基于扩展效应模型的功能设计过程及实现

效应是产品功能、行为和结构存在的科学依据。扩展TRIZ中现有单输入/输出流两极效应模型形成多输入/输出流多极效应模型,提出构建效应链的四种效应模式和三种效应链推理方法,进而研究基于效应的功能、行为和结构之间的映射关系,建立扩展效应驱动的功能—行为—结构模型(Extended-effect driven function-behavior-structure, EE-FBS)和基于该模型的功能设计过程,以支持功能认知、功能分解、功能到结构映射整个功能设计过程,并开发计算机辅助功能设计软件系统。以中药滴丸机功能设计为例对EE-FBS模型的有效性进行验证。     

设计特征在机械产品概念设计过程中的应用

设计特征能作为功能单元建立用户需求与原理解的关系,也能将设计信息带到下游应用.因此提出了基于设计特征的概念设计过程.功能设计由设计说明书开始,包括功能需求和功能约束,由实现功能的行为方案的不同对功能进行分解,设计问题被描述为功能和实现功能的行为的层次模型.通过功能推理步骤来指导功能设计,包括因果行为推理和功能分解.当功能单元可以在设计特征库中找到实现原型时,功能分解结束,设计信息被带到CAD系统低层.最后结合实例说明了该方法及其原型系统.     

概念设计中的F-B-S-E模型和作用流方法

在机械运动系统概念设计中 ,引入工作环境的概念 ,给出了功能—行为—结构—工作环境的功能设计信息模型 ,通过输入输出作用流表达运动行为。与目前普遍使用的输入输出对象方法 (“三流”———物料、能量和信息流 )相比 ,此方法不仅更适合于概念设计 ,而且具有重要意义。基于以上策略 ,通过分析设计、工作环境、设计的部件、属性及其属性表达以及约束等等之间相关的“作用流”来研究功能设计信息     

[制造服务]制造物联环境下基于结构矩阵的智能服务功能模块化设计

通过对制造与服务融合中服务运作环境和服务功能需求分析,提出了一种模块化智能服务设计方法。该方法基于制造物联环境,采用模块化技术来实现,包含智能服务功能设计初始化、智能服务功能设计重构和智能服务功能模块化。利用设计结构矩阵分析智能服务的功能关系,提出了智能服务功能的模块化设计策略,确定智能服务的功能重构。通过具体实例应用,证明了制造物联环境中智能服务功能模块化设计策略的可行性和优越性。     

多对称机械系统的功能设计研究*

多对称在机械系统中普遍存在,而且对系统满足设计需求起着重要的作用。系统分析国际、国内机械设计学发展的思路,阐明机械概念设计与详细设计,功能设计与原理设计,需求对称性、功能对称性、原理对称性与结构对称性的内涵,认为功能结构是功能设计的结果,功能结构体现了系统解的原理和结构布局。提出多对称机械系统的分类体系。通过对一千多个机械实例的分析,探索各种多对称在功能结构中的存在方式和在机械中的效用,发现多对称机械系统的功能结构主要由功能并联分解和组合,功能串联分解和组合,功能交叉串并联,功能并联复合,功能循环,功能选择和决策等基本模式组成。进而获取机械系统功能-载体配置原理与多对称类型之间的关联性知识和应用多对称性进行系统功能设计的规律性知识。最后利用上述知识发明一个具有多对称特征的海浪发电装置,并给出其功能结构。     

《机械工程学报》英文版2004年第17卷第1期目次摘要预告

机械产品可拓智能概念设计 张国全钟毅芳张卫国 (华中科技大学CAD中心武汉430074)摘要:依据可拓学理论,提出了机械产品智能化概念设计功能设计信息模型(功能一行为动作一结构一环境约束)的表达方法与生成原理结构解的机理,分析了功能与行为动作、行为动作与结构之间的映射关系。在布料系统的概念设计上用此模型验证了设计过程的自动性和方法的有效性。关钮词:可拓学可拓智能概念设计可拓模型中圈分类号:TH122国家自然科学基金(59990470一2)和2001年博士点基金(2 0020457024)资助项目法来处理边界条件。由于多小波基函数在给定的层上不重盈…     

基于VE-ANP的产品功能设计研究

针对摩托车产品设计中难以准确识别出价值系数较低零部件这一问题,对摩托车产品功能设计进行了深入研究,分析了性能和功能之间以及各功能之间的联系,建立了功能分析系统技术图、功能设计模型;针对常用算法难于解决模型中功能重要度系数的问题,对摩托车产品功能与零部件之间的映射关系进行了研究,并建立了摩托车产品功能、零部件映射图;采用了ANP的方法求解摩托车产品的功能重要度系数,并给出了ANP方法求解功能重要度系数的具体求解步骤。最后,通过一具体的工程实例验证了摩托车产品功能设计模型的正确性及ANP方法的可行性。     

钢铁企业CIMS信息流分析与功能设计

CIMS技术结合了先进的信息技术和生产管理理念,实现企业生产经营的信息化和集成化,能够适应市场环境变化,提高企业竞争力。结合钢铁企业生产过程的特点,以信息流分析为基础进行功能设计,为钢铁企业开发和实施CIMS提供解决方案。首先,设计了钢铁企业CIMS的总体结构,通过CIMS信息流图表明了ERP/MES/PCS之间的关系,并描述了信息传递过程,研究了信息集成方法;然后,依据信息流分析设计了软件功能结构并对功能进行了简要描述。实际应用时要与企业自身状况相结合,以实现生产和经营的无缝集成。     

功能建模法在橡胶分卷机概念设计中的应用

产品的功能设计是概念设计中极为重要的一环,概念设计过程的实质就是一个产品的功能定义、功能分解、功能组合、功能结构的实现并进行方案优化的过程.产品的功能模型对产品的功能语义和功能行为进行描述和表达,在产品设计和分析中具有重要的作用.对功能、功能结构、功能基、功能建模进行研究,运用功能建模法对橡胶分卷机进行功能分析,使其概...     

基于UML的企业组织建模方法

针对我国企业组织同时存在金字塔型、矩阵型和动态网络型结构的现状，采取基于基本组织单元的形式描述了上述三种组织结构，并提出基于统一建模语言的企业组织建模方法。采用该方法建立了企业组织的用例图、类图和顺序图，对企业组织系统的功能及动态、静态特性进行了较全面的描述。应用该方法和Visual C 对企业组织建模系统进行了设计开发。     

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FBS的注塑模抽芯机构概念设计方法研究

针对注塑模抽芯机构设计的特点与要求，应用基于功能一行为一结构的概念设计方法，通过分析注塑模机构概念设计的一般过程，建立了基于FBS的注塑模抽芯机构分层映射模型和求解模型，实现了抽芯机构概念设计的智能化。     

基于功构映射的拆卸设备设计方法

针对拆卸对象和拆卸过程对拆卸设备设计的特殊要求,提出了基于功构映射的拆卸设备设计方法。将拆卸设备的概念设计过程定义为需求域、功能域、行为性能域和结构域之间的映射过程和求解过程,利用面向对象技术构建了拆卸设备设计的需求信息集合;运用功能分解和功能表面集成规则构造了功能集合和行为性能集合;定义了拆卸设备设计过程的需求-功能映射模型和功能-结构映射模型。通过需求信息的层级提取、映射和参数化,生成了用于拆卸设备结构重构的基本约束矩阵,用于指导拆卸设备的创新设计。通过键盘拆卸设备的设计,验证了所提方法的有效性和实用性。     

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。     

具有迭代特征的复杂机械产品概念设计模型

针对机械产品概念设计的复杂性,提出一种基于迭代的功能－行为－机构－结构模型(FBMS)。从机械产品设计的特点出发,研究复杂机械系统的功能、行为、机构和结构之间的关系,揭示行为和机构在功能到结构转换过程中的桥梁作用,由此提出基于行为和机构的映射关系,进而结合设计过程的迭代特征建立基于迭代的FBMS模型。在综合考虑该模型中各要素特点的基础上,给出其形式化描述方法。通过对迭代设计过程中行为和机构作用特点的分析,给出迭代设计的具体步骤及相应的迭代算法流程。以一个具体机械产品设计为例,对FBMS模型的有效性进行验证,并对其整体特性进行分析。结果表明,该模型有助于机械产品概念设计阶段的机构组合创新,以及功能与结构之间的优化匹配。     

产品概念设计过程中信息映射模型的研究

概念设计中的功能求解过程是产品设计中最能体现创新性的环节。在建立产品功能域、原理解域、结构域之间三层映射关系的基础上,通过引入逆映射、功能虚元、原理解虚元、虚链等概念,将域间复杂的信息映射过程简单化,以产品功能分解树的分解过程表示设计过程,以功能基、原理解、结构之间的对应关系表达设计知识,实现概念设计阶段与详细设计阶段产品信息表达的一致性。     

基于需求流动链的映射机理

为了更好地满足客户需求,提出需求流动链概念,建立需求流动链信息功能模型。研究流动链需求映射体系,应用特征映射机理,在同态/同构映射下,分析需求信息经产品功能到设计特征的映射转换过程。描述特征映射中的变量约束、规则约束和过程约束机制。采用层次分析法(AHP)方法分析特征映射重要度,并应用线性规划(LP)优化评价需求映射。最后,结合汽轮机产品进行实例研究。结果表明,需求流动链特征映射研究,实现了需求信息语义到设计特征结构化的定量转换,为企业进行客户需求为中心的生产实施提供可靠性依据。     

MODELING METHOD FOR PRODUCT STRUCTURE MAPPING BASED ON REVERSE SOLVING OF LOCUS AND MOTION

Aiming at the problem of structure design in reverse-design of mechanism, a structure mapping method based on reverse solving of locus and motion (RSLM) is presented. The mechanism scheme meeting the requirements of geometric and structural features is obtained through RSLM. The element instance subsets related to component are established based on the element type mapping, pair structure type mapping and design knowledge mapping between components and elements layer by layer. The assembly position mapping of elements is established based on the topological structure information of mechanism scheme, and the product modeling of structure mapping is realized. The algorithm program and prototype system of product structure mapping based on RSLM are developed. Application samples show that the method implements the integration of scheme design, assembly design and structure design, and modeling for product structure mapping based on RSLM. The feasibility of assembly is analyzed in scheme design that contributes to reducing the design error, and raising the design efficiency and quality.     

基于位姿图和性能融合的产品布局设计方法

为解决产品布局智能化设计问题,对产品布局设计方法进行研究。根据机械产品方案设计中结构布局约束的特点,提出基于位姿图和性能融合模型的产品布局设计方法。该方法对产品布局约束关系抽象化,建立布局设计约束之间的关系表达。在性能求解方面,构建产品功能需求模型、运动功能配置和模块结构之间的映射,得到产品简化布局模块结构。在此基础上,以低序体阵列表达产品布局拓扑结构,并且利用位姿图建立的空间布局模型,对产品模块结构进行定位、定序及邻接等关系的描述和布局组合操作,得到产品结构布局方案。在Pro/E平台中,利用VC.net 2003工具二次开发产品布局设计系统,以数控机床产品布局设计为例,运用提出的方法对其进行布局约束信息表达和布局求解,验证该模型的可行性和有效性。     

基于遗传神经网络的压铸机座板结构优化设计

在对压铸机合模机构进行结构设计时,利用神经网络的非线性映射能力,通过少量样本的有限元分析结果,训练出表述结构参数间函数关系的神经网络模型,然后利用遗传算法的全局寻优性找到神经网络模型表述的目标函数的最优结构参数,从而解决结构优化设计的瓶颈和智能问题,利用这种优化设计策略,设计了压铸机合模机构座板,结果表明了该方法的高效性。