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.     

冲突网络驱动的反向迭代创新设计过程模型

提出了一种冲突网络驱动下的反向迭代产品创新设计过程模型.通过产品需求分析和TRIZ进化理论建立产品的理想解(IFR)集合,确定对应于IFR的最小冲突集合C,之后运用TRIZ的问题解决工具解决C中的冲突及新衍生的冲突,反复迭代的结果可以获得产品完整的概念设计方案.通过一个工程实例对该过程模型进行了验证和说明.     

概念设计在广场积水快速清理装置中的应用研究

为解决雨后广场积水给人们出行带来不便的问题,提出广场积水快速清理装置的概念具体化设计。分析和总结了广场积水快速清理装置设计与开发的方法。首先通过用户访谈方法收集用户需求,并运用语义询问方法捕捉产品设计感;其次通过功能分析建立黑箱子模型,分析聚集子功能并建立细化的功能结构;然后建立多个备选概念设计方案,利用具体化核查列表进行方案筛选并得到最优方案。在此基础上进行优化方案的具体化设计。通过以上广场积水快速清理装置的概念设计分析,深入了解了产品概念设计的全过程,从而验证了该方法的有效性。     

TRIZ理论在产品概念设计中的应用研究

通过对概念设计的分析研究,阐述了TRIZ的理论体系及其简化的＂1141＂体系,归纳了TRIZ的理论基础和基本思想,介绍了基于TRIZ的产品概念设计过程模型,分析了TRIZ中技术冲突及物理冲突解决流程以及2种冲突解决原理之间的转化关系。基于TRIZ概念设计过程模型,将TRIZ中技术冲突解决原理及物理冲突解决原理应用于新型旋转展车台的概念设计中,并通过实验研究验证了TRIZ概念设计过程模型的正确性及可行性。     

技术进化驱动的产品概念设计宏观过程模型

提出发明问题解决理论中的技术进化模式、进化路线与其它用户需求分析方法一起构成确定3类用户需求的基本方法；质量功能布置及公理性设计均可用于确定产品设计中的冲突；发明问题解决理论提供了解决冲突的发明原理及分离原理。将这些方法集成形成新的技术进化驱动的产品概念设计宏观过程模型。并通过一工程实例说明其应用过程。     

产品创新中点状问题的解决原理及辅助设计系统的实现

介绍了用发明问题解决理论(TRIZ)中冲突的概念可得到产品创新的高层次解,在此基础上,进一步阐述了设计问题的五种结构,并对典型的点状问题(物理冲突)从时间、空间域将其划分为三种形式,建立了物理冲突的表达模型。对与之相对应的启发式原理进行了拓展。据此理论,建立了产品概念设计过程模型,并编程实现这一过程。用工程实例说明了应用。     

计算机辅助创新技术驱动的产品概念设计与详细设计集成研究

针对计算机辅助创新(Computer-aided innovation,CAI)技术提出的创新概念方案不能顺利地输出给CAD系统的问题,从分析具备产品的功能信息及结构信息的CAD装配结构模型入手,通过建立产品装配结构的信息模型图,分析并确定装配模型存在的问题和冲突,然后应用计算机辅助创新(CAI)技术驱动的知识工程(Knowledge based engineering,KBE)及语义处理技术集成的创新技术进行解决,进而驱动产品结构设计,创新性地解决装配结构中存在的问题,形成从构思创新方案产生-形成知识-驱动结构设计的有机创新过程,初步实现了概念设计与详细设计的集成。进而建立了计算机辅助创新(CAI)技术驱动的产品概念设计和详细设计的集成过程模型,通过无磨损蝶阀产品的创新案例验证了该模型的可行性。     

面向客户需求的绿色创新设计研究

在绿色设计过程中,客户需求往往自身存在多种冲突,利用质量屋(House of Quality,HOQ)将客户需求转化为技术参数后,得到的只是目标参数,在实现时也会存在冲突.为消除这些冲突,提出了构建引导式需求模板、将绿色特性映射到其实现技术子项,进而转化为TRIZ工程参数的方法,使绿色设计与TRIZ理论得到结合,最终完成了客户需求绿色特性的转化和绿色冲突的消解,达到了绿色创新设计的目标.     

基于发明原理的抽油机钢丝绳润滑装置概念设计

功能原理创新是产品概念设计的核心内容。技术系统的子系统进化不均衡性会导致冲突以不同的形式出现。TRIZ指出冲突的解决是产品创新的本质,并为描述技术冲突提供了39个工程参数,在冲突矩阵的基础上,通过40条发明原理解决技术冲突。原理方案创新需要综合利用各种资源,发明原理提供了若干基于专利分析的技术创新技法。论述了基于发明原理的创新设计一般流程,以抽油机钢丝绳润滑过程中存在的问题为例,详细阐述了发明原理在润滑装置概念设计中的应用。     

基于创新设计理论/功能分析的机械产品功能原理创新设计

为了实现机械产品功能原理的创新，提出了一种将创新设计理论与功能分析方法相结合的功能原理求解过程模型。在该模型中，功能分析主要包括总功能抽象、总功能原理解的确定以及功能分解等。总功能原理解的确定是功能正确分解的前提。为了给功能分解提供可以遵循的模式，提出了基于工艺功能分析的方法，引入了输入约束功能的概念，并给出了功能分解的5个详细步骤。为了给原理求解提供有力的工具支持，将创新设计理论中的物场分析、效应知识库以及冲突解决原理等嵌入到了总功能和分功能原理求解过程中，使得创新设计理论的优势在模型中得以有效发挥。应用这一模型，实现了颜料灌装机的创新设计。     

基于质量屋的优化模型

分析了传统的质量功能展开规划方法存在的问题，在系统考虑工程特性自相关矩阵对工程特性目标值及开发成本影响的基础上，基于工程特性相关矩阵的对称性，采用矩阵运算推导出了质量屋的优化过程，通过定义工程特性的计划改进率、实际改进率与修正权重等概念，建立了一个质量功能展开最优决策模型。实践表明，该模型利用质量屋中的信息权衡各种矛盾和冲突，优化工程特性目标值，利用同一资源实现多种目标，使顾客对产品的满意度最大，比传统规划方法更加合理、有效。     

A decision support method for product conceptual design considering product lifecycle factors and resource constraints

In general, it is difficult to select a satisfactory product concept because the information in the early stage of design process is subjective, qualitative, and even uncertain to design engineers. The correlations among engineering characteristics for a product concept also increase the complexity of conceptual design. Moreover, it becomes important to consider not only customer requirements but also product lifecycle requirements. In spite of these problems, the resources that can be allocated in the product development are limited so that a company should select the most satisfactory product concept within its available resources. Therefore, it is useful to develop a new method for efficiently supporting conceptual design under this complex design environment. To this end, this study proposes a decision support method with extended house of quality (HOQ). With the proposed method, the best product concept and the associated investment allocation can be decided concurrently under consideration of product lifecycle factors and resource constraints. As a mathematical model combined with the extended HOQ, a mixed integer nonlinear programming model is defined and three heuristic search algorithms are developed. To show the usefulness of the proposed algorithms, a case study and computational experiments are introduced.     

基于QFD与TRIZ技术工具的产品概念设计方法

为消除产品概念设计过程中可能产生的二层问题的负面影响，提出了一种基于质量功能配置与创造性解决问题理论的三种技术工具综合的产品概念设计方法。该方法通过质量功能配置的质量屋分析确定需要改善的零部件；在对零部件进行负相关分析的基础上，应用创造性解决问题理论技术工具提出解决一对质量特性负相关的方案；然后通过多次循环的质量功能配置分析与创造性解决问题理论技术工具应用，预测可能产生的二层问题并降低其负面影响，进而形成有效的产品概念设计方案。通过在某全自动洗衣机研发过程中的实际应用，验证了该方法的有效性和实用性。     

Integration of marketing research techniques into house of quality and product family design

Quality function deployment (QFD) is a well-known technique used for designing products and services to reflect customer needs. The first phase of QFD, usually called house of quality (HOQ), is of fundamental and strategic importance in the QFD process. Although the traditional HOQ has been successfully used for several decades, it has often been faced with a number of problems in real application cases. This paper will discuss three main problems: (1) the conceptual gap between customers and designers, (2) the existence of the possible customer segments, and (3) the need for trade-off among different levels of customer needs, which tend to come up in the early stage of the HOQ process. In order to overcome these problems, a new methodology is proposed based on the integration of two marketing research techniques: conjoint analysis and two-stage cluster analysis. Conjoint analysis is used to bridge conceptual gap and to balance different levels of customer needs. A two-stage clustering method is employed to cluster customers into different segments based on the main benefits derived from the conjoint study, and to foster the development of a product family. This paper also introduces three indices, namely, the commonality percentage, the cost reduction, and the satisfaction percentage to analyze the results of developing a generic product in comparison with a product family. A case study on office chair is put forward to illustrate the performance of the proposed methodology.     

基于QFD的摩托车设计需求转换应用

质量功能配置(QFD)是一种把顾客需求转换为功能技术特性的有力工具。在转换过程中,顾客需求、顾客需求权重以及功能特性之间的关联性等大多是模糊数。针对摩托车产品设计的特点,以QFD方法的质量屋展开过程为纲领建立其工程模型,对顾客需求向产品的功能性能参数的转换进行分析研究,并在分析过程中应用一种基于量化的影响性分析方法,将定性分析和定量研究有机结合,为处理设计过程中的复杂性与不确定性问题提供了有效、科学的依据,具有实用价值。     

基于质量屋与排序组织法的产品概念决策方法

为了在选择概念设计方案时实现顾客需求与专家经验知识的协调决策,提出基于质量屋与排序组织法的产品概念决策方法。通过模糊质量屋的关联矩阵与自相关矩阵进行顾客需求向产品技术特征的转换,将概念方案决策矩阵建立于质量屋的输出结果之后,利用所输出的技术特征权重值进行模糊排序组织法的综合排序,排序组织法所使用的偏好函数由专家根据产品的技术特点构造。以实例说明了所提方法的可行性和有效性。     

基于模糊群决策的质量屋方案选择模型

针对信息不完备条件下的方案评估问题，结合质量功能配置的群体决策特点，提出了利用质量屋的方案选择模型。对传统的质量屋结构进行了改造，以方案排序决策矩阵代替技术竞争性矩阵，从而使质量屋能够适应多属性决策需要。基于质量屋的内在模糊性和个人偏好差异，对不同决策成员的评估结果进行综合，并利用质量屋输出的技术特征权重模糊值，推导加权决策矩阵。采用模糊折衷方法确定设计方案的优先次序。实例研究表明，质量屋方案选择模型为质量屋应用于设计方案择优提供了实用化方法。     

A quality function deployment methodology with signal and noise ratio for improvement of Wasserman’s weights

Quality function deployment (QFD) has attracted much attention in not only the quality management field but also other engineering fields. The original concept of QFD is focused only on the voice of customers, which means that the needs of customers should be satisfied from the design stage of products. However, some problems were found in using subjective and qualitative data when constructing a house of quality (HOQ). To solve the problems, Wasserman presented a methodology to consider correlation weights on the top matrix of HOQ, but the weights are subjective data and can not guarantee consistency and objectivity. The Wasserman’s weights are randomly determined under subjective conditions. This research applies Taguchi’s robust design method as another method for obtaining the HOQ top matrix weights. With the new weights, S/N-QFD is deployed, and the result of S/N-QFD is compared with W-QFD. As an application example, with a real process and quality data of a representative company product, the relationship and the correlation between the process characteristics and the quality characteristics are analyzed. Finally, this paper presents a new QFD processing methodology to determine the weights with more consistent and objective data.     

A quality function deployment methodology with signal and noise ratio for improvement of Wasserman’s weights

Quality function deployment (QFD) has attracted much attention in not only the quality management field but also other engineering fields. The original concept of QFD is focused only on the voice of customers, which means that the needs of customers should be satisfied from the design stage of products. However, some problems were found in using subjective and qualitative data when constructing a house of quality (HOQ). To solve the problems, Wasserman presented a methodology to consider correlation weights on the top matrix of HOQ, but the weights are subjective data and can not guarantee consistency and objectivity. The Wasserman’s weights are randomly determined under subjective conditions. This research applies Taguchi’s robust design method as another method for obtaining the HOQ top matrix weights. With the new weights, S/N-QFD is deployed, and the result of S/N-QFD is compared with W-QFD. As an application example, with a real process and quality data of a representative company product, the relationship and the correlation between the process characteristics and the quality characteristics are analyzed. Finally, this paper presents a new QFD processing methodology to determine the weights with more consistent and objective data.     

质量功能配置在机器人质量控制系统中的研究与应用

以3P机器人设计为例,提出了基于质量功能配置的机器人产品质量控制策略.阐述了质量功能配置设计在机器人设计过程中的主要步骤,建立了产品规划、零部件配置及工艺规划和工序质量控制质量屋,通过对HOQ矩阵的分析,得出了所有技术参数的最优值.结果表明,质量功能配置能有效的控制产品开发的进度、质量和成本,能够为机器人产品的设计质量控制提供参考.