产品设计重用基础框架研究

可持续竞争优势要求企业必须以最短的时间开发出最好的产品。随着对资源需求的加大 ,充分利用企业已有资源正在成为企业获取竞争优势的一种必然选择。本文系统地论述了产品设计重用中若干层面的问题。首先阐释了产品设计重用概念及其内涵 ,给出了产品设计重用的过程框架和基本方法 ;然后深入分析了可重用资源的属性以及产品设计重用层次 ,提出并建立了可重用资源和产品设计重用层次的多视图概念模型 ;最后指出了产品设计重用与创新以及与软件重用的关系与区别。所有这些构成了产品设计重用的一个基础框架 ,为研究和实施产品设计重用提供了切实可行的系统化理论指导     

产品设计重用策略

产品的系统化及在此基础上的变型产品设计是企业产品开发的基本策略.产品设计人员在产品开发的各个阶段重用已有的知识、经验,设计重用成为产品设计的基本特征.探讨产品设计重用策略,给出了产品设计重用层次、设计重用空间的概念,研究总结了基于重用的产品设计策略及技术,包括CBR、KM/KBE及基于重用的产品设计模型框架,对产品设计重用研究、应用及开发支持产品快速设计的设计重用工具和系统具有指导意义.     

基于TRIZ与实例推理原理的产品绿色创新设计方法

为开发环境友好型绿色产品,提高绿色产品的创新效率,提出了基于TRIZ和实例推理原理的产品绿色创新设计方法。以本体论为基础,给出了绿色产品设计实例的表达机制,构建了绿色产品设计实例的本体库,实现了产品绿色创新设计案例知识的检索、重用和修正。建立了绿色设计属性与TRIZ冲突矩阵48个工程参数之间的关联表,实现了绿色设计属性向TRIZ工程参数的快速转化。建立了基于TRIZ和实例推理原理相结合的产品绿色创新设计支持平台,并以洗碗机底板的创新设计为例讨论了所提出方法的正确性和有效性。     

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。     

基于语义的定制产品设计方法研究

目前,传统工艺产品设计理念、设计方法上有较大的局限性,对此提出一种个性化创新设计的设计方法。本方法基于对用户需求语义分解,提取产品的语义表达,其次利用已有元素组件库,结合人为或者特定最佳建模组合方式,最终确定建模方式,得到完整模型。     

创造性思维及计算机辅助产品创新设计研究

分析了创新思维、创新方法学的特点。根据产品设计的特点，结合信息技术和计算机技术的先进成果，建立直觉思维和逻辑思维相结合、心理学和工程技术相结合的计算机辅助创新设计模型，该模型包含了创新设计方法、产品设计知识库、基于语义搜索工具、概念设计环境和基于Internet的协同设计环境等主要模块。本研究将为工程技术领域新产品的创新开发提供相应的解决方法。     

基于TRIZ和FBS的闭环设计方法

阐述了TRIZ和FBS理论的关系,提出了一种结合TRIZ和FBS的产品创新设计方法。以国内专利检索为基础,利用TRIZ理论的S曲线、进化潜能图和进化模式对产品进化方向进行预测,再根据功能-行为-结构的设计方法求得发散解,并利用TRIZ矛盾矩阵找到最优解,实现产品的创新设计。最后以搓澡机为实例验证了该理论的可行性。     

产品自组织进化创新中的本体知识体系

知识的组织和表达是产品创新开发领域中研究的热点问题.论述产品创新的自组织进化设计原理和方法.分析设计本体的概念,建立产品创新开发的本体知识体系.通过设计本体的实例化,实现本体知识共享和重用,支持产品的自组织进化创新.在基于知识的工程环境下,构建产品自组织进化创新知识库系统,实现断路器机构系统的创新开发.应用实例表明了产品创新开发知识本体表达与组织的有效性和实用性.     

基于TRIZ和AD的集成创新设计模型及其应用

结合TRIZ理论和AD理论的优势,建立了面向功能的新产品集成创新设计模型,以AD理论的产品设计流程为主线,由用户域映射得到产品的功能域,优先应用功能导向搜索查询、类比其他领域的产品工作原理、结构及效应,以TRIZ的最终理想解(IFR)及进化法则指导AD的功能分解,应用TRIZ工具进行解耦设计,并应用AD信息公理进行方案评价筛选。基于该模型进行了秸秆粉碎成型一体机的创新概念设计,验证了模型的可行性。     

基于本体的多设计团队协同产品设计知识建模

为解决多设计团队协同产品设计过程中设计知识共享和重用困难等问题,提出了一种基于本体的多设计团队协同产品设计知识建模方法。分析了多设计团队协同产品设计的特点,建立了多设计团队协同产品设计工作模型,提出了多设计团队协同产品设计知识本体构建框架。以本体建模理论为依据,以机械产品协同设计为研究背景,利用分类和描述的思想方法对基于本体的多设计团队协同产品设计知识建模过程进行了研究,包括设计知识的分类与概念抽取、设计知识的OWL描述以及属性定义。在此基础上,构建了机械产品协同设计知识本体模型。最后通过应用实例验证了该方法的可行性和有效性。     

基于QFD与创新问题分类求解策略的创新设计研究

根据产品设计的特点,提出了融合质量功能配置(Quality Function Deployment,QFD)与创新问题分类求解策略的产品创新设计流程;论述了应用QFD确定创新设计问题类型与选择创新求解策略的方法;在上述理论方法的基础上,初步完成了计算机辅助创新设计软件中QFD模块的开发;最后,通过具体实例的应用说明并验证了提出的方法.     

产品综合设计方法的特点分析

围绕信息时代产品创新设计过程,将产品语义学应用于产品设计实践,提出了产品综合设计的理论体系框架,为更好的进行产品工业设计提供了新的理论和方法。     

TECHNOLOGY AND APPLICATION OF PRODUCT EVOLUTIONARY DESIGN BASED ON CONFIGURATION IN MASS CUSTOMIZATION MODE

Product customization has been recognized as an effective means to implement mass cus-tomization (MC). A new theory and method for MC-oriented evolutionary design of configuration product is presented based on the study of developing law of evolutionary design in integrated envi-ronment, which focuses on the innovation and reuse properties of configuration product. The key technologies for general requirement modeling in quick response to customer requirement, multi-level stepwise configuration optimization driven by customer requirement and evolutionary deduction of product variable structure based on configuration association are thoroughly investigated. The suc-cessful application of the presented method in the development of real-life products demonstrates its utility, flexibility and robusticity.     

基于语义元的设计方案形式化与重用方法研究

设计方案重用一直是方案设计领域中的难题,主要原因在于计算机不擅长处理方案设计过程中的抽象信息和无法实现设计方案的形式化表达。针对上述问题,在分析了大量设计语义后建立了设计语义元表,并通过语义元之间的挂靠操作实现了抽象设计语义的具体化表达。在此基础上,通过建立方案树与/或关系运算规则实现了方案设计过程的形式化和设计结果的形式化。由于形式化的方案设计结果不仅表达了方案设计的原理解,而且隐含了方案设计的过程信息,因此较好地实现了对已有设计方案的多层次重用。上述理论和方法已经在DDMS(Draw-ing,design and management system)系统中实现。     

一种基于符号的产品设计单元重用技术

将符号学方法与产品设计的历史与过程相结合，借助符号单元所具有的形状载体作用及其富有的高层次工程语义来实现产品模型的高层功能描述与低层几何表示的统一，给出了基于符号的产品设计单元表示和符号单元的层次划分，并在此基础上提出了面向可重用的4种常见符号单元演变类型，通过符号单元的演变辅助设计概念的重用和扩展，实现符号单元重用与产品设计过程的结合，给出了基于符号单元重用的产品设计过程模型。     

PRODUCT GENE REPRESENTATION AND ACQUISITION METHOD BASED ON POPULATION OF PRODUCT CASES

The representation and acquisition of a product gene is a crucial problem in product evolutionary design. A new methodology of product gene representation and acquisition from a population of product cases is proposed, and the methodology for product evolutionary design based on a population of product cases is realized. By properly classifying product cases according to its product species, the populations of product cases are divided and a model is established. Knowledge of the scheme design is extracted and formulated as the function base, principle base, and structure base, which are then combined to form a product gene. Subsequently, the product gene tree is created and represented by object-oriented method. Then combining this method with the evolutionary reasoning technology, an intelligent and automatic evolutionary scheme design of product based on the population of product cases is realized. This design method will be helpful in the processing of knowledge formulation, accumulation, and reuse, and in addressing the difficulty of acquiring design knowledge in traditional design. In addition, the disadvantages of manual case adaptation and update in case-based reasoning can be eliminated. Moreover, by optimizing the design scheme in multiple levels and aspects of product function, principle, and structure etc., the level of creativity in the scheme design can be improved.     

进化驱动型产品创新设计方法研究

分析了市场竞争中产品"适者生存"的规律,提出新的产品创新设计方式--进化驱动模式.该模式强调:为适应市场竞争,在未发现潜在市场需求之前,产品应先行进化.基于该模式,构建了进化驱动型产品创新设计方法.该方法采用"结构→功能"的设计过程,以组件和变量作为结构遗传信息,构建产品基因及产品基因组.采用5种进化策略对产品基因组树进行进化操作;体系化并导向性地辅助设计人员进行产品创新设计.最后对该方法进行了实例演示.     

融合认知心理学的产品创新设计方法研究

根据产品设计的特点,会聚了认知心理学、信息技术和设计理论,建立了产品创新设计的创造力定性模型;分析了产品创新设计创造力的关键属性、创造性思维模式和计算机支持工具,提出了提高产品创新设计创造力的方向和方法。根据认知过程,对设计问题进行定义和表征,并采用不同的策略进行创新设计,建立了系统化的人机交互创新设计方法。在此基础上,建立了一个初步的原型系统。     

面向创新技法模拟的形态知识框架模型

提出了面向创新技法模拟的形态知识框架模型，构建了包括基本信息表征与操作层、推理逻辑层以及创新技法层的层次框架，以构造支持形态创新设计的开放知识环境。建立了包含形态信息的表征与操作的形态元模型，并建立了产品形态树和基于语义网络的综合推理逻辑，进一步实现了创新技法的模拟。以形态移植法为例阐述了在该模型上进行创新设计的过程，实践证明该模型是有效的，为创造性思维的计算机模拟提供了一种思路。     

基于价值工程的机械产品创新设计对象的确定

创新是企业制胜的法宝,是社会进步的源泉。创新设计对象的准确分析与确定,是机械产品创新设计中的关键问题之一。本文针对创新设计时对象难以确定的难题,将价值工程原理引入机械创新设计,提出了以功能评价系数、成本系数的确定为基础,以价值为评定尺度的产品创新设计对象的评估与确定方法。最后介绍了该方法的具体应用。