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.     

TRIZ与情景分解法在换刀机械手设计中的应用

矛盾解法是萃智(TRIZ)理论解决工程实际问题行之有效的方法之一,利用矛盾解法的前提是明确系统的问题。面对一个复杂的系统,快速准确地分析出关键问题具有一定的难度。情景分解法通过将一个复杂的场景理性地、完整地分解成各个情节,明确了问题存在的关键环节。建立基于矛盾解法和情景分解法创新设计模型,可以保证传统设计过程中问题分析的准确性,缩短问题分析时间,提高设计效率,为设计者提供了一种新的设计思路。最后,由换刀机械手概念出发,采用情景分解法归纳整理出当前换刀机械手系统存在的问题,通过TRIZ理论将问题泛化为标准工程参数,建立矛盾矩阵得出发明原理,实现创新设计,验证了模型的可行性。     

基于多学科优化设计方法的航空电子设备应用研究

复杂工程系统的设计往往涉及多门学科,多学科设计优化(MDO)方法是一类求解复杂系统设计优化问题的方法,是解决航空电子设备设计等复杂工程系统问题的有效手段.航空电子设备系统包含大量的学科和子系统,因此在设计过程中需要充分考虑各学科间的耦合效应.针对这一问题,提出了改进的单极优化方法为优化策略,以iSIGHT为平台构建了理想的设计环境.通过对电子设备中的典型结构印制板级模块进行了实例分析,验证了该优化设计方法集成复杂设计问题的可行性.     

国家自然科学基金重点资助项目成果简介

项目名称:机电产品创新设计的理论、方法、技术及其应用的研究项目批准号:50335040研究成果:(1)提出了由基体功能层、变体功能层、效应层和物理量层构成的四层次三阶段功能设计进程模式、基于专利资源提取和知识产权战略的创新设计方法、支持复合功能产品组合和集成创新的方法学体系,初步探索了基于仿生原理的产品创新设计理论和方法。(2)提出并初步实现解决复杂系统布局问题的复合知识模型方法、可变粒度对象模型表达方法、基于元启发算法的人一机结合和多机并行方法、基于虚拟现实技术的人机协作布局方法、基于知识推理技术的布局设计算法、基于wEB的分布式布局设计的评价方法。     

广义知识融合与协同创新设计的双向驱动理论研究

正项目负责人:胡洁(E-mail:hujie@sjtu.edu.cn)依托单位:上海交通大学项目批准号:510752621.项目简介复杂产品开发是融合多领域知识的协同创新设计过程,同时也是动态知识融合与更新过程。本课题围绕我国重点行业复杂产品开发过程中的创新设计问题,研究了广义知识融合与协同创新设计双向驱动理论与方法。包括:领域层、协调层和决策层广义知识融合、知识融合对协同创新设计的正向驱动、基于控制论的协同创新设计对知识融合的反向驱动。本项目解决     

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。     

VHDL在系统芯片设计中的应用

介绍了超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)的发展历程，并立论述了利用VHDL在复杂可编程逻辑器件(CPLD)上进行系统芯片(SOC)设计的方法。通过视频同步信号发生器的设计实例，详细描述了基于VHDL进行系统芯片设计方法的应用过程，并进一步讨论了在实际应用中VHDL程序设计的优化问题和应用技巧。     

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.     

产品创新概念设计集成过程模型应用研究

通过集成不同的设计方法,如发明问题冲突解决理论、约束理论(Theory of constraints, TOC)、未预见发现(Unexpected discovery, UXD)、类比设计(Analogy-based design, ABD)等,建立一种产品创新概念设计集成过程模型,并分析产品需求。利用约束设计理论与发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)方法相结合来发现、确定并解决产品冲突;再利用类比设计将获得的UXD结果作用于驱动跨领域知识创新构想产生,进而确定领域内的产品冲突,获得了系统原理解或产品创新方案。以水力旋流器为例对该集成过程模型进行应用研究,提高了产品创新设计效率。     

复杂机电系统总体设计方法研究与应用

复杂机电系统具有设计需求多样、结构复杂和信息冗余等特点,为提高系统的整体设计质量和效率,提出一种集成质量功能展开、公理化设计理论和Petri网的复杂机电系统总体设计方法。基于用户需求向系统功能设计、物理结构和工艺方案间的设计信息转换关系,将多种创新设计方法有效集成,建立包括设计需求分析、功能与结构映射和工艺路线布局的规范化复杂机电系统总体设计过程。通过智能除尘装袋系统的总体设计过程,验证了该方法的有效性和实用性。