基于用户需求分类的同步多产品设计方法

针对模糊聚类分析法在大规模定制中处理用户需求时,忽略用户需求与产品质量特性之间联系的问题,提出了基于Kano模型用户需求分类的同步多产品设计方法。通过Kano模型对用户需求进行分类,将用户需求按不同需求类别和需求权重重组成多类具有不同功能属性的产品需求组,再利用质量功能展开来实现用户需求的转换,使产品设计过程从需求空间向设计空间映射,实现同时对多类产品进行设计。以洗衣机的产品设计实例演示了该设计方法。

基于需求层次模型的产品发展趋势预测方法

提出了一种从用户产品需求进化规律来定位目前产品发展阶段,寻找产品改进方向,预测未来发展趋势的方法。该方法建立了用户需求层次模型和用户需求到产品特性之间的映射关系,采用模糊聚类分析法对产品特征进行聚类分析,并用分析结果进行产品预测。最后以插线板特征分析为例,验证了该方法的可行性。

基于网络表示学习的本体语义挖掘与功能语义检索方法

为充分利用本体概念之间隐含的语义关系,以支持产品功能创新设计过程,提出了一种基于网络表示学习的本体语义挖掘与功能语义检索方法。首先,基于本体中确定的语义关系,利用网络表示学习挖掘隐含的语义关系;然后,基于语义类比的向量运算,建立本体概念之间潜在的功能语义关系,并对功能语义向量进行表达;最后,通过功能语义向量的相似度计算实现由用户功能需求向跨领域功能性设计资料的扩展,并建立相应的设计资料检索方法和流程。产品设计示例表明,所提出的本体语义挖掘与功能语义检索方法有利于从产品功能角度获取跨领域设计知识,可为设计人员提供更多的灵感。

韧性产品交互式概念设计与知识推理方法研究

设计具有更好的容错性和修正空间的韧性产品,有效应对复杂环境带来的扰动,是未来智能产品创新的关键因素之一。传统概念设计研究着重强调需求转化与功构映射,忽略了环境扰动对设计目标的影响,导致概念设计过程知识推理模糊、产品韧性水平不稳定等问题。论文以设计出具有抵御扰动、并能从破坏或冲击中恢复自身功能的韧性产品为目标,提出一种韧性产品交互式概念求解过程模型。基于“用户需求”正向收敛与“复杂环境”逆向扰动,构建韧性产品“需求-扰动”下设计目标理解及功能分解、基于功构配置的知识推理扩展方法(Requirement function knowledge deployment,RFKD)以及基于多阶段、交互式遗传算法的概念方案求解机制(Multi-stage interactive genetic algorithm for resilient conceptual design,MIGA-RCD),并以核环境下某型号智能吊装平台概念设计过程为例验证了方法的可行性与有效性。相关成果在扰动-意图-方案交互驱动的韧性概念设计理论研究中实现了创新,有助于实现设计方案的智能求解与推理。

伺服系统机械谐振的在线检测及其抑制

伺服系统中的传动环节一般具有一定的弹性,会导致伺服系统产生机械谐振,需要准确检测谐振并将其抑制。在保证伺服系统性能的前提下,引入陷波滤波器抑制机械谐振。设计了一套基于振动信号频谱的陷波器参数整定策略,可以自动设定陷波器陷波频率、宽度、深度参数;设计了基于SDFT(滑动傅里叶变换)的频谱提取算法,可以快速准确获取当前系统的谐振频率,在不依赖于伺服系统机械参数的条件下自动整定陷波器参数,抑制机械谐振。实验证实谐振检测方法的准确性和陷波器参数整定的有效性,该方案可以准确地检测伺服系统谐振并完成谐振的自适应抑制。

不同功率超声辅助电火花放电制备Cu-Ni合金粉体的微观结构和粒径分布

以铜、镍金属为正负电极,采用超声辅助电火花放电(EDM)法合成Cu-Ni合金粉体,研究了超声功率(0,500,1000,1500 W)对合金粉体晶体结构、微观形貌和粒径分布的影响。结果表明:不同功率超声辅助EDM合成的Cu-Ni合金粉体的物相均主要由Cu_(0.81)Ni_(0.19)、Ni、CuO、NiO和Fe_(2)O_(3)组成,主晶相Cu_(0.81)Ni_(0.19)为面心立方结构;随着超声功率的增加,Cu_(0.81)Ni_(0.19)相的衍射峰强度增大,半高宽变窄,粉体结晶性变好。引入超声辅助合成的Cu-Ni合金粉体中出现较大尺寸不规则颗粒,但球形颗粒的尺寸减小,粉体粒径分布范围变宽;随着超声功率的增大,平均粒径D50减小。

基于商空间理论的设计变更模型构建与优化研究

针对现有设计变更模型存在冗余关系而影响设计变更效率和质量的问题,提出了一种基于商空间理论的设计变更模型构建及优化方法。基于商空间理论构建了多粒度下产品系统功能关系模型。通过功构映射建立了产品系统设计变更模型,采用合并策略建立了产品系统最小设计变更模型。根据变更传播强度确定设计变更模型优化目标,建立了一种基于改进蚁群优化算法的变更传播路径优化方法,建立了基于最小设计变更模型的变更路径搜索过程。以烧结炉的设计变更为例,验证了该方法的可行性与有效性。

一种面向复杂系统的多学科设计优化方法

目前复杂系统多学科设计优化的工作主要集中在结构设计或设计过程的某个阶段,较少从整体角度对多学科设计优化过程进行研究。文中在前人系统分解研究的基础上,提出了一种基于学科分解的多学科设计优化方法,并建立了具体实现该方法的框架和应用流程。借助多学科设计优化领域主流分析软件Isight为优化平台,通过批处理命令调用各学科专业软件循环运行实现多学科综合设计,利用数据挖掘寻找整体最优解在应用层面实现了复杂系统整体优化设计。最后以某T形波导连接器隔板位置和形状优化设计为例,展示了该优化方法的应用过程和实效性。

支持产品迭代设计的知识推送方法

产品设计是一个往复迭代的过程,其核心是设计知识的获取与应用。知识推送技术有利于提高设计者的知识利用效率,并辅助其完成产品设计迭代、生成设计方案。现有的知识推送方法在产品设计流程构建、设计信息获取等方面可辅助设计者进行设计决策,但关于如何进行知识扩展以适应迭代设计过程中动态需求的研究较少。针对该问题,提出一种支持产品迭代设计的知识推送方法,通过知识扩展辅助设计者灵活应用知识进行产品迭代设计决策。首先,面向产品迭代设计的动态知识需求,提出支持产品迭代设计的知识推送模型;其次,研究基于功能-行为-结构映射的需求分解与处理方法,建立基于知识图谱的设计知识可视化表达与结构化存储策略;然后,建立基于知识相似度的迭代设计知识模型评价方法,并根据评价结果,进行知识推送与扩展。在此基础上,研发支持产品迭代设计的知识推送原型系统。以电梯驱动系统的设计为例,验证所述方法的可行性和有效性。结果表明,所提出的方法能够实现设计知识的推送与扩展,有效辅助设计者运用知识进行设计迭代。

面向多张CAD图纸的文本信息自动提取与实现

针对现有图纸文本信息自动提取方法仅能提取单张图纸中的标题栏和明细表内容的情况,提出了一种面向多张CAD(computer aided design,计算机辅助设计)图纸的文本信息自动提取方法,并开发了相应的自动提取与校核系统。采用块表记录迭代器对多张CAD图纸中的所有属性块进行遍历,基于块名筛选得到图纸块及其插入点坐标和幅面,从而确定每张图纸的位置;根据多段线和属性块对多张CAD图纸的文本信息进行属性分类,通过构建窗口选择集来获取图纸中的文本信息并进行提取;利用数组形式输出所提取的文本信息并与原文件进行对比。最后,开发了一套面向多张CAD图纸的文本信息自动提取与校核系统,并通过对连接器电路图文本信息的提取和校核验证了所提出方法和系统的可行性。结果表明,所提出的方法为CAD图纸文本信息的提取提供了新的思路,所开发的系统为企业操作人员提取CAD图纸文本信息提供了新工具,可显著提高工作效率。

连接器接口数据快速校验与自动生成系统开发

通过比对标准模板库并快速生成所需设计方案已成为提高设计效率和质量的有效方式。为提高机电系统中大量连接器的快速规范化设计的效率,本文提出了一种基于连接器接口CAD数据的快速识别与校验方法,并基于该方法开发了自动校验系统。通过提取设计过程产生的连接器接口数据并将其以Excel表格形式存储,建立数据识别与校验方法将其与标准连接器接口数据模板进行比对。基于Visual Studio工具开发了连接器接口数据快速识别与校验系统,从而辅助设计人员实现连接器CAD图的快速输出和系统方案生成。