基于公理化设计的功能-结构映射方法研究

1前言 概念设计是产品开发早期关键活动之一,是新产品成功的关键因素。公理化设计为概念设计提供了框架,是一种在设计初期建立自己设计思路的工具。基于公理化设计原理,设计者可以很方便地对设计要求、解决方案及设计过程进行综合和分析。公理化设计利用设计公理判断设计的合理性,选择最优的设计。     

公理化设计与TRIZ的比较研究及其集成模型

摆脱设计对经验的依赖，探索以科学原理为基础的设计理论是设计方法学的研究热点。公理化设计理论和创新问题解决理论是基于科学的设计方法学，近年来已得到设计界的高度重视。分析比较了两种理论的内在联系和区别，以此为基础建立了产品概念设计过程集成模型。给出了应用案例，验证了模型的有效性     

集成AHP/QFD/AD的产品设计方法研究

目的针对以用户需求为驱动的产品设计模式,完善产品设计方法流程,更有效地理解用户需求,提高产品设计效率和质量。方法使用层次分析法确定用户需求权重,将用户需求及权重输入质量屋,对用户需求与设计需求的相关关系度进行量化评价,构建用户需求与设计需求相关关系矩阵,确定各项设计需求重要度,完成用户需求到设计需求的转化,以相对重要度较高的设计需求定义功能域,进行功能域与物理域之间的映射,利用独立性公理和信息公理进行设计参数分析和设计方案评价。结论构建了一种集成层次分析法、质量功能展开和公理化设计的产品设计方法,对用户需求权重进行了更准确的分析,完善了质量功能展开后续的方法流程,并以板栗采收机概念设计为例进行了应用验证,应用结果表明该方法能够有效地指导产品设计过程,提高产品设计效率和质量。     

基于保质设计方法的产品开发决策研究

讨论了保质设计思想指导下的产品开发设计策略,并以产品开发设计的关键阶段——概念设计为对象,进一步研究了产品概念设计决策过程,建立了产品概念设计方案的评价指标体系和基于模糊优选理论的决策模型.     

基于偶树复小波和改进型阈值函数的降噪方法 及其应用

为更好地保留原有用信号信息,有效恢复强噪声背景下微弱故障信号,提出了一种基于对偶树复小波和改进型阈值函数的降噪方法,将其应用于机械故障诊断,取得了较好效果。运用对偶树复小波变换滤波器设计方法和改进型阈值函数,以实施降噪的具体步骤。该法充分利用了对偶树复小波变换的平移不变的优良特性,同时,改进型阈值函数与传统软、硬阈值降噪算法相比,克服了软阈值信号失真和硬阈值信号不连续、振荡等缺点。实验表明：此法有效去除了噪声,是一种较好的提取微弱故障信号的方法。     

公理化设计在Raz-Kids平台中的问题研究

目的对Raz-Kids平台的应用进行公理化设计分析,验证其设计合理性并提出改善性意见。方法通过公理化设计原则对平台的功能需求、设计参数进行相关性分析,用UCINET分析出各变量之间的关系,找出权重变量,进一步分析其合理性。结论 Raz-Kids平台的部分设计符合公理化设计,平台存在着不同程度的问题。解决优化这些问题会使该平台得到更好的发展,也为以后的软件设计提供新的设计分析方法。     

基于物元理论的任意功能树相似扩展方法

功能模型是概念设计的核心处理对象,功能树是一种典型的、应用广泛的功能模型。使用现有相似度计算方法计算任意功能树的相似度存在困难。因此,基于布尔代数提出了析取范式树的概念,以及两种求解析取范式树的方法,并描述了任意功能树的物元相似度计算方法。拓展了功能树相似扩展方法的应用范围,扩大了设计解空间,增加了获得创新解的可能性,最后给出实例验证了方法的有效性。     

可重构制造系统设施布置公理化设计研究

首先阐述了可重构制造系统和公理化设计的基本知识,然后通过公理化设计的两个公理(独立性公理和信息公理)对可重构制造系统进行设计.在独立性公理的应用中,将总目标进行了四级分解,每一级分解通过四个步骤来完成,并列出了各自的设计方程.然后汇总列举出了相应的功能结构表;在信息公理的应用中,针对非耦合设计和准耦合设计的情况分别计算...     

基于广义环图树的装配变量设计方法

讨论了基于广义环图树的装配变量设计模型;分析了该模型的约束分层控制技术和约束求解机制,指出该模型的自上而上的遍历过程就是约束求解过程;对于约束求解顺序问题也进行了讨论,最后,提出了变量表模型和零件关联的实现方法。     

产品体验设计的方法研究

以体验经济背景下体验设计的出现为启示,分析了产品体验设计形成和发展的具体原因,论述了体验设计与传统产品设计在设计目标、内涵、特点、设计要求及方法上的差异。在此基础上,围绕如何让产品更好地满足用户的使用体验,通过对若干差异化的产品体验设计案例的分析,提出了开展产品体验设计的主要方法。     

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。     

Axiomatic modelling of agile production system design

The manufacturing organisations are witnessing a transformation in the manufacturing paradigm due to increasing competition. Agile manufacturing (AM) is a contemporary manufacturing paradigm which enables the organisations to survive in this competitive scenario. Design engineering is a vital technological enabler of AM. The research on axiomatic design in the field of AM is found to be feeble. In this context, this paper reports an axiomatic model of agile production system design using process variables. A hierarchical structure has been developed to model the design process of an agile production system composed of functional requirements, design parameters and process variables. In the theory of axiomatic design, process variables are created by mapping the design parameters in the process domain. This article serves as an efficient guideline for the design process to clarify the tools, methods and resources of designing agile production system of Indian electronic switches manufacturing organisation.     

Axiomatic design of hybrid manufacturing systems in erratic demand conditions

In order to respond to part demands on time in an erratic demand environment, a complete road map for the design of hybrid cellular manufacturing systems (HMS) is proposed in this study, based on axiomatic design (AD) principles, such that all functional requirements of a complete HMS design are satisfied by the corresponding design parameters. With this methodology, first, a preliminary HMS is formed including exceptional operations. To facilitate one-piece flow within the cells of the HMS, these exceptions are eliminated by the proposed decision rules, where alternative machines are employed (Satoglu et al. 2010). Then, the sufficiency of current resource capacities is verified, using a simulation technique. In other words, stock accumulations are identified and then value stream through the system without any obstacles is ensured. These are achieved by means of procedures for identifying and eliminating the bottleneck resources. The proposed methodology is completed with the HMS layout design. This complete methodology based on AD principles is a unique aspect of this study. The methodology is applied on the data of an automotive supplier, and the results are discussed. Finally, using simulation models, it is shown that applying the proposed model results in a statistically significant improvement in lead time of the current available system.     

Axiomatic Design of Micro Quartz Rate Sensor

Quartz rate sensors (QRS) made out of one single piece of quartz crystal are inertial devices which can be used for general rate control, stabilization, automotive and aerospace/defense markets,etc. The mechanical design of the QRS has been investigated based on axiomatic design. The axiomatic design matrix of the mechanical structure of Coriolis Vibratory Gyroscopes (CVG) has been proposed. The mechanical function of QRS is divided into three Function Requirements ( FR ) , i. e. , FR1 is the drive mode, FR2 is the sense mode, FR3 is a coupled connection where the Coriolis force can couple the two modes with a term proportional to the rotational rate. A new QRS which is easy to be fabricated has been put forward. Furthermore, the new QRS indicated that the axiomatic design is a help to functional design of products.     

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.     

面向即时定制的产品设计矩阵研究

将顾客对产品的定制需求分为三类:与或型、连续变量型和离散变量型,并在产品设计矩阵中引入定制因子的概念进行描述,从而建立定制产品在功能域中的功能需求和在物理域中的设计参数之间的映射关系.同时,通过定制因子对应的设计参数和其它非定制设计参数的集成,实现了定制产品的逻辑模块和物理模块的无缝连接.在满足公理设计的基础上,产品设计矩阵中的定制因子能否独立于其它元素,成为产品定制维度瓶颈的判别依据.通过比较汽车和房屋的个性化涂色案例证实了将定制因子引入设计矩阵中的可行性和应用潜力.     

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。     

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.     

基于公理设计理论的FMS优化配置研究

针对FMS优化配置问题,运用公理设计理论对FMS优化目标进行分层分解,将原来复杂的配置问题分解成由若干个模块构成的简单配置或策略,解除了决策变量之间的耦合关系,构建出基于公理设计的FMS优化配置框架,为寻找最优解和开发原型系统打下了基础。