适应性重构设计方法研究

针对复杂注塑模设计过程中的空间布局难题,提出了以重构约束的注塑成形单元需求-功能元-结构元映射模型为核心的注塑模适应性重构设计方法。通过功能元中引入的基于效应的行为理想区域和可行区域信息以及结构元中引入的行为区域信息,实现了面向空间布局的个体重构约束、隐性重构约束和显式重构约束的满意度量化评价,从而能避免或者显著减少结构元之间的空间协调冲突。给出了注塑模可重构功能元和结构元族模型、基于重构约束的功能元-结构元映射算法,通过工程实例验证了方法的有效性。     

多域特征映射应用研究:设计域到有限元分析域特征映射

分析了从零件设计域到有限元分析域特征映射的功能需求,讨论了几何模型理想化的理论方法,并给出了不同应用领域对产品信息需求的多域特征映射模型。用一个实例验证了从零件设计域到有限元分析域的特征映射过程。     

机械产品概念设计BFBS混合映射方法

为实现结构到功能的映射,提出一种行为-功能及行为-结构混合映射的方法.在定义行为模型、基本功能体和元功能的基础上,对行为、基本功能体和元功能进行详细分类,然后根据行为、功能和结构间七种基本映射类型,以行为作为中间过渡信息连接结构和功能,通过基本映射类型在行为、结构和功能间的反复混合映射,将产品结构与产晶功能紧密联系.最后由元功能对基本功能进行合并,根据合并过程所获得的功能组织结构,完成对产品各部分的理解,达到结构到功能映射的日的.通过在摩擦驱动装置分析中的应用,验证了该方法的有效性和实用性.     

融合设计过程与设计知识的产品概念设计方法

为了开拓设计思路、产生创新产品方案,将设计知识有效融入产品的概念设计过程中,提出一种融合设计过程与设计知识的产品概念设计方法。定义了基于产品—功能—结构的过程模型和知识模型,利用逐层映射行为、回溯映射行为、检索行为和存储行为支持设计过程和设计知识的融合。在产品域,通过基于组合权重的双层灰色关联分析法得到待改进产品的相似产品集;在功能域,使用功能相似度算法和功能操作方法得到新产品功能架构;在结构域,利用形态学矩阵生成多种概念方案,提出基于粗数的逼近理想解排序法,并定义了综合约束指数,对方案进行定性和定量评价、得到最优方案。利用所提方法获得了一种新型美容补水仪的概念方案,从而验证了该方法的可行性。     

基于知识模板的复杂产品设计重用方法研究

为实现复杂产品设计知识的莺用,提出了基于面向对象技术的知识模板概念.用统一建模语言建立了复杂产品设计阶段的功能-行为-结构模型.通过功能分解和结构映射,将功能信息和向何信息集成封装在一个类模板中.基于功能域、行为域和结构域三个映射域,设计了功能分解算法,从而形成可重用知识.知识模板通过组成模板的静态和动态知识提取并加以综合获得,利用相似度数值的计算进行模板的选择与匹配.最后以叉车产品功能分解和结构映射所形成的知识模板,说明了所提出的设计重用方法的实际应用.     

基于FPBS的产品平台构建研究

产品平台的构建是面向产品族设计的核心内容。首先通过基于性能-功能拓展对产品平台的一般定义进行扩展;然后通过对产品功能-原理-行为-结构(FPBS)映射分解模型的扩展完成产品族从客户需求到模块化体系结构的映射过程,进而完成产品平台的构建;最后介绍基于FPBS产品平台动态构建过程。     

面向问题域的产品概念设计阶段需求功能的描述及转换研究

研究了产品概念设计过程中不同问题域内需求功能的转换，分析了设计过程中用户知识空间和设计知识空间的关系，定义了问题域；提出了适合概念设计过程中问题域模型的表示方法，建立了需求功能描述的流程，构建了需求功能获取系统的总体框架。最后实例验证了方法和系统的可行性。     

基于功能特征结构映射的夹具设计模型与方法

为实现夹具设计的智能化,基于功能论的设计方法,通过对夹具的功能进行分析和分解,研究了夹具功能的表达和夹具的设计过程,建立了基于功能特征映射模型的夹具设计过程和方法。构建了夹具的功能模型,提出用特征作为夹具功能和结构的中介,建立了功能-特征-结构的映射模式。在对夹具设计中的约束进行分析的基础上,总结了夹具各子功能的备选特征集,运用模糊映射的理论实现夹具功能到特征和特征到结构的映射,得到夹具的结构方案。最后,用钻模设计进行了实例验证,证明了该方法的可行性和有效性。     

CONCEPTUAL MODELING BASED ON LOGICAL EXPRESSION AND EVOLVEMENT

Aiming at the problem of abstract and polytype information modeling in product conceptual design, a method of conceptual modeling based on logical expression and evolvement is presented. Based on the logic expressions of the product conceptual design information, a function/logic/structure mapping model is set up. First, the function semantics is transformed into logical expressions through function/logic mapping. Second, the methods of logical evolvement are utilized to describe the function analysis, function/structure mapping and structure combination. Last, the logical structure scheme is transformed into geometrical sketch through logic/structure mapping. The conceptual design information and modeling process are described uniformly with logical methods in the model, and an effective method for computer aided conceptual design based on the model is implemented.     

基于隐式曲面和域分解的多边形网格模型孔洞修补

针对多边形网格模型中存在的复杂形状孔洞,提出了一种基于隐式曲面插补和域分解方法的孔洞修补算法。首先,利用径向基函数定义一张光滑的隐式曲面,完成不完全多边形网格模型孔洞区域曲面的构造;其次,利用域分解方法将多边形网格模型的域空间分解成若干子域,并完成子域局部问题的求解;最后,子域局部解考虑其权重系数后可获得模型全局解。任意拓扑的复杂多边形网格模型的孔洞修补实例验证了该算法的有效性。     

基于粗糙集的数控机床精度设计质量特性反向映射研究

为提高数控机床的加工精度,必须对精度设计质量特性(Quality characteristics,QCs)进行分析和评估。数控机床的精度设计是多因素、多QCs要求的复杂工程优化问题,且各QCs需要满足特定的技术标准。针对数控机床的加工精度要求,识别出影响精度设计QCs的重要质量要素(Quality factors,QFs)。在此基础上,提出基于粗糙集(Rough set,RS)和质量功能配置(Quality function deployment,QFD)中质量屋(House of quality,HoQ)的反向映射模型。运用RS理论简化和提取满足加工质量要求的QFs,并提出应用近似精确粗糙数确定QFs的权重。通过构建精度设计的反向映射模型,实现主要QFs和精度设计QCs之间的转换,确定各精度设计QCs的重要度,帮助产品设计人员完成设计目标。以加工中心为例,验证该模型的实用性。     

计算机辅助产品方案设计方法研究

方案设计一直是传统CAD系统的薄弱环节。通过对产品方案设计过程的研究,建立了产品的功能结构树和功能关系模型,通过引入“虚拟组件”的概念,采用功能结构与或图实现了产品功能到结构的映射,并利用基于实例的推理（CBR）技术,建立了基于实例的功能－结构整体映射方法,以加快结构方案设计进程。这些方法为计算机辅助产品方案设计的实现进行了有益的尝试。     

面向大规模定制的产品需求建模方法研究

产品需求建模是面向大规模定制设计的关键和基础，提出了一种面向大规模定制的产品需求建模方法，论述了基于现有产品进化的产品需求建模方法和步骤。通过映射现有产品的历史数据，利用领域专家的知识建立产品需求模板，通过对以往产品设计的变异来实现产品需求分析，指出利用质量功能配置方法转化产品需求进行产品族定义的方法。     

产品/维修服务集成设计模型

针对传统的产品与服务设计的理论和方法的不足,提出了产品/维修服务集成设计的理念,构建了功能域-结构域-服务域及其映射关系.在功能域中提出了功能稳定性的概念,结构域中以产品状态特征参数分析评估产品状态,服务域中以服务元为底层单元来描述服务方案.基于公理化设计理论和故障树分析的方法,实现了功能域到结构域和结构域到服务域的映射.相应的设计结果构成了产品/维修服务的集成方案.最后,以典型工程机械产品水平定向钻机为例,验证了该模型的可行性和有效性.     

基于可穿戴计算的现场作业辅助模式

为满足移动作业的维护类工程技术人员各种动态的复杂作业辅助需求,将可穿戴计算机和无线传感技术引入制造业设备维护作业现场,介绍了针对现场作业辅助用途设计的可穿戴计算系统,提出基于可穿戴计算的现场作业辅助创新模式.分析了该模式实现在应用结构创建方面所面临的挑战.围绕这一核心问题,提出了扩展有色Petri网形式及领域本体设计方法,描述应用功能模块;提出了领域结构分析和Petri网映射方法,生成应用相关的分层有色Petri网;实现了基于本体推理和变迁替代的辅助应用结构创建过程.最后,给出了应用实例及分析.