基于数值模拟技术的产品概念设计方法

为解决传统工业设计流程中,设计方案缺乏相应工程技术的校验,导致设计返工 率高及开发效率低下的问题,借助于数值模拟技术可实现产品性能预评估的优势,提出一种基 于数值测试技术为驱动的产品概念设计方法。首先对产品的工作机理进行数值分析,明确合理 的设计方向,并以此为基础指导产品造型设计,然后再次运用数值测试分析手段对设计方案的 可行性进行验证,最后对通过验证的方案进行细节完善并输出最终设计概念。数值模拟技术与 产品概念设计过程相融合,驱动设计过程的逐步完善,可实现提升设计效率与质量的目的,通 过电热毛巾架的设计实例验证了方法的有效性。     

本体论在机械产品功能建模中的应用研究

概念设计是产品设计中最重要的部分,本文作者将本体论的原则与方法引入机械产品概念设计领域,建立了基于本体的产品功能信息模型,并提出以功能本体为基础建立产品功能结构的方法。最后,以果汁机功能设计为例说明了功能本体模型在产品设计中的应用。读者可以从中体会创新思维的一些方法。     

基于功能分析的分布式BIT设计

基于功能分析的分布式BIT设计方法是针对在产品设计初期,测试性定性及定量要求不明确,与测试性设计相关的可靠性、维修性数据缺乏提出的.这种方法的核心是通过分析产品功能,确定产品故障模式与测试方法,进而建立测试性模型,得出最优的测试性设计.为了验证所提出的方法,以具体工程应用为实例,对设计的过程做出了详细介绍.     

应急多功能充气毯设计研究

文章基于AHP/QFD/TRIZ理论,探究应急装备多功能充气毯的创新设计方法。从现有应急装备的设计痛点出发,通过实际救援工作者收集数据,运用AHP整理出救援者的需求权重;采用QFD梳理出从需求期望到设计技术指标的设计要素;基于TRIZ解决功能需求与技术适配之间的矛盾,有针对性完善设计思路。通过AHP/QFD/TRIZ理论的设计思路形成应急多功能充气毯的概念设计方案并制作样机测试,验证了设计在便携性、易操作性、功能多样性等方面均有显著提高。证明了AHP/QFD/TRIZ理论的应用对于优化应急产品设计具有积极作用,设计实践改善了现有应急产品在功能设计上的欠缺,填补了现有产品缺乏对救援者自身的使用关怀等设计痛点,研究对其他应急产品设计具有一定的参考价值。     

基于多色集合理论的机械产品概念设计方法研究

介绍了多色集合理论，指出了多色集合为计算机辅助概念设计、信息建模技术及其相关的推理技术提供了强有力的工具，使机械产品概念设计这一难以形式化的设计过程有了建模的可能。给出了基于多色集合理论和功能方法树的机械产品概念设计的知识表达。建立了贴近度函数。给出一个关于方案功能相对需求功能冗余程度的教学模型，通过给定冗余允许值排除不合理方案。提出了基于多色集合理论的机构产品概念设计的设计步骤和实现流程图，为其它机械产品 的概念设计提供帮助。最后以机床设计为实例作了进一步的说明。     

让设计动起来杰出的全功能动力学仿真软件--Dynamic Designer

一、前言 传统的设计与制造方式在开发研制一个新产品时,首先是概念设计和方案论证,然后进行产品设计,接着制造物理样机以检验测试设计,发现问题后修改设计,再制造物理样机并测试,发现问题再修改…,如此循环直至产品达到设计要求.整个过程对物理样机的依赖程度很高,而制造并测试物理样机成本高、耗时长,有时甚至是破坏性的,不容易得到全面的可重复的测试数据.这一切都必然会增加开发成本,延长产品投入市场的时间,同时还不易优化产品的设计,当然也就降低了企业适应市场的能力.     

并行工程中质量保证的故障分析技术

文章系统论述了通过提供产品功能分解描述，支持产品从概念设计到详细设计的描述，并基于产品功能分解与表示的故障材及故障分析系统来实现产品设计质量控制的设计思想及方法，并根据实例论述了从产品设计的功能分解思想、故障树建立方法到故障分析系统的设计以及由此对设计的修正等，以提供并行设计环境下产品质量保证的支持工具FAS的设计思想与实现方法。     

语义特征建模系统中概念设计方案表示研究

为了提高概念设计的工作效率和设计水平,提出了一种基于语义表示法的概念设计方案的表示方法。这种方法通过语义表示法来表示模型中的特征,通过细胞元模型来管理模型数据,通过语义面将特征和设计方案表示成为具有n个语义输入和m个语义输出的黑盒,通过语义依赖图建立产品模型与特征之间的组织关系,通过力传递的方法来简化概念设计方案的推理过程。该方法不仅可以大大提高概念设计问题的求解速度,还可以为设计者提供更丰富的概念设计方案。实验证明该算法具有广泛的应用前景和实用价值。     

并行工程中质量保证的故障分析技术

文章系统论述了通过提供产品功能分解描述，支持产品概念设计到详细设计的描述，并基于产品功能分解与表示的故障树及故障分析系统来实现产品设计质量控制的设计思想及方法，并根据实例论述了从产品设计的功能分解思想、故障树建立方法到故障分析系统的设计以及由此对设计的修正等，以提供并行设计环境下产品质量保证的支持工具ＦＡＳ的设计思想与实现方法。     

面向机械产品概念设计的知识库设计研究

针对机械产品概念设计中设计知识功能语义定义模糊和隐形知识重用率低的问题, 研究了基于领域本体表示的知识库设计方法,支持设计知识的自助发布管理和语义信息检索等 功能。提出设计知识表示的本体模式和建模方法,建立领域本体;从概念设计方案需求粒度、 功能目标及企业知识自管理等方面考虑,建立多维设计知识分类体系;设计JSON 文件到OWL 文件的映射规则,实现设计知识的发布、维护、存储和检索。最终实现面向机械产品概念设计 的知识管理,为企业设计人员提供知识共享和重用,支持产品概念设计的方案创新。     

基于协同交互式遗传算法的复杂产品概念设计

针对复杂产品概念设计中的方案求解问题,建立了基于进化思想的求解过程模型,提出了一种新的基于协同进化算法与交互式遗传算法相结合的复杂产品概念设计方法.针对手机概念设计中功能设计的特点提出了变长度编码和两层编码的混合编码方式.实例表明,该方法对多目标、人机交互的复杂产品概念设计方案求解是有效的.     

一种面向软件产品概念设计的CSCW模型

随着计算机和网络技术的发展,各种CSCW模型和技术先后被提出,来满足各行业产品和概念设计的复杂工作需求。软件产品的概念设计作为一项复杂的工作和业务流程,对CSCW系统的需求也越来越高。文中针对软件产品概念设计的特殊性质,提出一种新的CSCW软件产品概念设计模型,并且对其中包含的冲突检测和协调机制进行了详细的设计和优化。使用基于Java平台的相关技术对模型主要功能架构和冲突协调过程进行了仿真。实验表明,文中提出的模型具有更加简洁和高效的复杂冲突解决能力和用户交互能力。     

Internet Based Collaborative Product Conceptual Design

Generation of Product Concept needs to give full play to the designers' innovative potential and collaborative work of experts in different fields. However, the collaborative innovative capabilities of geographically distributed designers are often limited and hindered by space and time. Therefore, on the basis of the requirements analysis of Internet based collaborative conceptual design and the research work we have done, this paper proposes the overall framework of supporting collaborative conceptual design on Internet. Based on this overall framework, the authors further put forward collaborative conceptual design process model that includes three stages: concept generation, concept communication and optimal product concept selection. At the end of the paper, the experiment environment of collaborative design is described. The overall framework and collaborative conceptual design process model proposed can take full advantage of Internet and give full play to experts' experiences and wisdom, so that the rapid development and innovative design of product can be provided with effectively and efficiently implemental mode and support on Internet.     

基于Petri网的机电产品功能分解单元模型研究

功能分析是概念设计过程中最重要的阶段,对现有机械产品概念设计理论及方法进行了分析,提出了基于Pe试网的机电一体化产品功能分解模型.对机电一体化产品概念设计中的功能分解过程进行分析,通过基本元素和动态行为机制的定义,建立产品功能分解单元模型.以喷墨打印机为例,建立了该产品的功能分解单元模型,验证了模型的可行性.     

概念模型的描述方法和验证过程

概念模型(Conceptual model)是对问题域抽象的产品，它对于仿真开发和仿真可信度影响重大。该文介绍了两种概念模型的描述形式。一种是科学报告方法，它采用科学报告的严谨格式，从九个方面完备、清晰地描述了概念模型；另一种是设计融合方法，它采用Rational／UML结构、图表描述概念模型，它可以指导仿真设计和实现。科学报告方法是基于文本形式的，设计融合方法是基于UML图表的，建议两种方法结合起来描述概念模型。仿真的可信度由概念验证决定，文中给出了概念验证的六个步骤。     

A process simulation based method for scheduling product design change propagation

It is expected by enterprises that design changes that occur in a complex product development process can be resolved in a cost-effective way so that products modified for new customer requirements or new technology can be launched into the market without increasing much cost and time. Usually there are different solutions or methods for design changes, which may have different impacts on the whole process. Since a complex product development process consists of many design tasks and different relationships among these tasks, it is not easy to analytically compute the completion time when change propagation finishes. In this paper a process simulation based method is proposed to select the most economic propagation path for each design change, which can reduce the total process time for changes occurring in the complex product development process. “And/Or” graph nodes are used to represent the input and output logics of each task in the design process. Mathematic models are developed to calculate the completion time of the change propagation process. Monte Carlo based simulation algorithms for finding feasible output paths and calculating impacts of input changes on tasks are developed in order to simulate the change propagation process. The objective function for scheduling design change propagations is obtained by the regression analysis of simulation results. And the best change propagation paths, which usually are not the real optimum of the original design process model, are given by optimizing the regression model with a commercial optimization package. The effect of the method is demonstrated with a study of change propagations in the motor cycle engine design process.     

A method of constructing an inspiration library driven by user-perceived preference evaluation data for biologically inspired design

Biologically inspired design (BID) is one of the common methods for product design. To solve the problem of inaccurate acquisition of inspirational creatures due to the lack of user perception preference analysis, a data-driven intelligent service model for BID considering user perception needs is proposed based on Kansei engineering. Firstly, by extracting the perceptual features of creatures from the semantic source elements of products through mapping and encodes them, we proposed a data acquisition method based on intuitionistic fuzzy sets considering different customer preference distributions, bridging the gap caused by the asymmetry between designers and users. Secondly, the functional relationship between biometric features and user-perceived attributes is identified and predicted, and a predictive model of biodata considering user preferences is obtained by multiple linear regression analysis. Finally, based on the data clustering and reorganization theory to understand the organization and dynamics of the database, the construction of a BID library was completed, and the design resources in the library were used as analyzed knowledge for designers to plan design activities. Taking the bionic design of a UAV product as an example, a prototype of a computer-aided design service system was developed based on the theory proposed in the article, and the analyzed knowledge was used to improve the efficiency and science of the design, effectively verifying the usefulness of this study for design. To a certain extent, this study addresses the problem of cognitive limitations of designers and cognitive differences between designers and users, promotes the application of bioinspiration in product design, and improves the marketability of design solutions.     

产品智能化设计中进行结构设计的方法

提出了联合采用聚类分析、模糊识别、基于实例的推理进行产品结构设计的方法,基本思想如下:①任一“产品超类”都可以按照“产品-部件-零件”的层次进行划分,由此建立一棵“树”。②一个“产品类”拥有许多以“参数”表达的技术属性。采用聚类的方法,可以把每个属性映射到“树”的某个结点,构成该结点的属性集,然后基于这个属性集、利用已有的产品实例建立一个对应于该结点的模糊模型。③采用模糊识别的方法,按照“树”的拓扑结构对当前待求的设计问题进行识别,实现产品在概念设计阶段的结构设计。④采用CBR方法,实现详细设计阶段的结构设计。本文方法适用于大多数机电产品的智能化设计。     

基于ontology技术构建科学效应知识库*

为了使科学效应知识更好地支持创新性概念设计,分析了科学效应知识支持原理设计的过程,提出了基于本体的科学效应知识库系统模型。构建了科学效应知识本体,利用本体中的对象属性建立了功能、科学效应、特征流属性和设计实例间的联系;依据系统模型开发了科学效应知识库原型系统,系统支持对本体的推理查询,提供了相关知识表格和用户添加科学效应知识等功能,提高了知识搜索效率及查全率,方便了知识更新和维护,实现了科学效应知识对创新性概念设计的支持。