应急救援车概念创新设计中的QFD_TRIZ_AD集成方法

介绍了质量功能展开(QFD)理论、发明问题解决理论(TRIZ)、公理设计(AD)理论的基本原理和特点,分别针对其在工程应用中的不足,建立了基于QFD_TRIZ_AD的集成过程设计模型.首先,基于客户调研需求,利用QFD构建了用户需求与功能需求的质量屋模型,借助TRIZ标准解法解决了矛盾冲突,得到基于功能需求的初步概念设计模型.其次,基于AD理论将QFD功能需求映射为技术参数,得到设计矩阵,并判断矩阵是否耦合,若非耦合矩阵则产生创新方案,否则利用TIRZ工具箱进行解耦,以达到消除耦合的目的.最后,通过基于PRO/E的概念设计和虚拟演示,验证了设计方案可行.     

质量功能展开和公理化设计集成模型的研究

针对质量功能展开(Qualily Function Deployment,QFD)和公理化设计(Axiomatic Design,AD)二者之间具有优势互补性的特点,提出了质量功能展开和公理化设计的集成模型,具体研究了集成模型的结构及其实施过程.该集成模型利用公理化设计中的"Z"字形映射方法、独立公理指导了质量屋的建立,满足了并行设计要求的观点,避免了返工和报废.进而缩短了产品的研制周期,降低了成本,提高了产品的质量.同时,通过具体案例阐述了质量功能展开和公理化设计集成模型的工作机制.     

基于质量功能展开的特钢产品多工艺方案增量设计方法

分析了特钢产品客户特殊需求的特点及其对传统模块化产品和工艺设计的影响.针对客户特殊需求的不断多样化和个性化的现状,基于质量功能展开原理,建立了特钢产品多工艺方案增量设计质量屋模型.在常规需求模块化设计的基础上,应用混合推理方法,实现了特钢产品客户特殊需求向工程属性和质量特性的映射.利用线性加权法对增量设计中各可行工艺方案进行了综合评价,并按照质量屋的瀑布式分解过程,将产品规划依次映射到工艺链规划、工序规划和质量规划中.该方法实现了应对动态变化的特钢生产环境的多工艺方案增量设,形成了有效的产品和工艺设计阶段的质量控制方案.     

基于公理设计和多色集合的拆卸设备方案设计

针对拆卸对象信息和质量状态对拆卸设备设计的特殊约束和设计要求,提出基于公理设计和多色集合的拆卸设备方案配置设计方法,构建了用户需求矩阵和功能要求矩阵以及功能分解过程,并通过模糊函数确定了拆卸对象质量状态对拆卸设备公理设计过程的模糊影响度矩阵,建立了拆卸设备的拓展公理设计过程。为实现拆卸设备结构的计算机辅助快速设计,基于拆卸工具结构库构建了拆卸设备拓展公理设计的多色集合模型和二阶推理矩阵,以完成拆卸设备功能-结构的快速映射和拆卸设备方案元素的配置;面向用户期望需求建立了拆卸设备方案评价函数,以选择最优的拆卸设备方案。最后,以某滚轮的拆卸设备设计为例,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于QFD的质量屋技术在冰箱设计中的应用

质量功能配置(QFD)利用质量屋将顾客需求转变成产品设计及制造需求.着重阐述了质量屋的生成过程,并以某企业所生产冰箱的客户需求为例,建立了评价模型,并在质量屋中构造相关要素矩阵以定量地确定用户需求,最后对质量屋可能存在的问题进行了分析.     

基于可适应设计和工程更改同步演化的产品设计方法

可适应设计和工程更改在应对客户需求变化方面具有一致性,但二者对产品功能变异与结构变型的处理方式不同。为实现产品设计的适应性,分析了可适应设计和工程更改互为补充的原由,以及融合的必要性,探讨了产品适应性更改演化过程。采用质量功能配置方法分析适应性更改需求,基于公理设计和通用设计理论构建了功能-结构-属性映射模型,采用功能要求矩阵、设计参数矩阵及结构属性元模型描述适应性更改演化步骤,实现可适应设计和设计更改的融合。以卷扬机为例阐述了适应性更改过程,为企业更好地管理设计资源与知识并提高产品设计的效率和个性化水平提供方法支持。     

基于公理设计的产品平台设计方法

产品平台设计是实现大规模定制生产的关键技术,以产品平台为核心,通过添加、删除或修改个性化模块满足不同客户需求对产品的要求。应用公理设计的功能独立性分析框架,从客户需求出发同时进行功能－物理结构间的“之字形”映射变换,建立相对独立的功能等级结构树;通过分析完整设计矩阵明确功能之间的影响关系,将存在影响的功能结构组成模块并根据功能结构和客户需求的实现关系确定产品功能平台;在保证功能独立的前提下,以设计参数的物理集成和分离原则为依据,建立通用的产品平台物理结构。以合作企业的蝶阀产品为实例,建立其通用的产品平台,实现快速响应市场的设计开发。     

概念设计中行为矩阵模型的公理化验证

给出行为矩阵模型及对应元素属性，结合公理化设计的功能独立性和信息量最小公理，对行为矩阵模型进行公理化验证；根据键合图理论研究矩阵属性变换特性及矩阵模型的求解过程，通过矩阵属性变换可以方便、快捷地生成机械系统多个原理方案；结合体重秤的公理化设计说明行为矩阵模型在概念设计中的应用。     

基于公理设计的机械系统稳健性分析及应用

以用户需求为切入点,对产品的功能语义和功能需求进行元模型描述,将用户需求转化为功能要求。以公理设计为指导框架,基于独立公理和Z字形映射方式,寻找并确定设计参数,明确功能要求之间及其与设计参数的相互关系,建立完整设计矩阵。将公理设计矩阵转换为设计结构矩阵并对其进行重构,生成几个相互之间具有较小依赖度的聚类耦合模块,得到系统稳健关联矩阵。然后将各个模块之间的关联参数作为可控因素,通过试验设计分析其对目标影响的重要程度并实施针对性的控制与调整,从而提升机械产品系统的稳健性。基于所提出的稳健性分析方法进行了起重机小车的设计,说明了该方法的应用过程,证明该方法是可行性的。     

基于公理设计的产品配置建模方法及其应用研究

提出基于公理设计的产品配置建模方法,在详细讨论产品设计过程中功能-结构域间映射的基础上,将具有约束信息的功能要求定义为功能-约束集成单元,将具有特征信息的设计参数定义为结构-特征集成单元,通过建立系统数据库和结构-特征集成单元间的特征关系,构建基于结构-特征集成单元的产品配置模型。公理化设计理论的引入,使得产品配置建模更加科学化,并使设计者能在众多复杂的方案中快速做出正确的选择。最后以柴油机产品为例,建立了柴油机产品的配置模型。     

基于公理设计和设计关联矩阵的产品平台设计新方法

产品平台是产品族设计的核心内容,合理地构建产品平台是提高产品设计可适应能力的关键。以公理设计为指导框架,以功能需求分析为出发点,提出一种产品平台设计新方法。该方法借鉴Kano模型,从用户需求的角度,将产品功能要求分为基本功能要求、期望功能要求和附加功能要求;基于公理设计原理,将产品功能要求映射为产品设计参数,建立设计矩阵;通过分析设计参数与各类功能要求之间的影响,构建产品设计关联矩阵,利用可拓聚类算法对设计关联矩阵进行聚类运算,将实现产品族基本功能要求的模块定义为公用模块;在此基础上,通过分析设计参数的灵敏度来选择公共平台参数,利用聚类分析以规划它们在产品平台中的共享策略。通过电力液压块式制动器产品族的平台设计实例,验证了该方法的有效性和可行性。     

基于用户需求导向的智能座舱柔性试验台概念设计集成方法

为解决传统座舱试验台结构同质化及模块化设计不足等问题,采用亲和图法整理了汽车故障及用户初始需求;采用模糊Kano模型进行需求指标权重计算,并结合质量特性要素进行用户核心需求汇总;通过功能分析系统技术(Function Analysis System Technique, FAST)黑箱模型将用户需求转化为功能需求,并引入公理设计(Axiomatic Design, AD)理论与功能-行为-结构(Function-Behavior-Structure, FBS)模型进行逐级映射,最终确定智能座舱柔性试验台的结构设计要素。该设计过程以用户核心需求为导向,通过FAST-AD-FBS集成方法的应用,克服了传统产品概念设计中用户需求与产品功能结构设计间存在矛盾的问题,为提高产品创新设计的完整性及准确性提供了理论参考。     

面向客户需求分析的产品模块化配置方法

针对面向客户需求分析的产品配置问题,结合质量功能配置方法和基于规则推理的方法,提出了一种客户需求映射方法.该方法基于质量功能配置的质量屋进行客户需求参数到模块属性参数的映射,同时基于规则推理确定映射过程中的技术特征目标值和选取模块实例,从而得到满足客户需求的产品模块化配置方案集.通过实例分析,验证了文中所提方法的有效性.     

基于公理设计的专利规避创新知识挖掘

为了挖掘深层专利知识,对专利文献权利要求书中的技术特征进行分析,以明确专利产品技术系统的各个元件;分析说明书的技术内容和实施方案,确定技术元件之间的相互作用关系,建立专利技术方案的功能模型,在功能模型的基础上构建专利产品的技术(结构)等级树,并根据公理设计"之字形"映射变换映射出专利产品的功能等级树,结合客户需求验证变换过程的准确性。用功能模型指导构建设计矩阵,以保证映射过程的合理性。通过需求域、功能域、结构域间的映射过程还原发明人的技术创新过程,挖掘专利的深层知识,为消化吸收该技术方案并在该方案技术的基础上进行规避设计提供了技术支持。以牛粪烘干机的相关专利分析为例进行专利概念设计知识的挖掘,验证了该方法的有效性。     

基于用户需求建模的血压计造型设计

针对血压计设计中的用户需求,结合质量功能展开、卡诺模型等思想,对血压计用户需求的获取和需求建模方法进行研究。通过对用户需求的重要度计算,构建了血压计用户需求权重矩阵和质量屋的结构特征矩阵,给出了外观与结构设计方案,实现了用户需求到产品结构要素的有效映射,验证了该研究方法的可行性,为该类产品的创新设计提供参考。     

基于最小二乘支持向量机的QFD技术特性权重预测

针对质量功能展开(Quality Funcition Deployment,QFD)中技术特性权重的动态性,提出了预测其权重值的有效方法.该方法首先在获取顾客需求最终权重的基础上,通过顾客需求与技术特性之间的质量屋关联矩阵把顾客需求权重转化为技术特性权重；然后周期性地获取技术特性权重以构建权重数据的时间序列,并引入最小二乘支持向量机回归模型对权重数据进行处理,得到权重预测值；最后构建技术特性动态变化趋势分析图,以便于为产品的改进设计提供决策.以超高速电梯产品为例,对该方法的可行性和有效性进行具体说明.     

基于质量功能展开、发明问题解决理论和仿生学的产品创新设计

为了提高产品创新设计效率,提出一种基于质量功能展开（QFD）、发明问题解决理论（TRIZ）和仿生学的产品创新设计过程模型。首先,根据客户需求利用QFD理论构建产品质量屋,结合TRIZ的矛盾冲突理论将负相关技术特性映射到对应的发明原理,综合考虑发明原理三大准则筛选出合适的发明原理;然后,搜索基于发明原理的生物实例库获得多个生物实例,分别计算其与设计目标之间的功能流相似度并将相似度值最高的作为仿生原型;最后基于建立好的生物系统数据库、产品系统数据库和协同中间件数据库,利用协同中间件进行跨领域多层次协同映射,得到产品仿生设计方案。利用上述过程模型对风扇叶片进行创新设计,并结合FLUENT软件进行数值模拟,结果表明风扇叶片在提高风量和降低噪声性能上得到了一定的改善,验证了所建立设计模型的可行性与有效性。     

基于模糊度量质量屋的产品特征映射及分析

为了在产品开发的早期阶段快速获得产品特征信息,提出了一种适合于度量值映射的模糊度量质量屋模型。通过定义模糊度量、模糊关系矩阵和模糊转换矩阵等概念,将该模型应用于技术型客户要求,采用质量功能配置的逐级矩阵分解思想从中获取特征信息;引入“功能一原理一结构”映射模式对功能型客户要求进行特征映射。该模型在齿轮减速器开发的实际应用表明,模糊度量质量屋着重于定性与定量两方面描述和转换信息,不仅适用于产品特征映射过程,对产品开发各阶段的质量配置规约也有应用价值。     

基于QFD的丝锥质量评价模型构建

将质量功能展开(QFD)应用到丝锥制造过程中,并将用户的需求展开到递阶层次的丝锥加工工序中,运用QFD构建加工质量屋;利用模糊层次分析法(FAHP)确定客户需求重要性排序,通过QFD确定加工质量特性和加工工序的重要度排序,从而将客户的需求最终映射到加工工序中。本文提出了通用丝锥的客户需求与刀具加工质量的定量映射分析方法。     

基于信息的质量功能配置公理化研究

在研究公理化设计方法中的独立性公理和信息公理的基础上，对传统的质量功能配置中质量屋的实现过程进行了量化描述，根据质量屋创建特点，提出了信息相关性假说和传递距离假说，并给出量化指标，经过编程计算，证明提出的公理及其量化指标，在分析用户需求信息和技术需求信息的相关性，以及判定技术需求重要性方面有着明显的优点。