基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计

摘要

产品设计是在满足各种设计需求和设计约束的条件下进行的创造性的工作，其过程是一项复杂的系统工程。俗话说，工欲善其事，必先利其器。因此，在做产品设计研发的时候，我们必须要有良好的、合适的设计理论与方法作为工具，才能提高产品设计质量、降低设计成本、缩短研发时间，从而增加产品或者企业在市场中的竞争力。
　　 本文在分析研究了现代产品设计理论（如：公理化设计、设计结构矩阵、功能方法树等）之后，发现目前各设计理论在一定条件下是相对独立的，单一的产品设计理论与方法并不能完全满足市场中快速进行产品创新设计的要求。因此，本文提出基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计思想，实现二者优势互补，促进产品创新设计。具体研究内容如下：
　　 首先，介绍了公理化设计、设计结构矩阵和功能方法树的基本理论与方法；并对传统功能方法树进行改进，提出改进型功能方法树。
　　 其次，分析了公理化设计与设计结构矩阵的优缺点；分别研究公理化设计矩阵与设计结构矩阵的工作机制；提出基于公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计方法。
　　 再次，研究了基于改进型功能方法树、公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计框架，深入研究了其同步演化的机制；根据复合矩阵概念，提出基于对角线法则的公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的步骤与相应算法；开发了计算机辅助概念设计系统以支持公理化设计与设计结构矩阵同步演化。
　　 最后，以自动化物料运输系统和自动化电动门为实例，详细阐明了公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化的产品设计过程。