基于功能与行为信息的可变功能机械的功能获取与选择研究

可变功能机械的优点之一是可以通过共享产品构件获得多个功能,其中如何选择合适的可变功能,使之既符合可变功能机械产品的结构特点,又易于产品的设计制造和使用维护等,对产品的市场成败具有重要的影响.本文在可变功能机械特性研究的基础上,基于功能的"输入输出转换"表达方法,利用能量流、物料流和信息流及其之间的相互关系实现功能获取;针对所获得的可变功能,提出可变功能的选择原则,以协助设计人员筛选出符合设计要求的可变功能.基于所提出的方法开发了计算机辅助设计软件原型,并通过迷你玉器电磨笔的可变功能设计过程验证所提出方法的有效性.     

机械产品面向可变功能再设计的环境适应性设计研究

针对现有机械产品开展面向可变功能的再设计是设计开发可变功能产品的重要方法之一.为解决新功能带来的对新工作环境适应性不足的问题, 从功能变更的角度分析了有害环境对产品功能结构的影响. 在此基础上构建功能-环境模型, 用以描述变更前后产品各子功能受影响的环境因子, 并通过计算进一步得到功能-环境差序模型. 根据该模型提出针对受影响产品结构的环境适应性设计方法, 使变更后的产品能高效地适应新的工作环境. 最后以角磨机的环境适应性设计为例, 说明上述方法的可行性.     

可变功能机械基于实例推理的分级实例集模型及其概念设计方法

为更好地利用现有案例实现可变功能机械的概念设计,在FBS理论的基础上基于CBR技术,分析并总结了可变功能机械的功能和结构特点,提出了可变功能机械的分级实例集模型;通过分级实例集实现了可变功能机械产品基于实例推理的概念设计.针对实例推理方法的特点,提出了相似实例匹配度计算方法,通过对设计要求和实例的相似度匹配获得产品概念设计的最佳实例,提高概念设计效率.最后以旋压机为案例,验证提出方法的有效性.     

面向装配的可变功能产品再设计研究

可变功能产品由于多功能及功能可变的特点, 在使用过程中往往需要频繁进行功能切换和零部件的拆装. 为改善该类产品的装配性能, 有必要对其进行面向装配的再设计. 本文首先对可变功能产品的功能优先度与使用度进行分析, 然后基于优先度和使用度对产品功能结构进行调整, 并对再设计中新引入的零件进行技术经济性分析, 在此基础上提出可变功能产品面向装配的5条再设计准则以及基于这些准则的再设计步骤, 最后以实例验证所提出方法的可行性.     

基于两阶段解耦的可变功能机械模块划分研究

可变功能机械是一类多功能集成的机械产品, 较适合于采用模块化设计方法. 但是, 这类产品的每个功能都有相应的私有构件与之对应, 除此之外还有一定数量的共享构件, 造成各功能(相应地各客户需求)间存在不同程度的耦合性, 因此传统的单纯解决构件间耦合的模块划分方法存在困难. 为解决这一问题, 本文提出通过分阶段解耦的方法实现可变功能机械的模块划分, 其中第一阶段通过引入客户需求设计结构矩阵, 将与产品功能相关的客户需求先进行解耦, 以此解决单一解耦方式无法解决客户需求耦合的问题; 第二阶段通过引入需求结构关联矩阵与构件设计结构矩阵, 根据构件内部的关联关系进行结构解耦, 获得模块内部高耦合、模块之间低耦合的模块划分方案. 在此基础上, 通过引入模块化指数的评判标准, 解决产品模块聚合度和模块间耦合度相背离的问题, 实现了多种模块划分方案的选优. 最后通过一个多功能电钻案例来验证这一两阶段解耦模块划分方法的可行性.     

可变功能产品功能使用模型及基于模型的关联耦合性分析

开展可变功能产品的构件关联性与功能耦合性的研究对设计该类产品有着重要的实用价值. 针对现有研究未能考虑功能使用情况的不足, 提出了可变功能产品功能使用模型的概念, 通过对各可变功能附加使用情况信息, 构建了可用以描述同一产品不同使用情况的功能使用模型; 随后将功能使用模型与功能-构件关联矩阵相结合, 提出了一种考虑功能使用情况的构件关联性与功能耦合性的量化方法. 最后, 通过一可变功能料理机的案例, 阐述了该方法的可行性及实施过程, 并基于构件关联性和功能耦合性的求解结果, 得出了对设计面向使用的产品或对现有产品进行改进设计具有指导意义的结论.     

基于操作便捷性和安全性的可变功能应急产品应急效能评估

为更全面地评估可变功能应急产品的应急效能,降低因应急效能问题导致的财产损失和人员伤亡的可能性,同时也为该类产品的设计开发提供技术支持,提出了可变功能应急产品的应急效能评估方法.首先,根据可变功能应急产品的自身特点和使用环境情况,构建以操作时间、操作难度、使用安全性为基础的可变功能应急产品的应急效能评估指标体系.在此基础上,引入层次-熵权法确定评估指标的权重,并通过保守型效用函数统一量纲,建立可变功能应急产品的应急效能评估模型,为基于再设计策略的可变功能应急产品的设计开发提供评判依据.最后以两款多功能自救座椅为案例,验证所提出方法的可行性.     

基于原理实例检索的可变功能产品功能升级再设计

针对可变功能产品随市场变化导致其功能和性能存在不足之处的情况, 提出了用于该类产品功能升级再设计的“原理实例检索法”. 首先, 归纳总结出功能升级的4种基本类型, 依据总结出的功能升级类型, 从功能需求的角度出发, 提出了一个功能升级辅助再设计软件原型系统, 用以进行原理实例的检索. 若检索结果无相关原理或实例支持功能升级, 则对升级功能进行TRIZ(发明问题解决理论)工程参数转化, 通过构建冲突矩阵获得创新原理解. 以电动工具为例, 建立的功能升级辅助再设计系统搜集了用于实现电动工具常见功能的基本原理和实例, 并利用Access数据库和Visual Basic 6.0对设计信息进行存储和原型系统构建. 其次, 对升级功能结构和原共享结构间的匹配情况进行分析, 得出结构匹配可能出现的5类基本情况. 最后, 以电钻“打磨固体”升级功能设计为实例, 利用上述功能升级再设计方法, 设计出了磨砺性能良好的“去锈打磨盘”, 验证了所提出的可变功能产品功能升级再设计方法的可行性.     

基于THERP可变功能机械功能转换过程评价

可变功能机械额功能转换过程设计是该类产品设计开发的一个重要环节,其设计结果不仅决定产品功能的实现与否,还会对诸如安全性、经济性等非技术类问题造成影响,目前还缺少专门针对此过程设计解的分析及评估方法.为解决此问题,结合人失误概率预测技术(Technique for Human Error Rate Prediction, THERP)模型及风险概率与经济性安全评价对功能转换过程进行定量分析.依据THERP模型将功能转换过程划分为一系列子任务,并建立功能转换过程二叉树,同时按照功能转换过程的特点对二叉树进行简化,接着评估各失误路径的发生概率及失误严重度,并将失误严重度量化为经济损失,最后得到功能转换过程的风险值.同时通过角磨机向电锯功能转换的过程定量分析,验证了该方法的可行性.     

可变功能机械基于KANO模型及成本约束的功能需求分析

通过对现有可变功能机械产品的分析,引入KANO模型对用户的需求进行分析研究,将用户需求细化映射到功能层面,提出一种根据调查数据来确定功能需求权重的方法.新方法利用权重判别原则能够较为准确地确定用户对各功能的需求度;再引入成本约束对初选方案进行评价,最终完成对用户需求功能的取舍.此外,结合FBS理论区分产品在功能等方面的特征,为随后的设计过程提供指导,最后结合实例验证了上述方法的可行性.     

机械产品基于变更影响和升级复杂度的升级潜力评估

基于信息熵理论和产品结构关联性研究, 提出了一个机械产品升级潜力评估模型, 从升级变更影响程度(前端)和升级复杂度(后端)两方面进行综合分析, 得出机械产品的升级潜力量化值, 并用实例验证了所提出模型的有效性.     

基于全关联矩阵的可变功能机械功能耦合分析

针对可变功能机械设计分析的需要,提出了功能与零件的直接关联、间接关联及全关联概念,建立了功能与零件的直接关联矩阵,通过分析功能直接关联零件的设计变更可能性传播来定量描述功能与零件的间接关联值,从而确定功能与零件的全关联矩阵.在此基础上,提出功能耦合度的概念,构建了功能耦合矩阵,以综合耦合度评价可变功能机械的结构紧凑性,分析了可变功能机械各零件对系统功能的影响程度,为此类机械的设计分析提供了定量依据.最后通过对多功能组合钳的实例分析,说明所提出方法的可行性及其意义.     

基于FS映射求解和DSM信息过滤的计算机辅助概念设计研究

为解决计算机辅助概念设计系统方案生成中经常出现的产品结构匹配性不能满足要求,从而需对设计方案进行人工筛选的问题,因此根据概念设计中功能-结构映射(Function-Structure Mapping)信息和设计结构矩阵(Design Structure Matrix)的内部结构联系,提出一种适合计算机辅助概念设计的问题解决方法.该方法以DSM表达和存储产品的结构匹配设计知识,然后基于FBS(Function-Behavior-Structure)设计过程模型开展概念设计,通过构建功能链以及提取设计中的FS映射信息获得结构链,再利用DSM设计知识对所获得的结构链进行结构匹配性评判,从而实现对计算机辅助概念设计方案的获取与筛选.基于该方法搭建了计算机辅助概念设计软件平台,并结合具体实例验证了所提出方法的有效性与软件系统的实用性.     

机械产品结构对称性设计知识模型研究

研究了机械产品结构对称性设计知识模型, 建立了包含结构对称、对称破缺和弱对称在内的完整机械结构对称性层次性模型, 以及结构对称性在实现机械产品功能、性能和约束中的设计知识模型, 包括单种结构对称性不同层次的设计知识模型、同种对称性程度不同对称性类型的结构对称性设计知识模型以及同种对称性类型不同对称性程度的结构对称性设计知识模型. 建立的结构对称性设计知识模型能较完整地描述不同层次、不同类型及不同对称性程度的结构对称性设计知识及其之间的关联关系, 为进一步研究机械结构对称性设计知识的挖掘和应用规律的建立奠定了基础.     

基于CTGAL电路的低功耗十进制复位计数器设计

通过对计数器和钟控传输门绝热逻辑电路工作原理及结构的研究,提出一种带复位功能的低功耗十进制计数器设计方案.新方案利用CTGAL电路钟控传输门对输入信号进行采样,然后通过自举操作的NMOS管和CMOS-latch结构对输出负载进行全绝热方式充放电,并通过计数器预置复位端结构实现进制可变计数器的设计.PSPICE的模拟结果表明：所设计的电路具有正确的逻辑功能,在相同工作频率下,与传统CMOS电路实现的十进制计数器相比,平均节省能耗约82%.     

基于面向资源架构的土地资源管理WebGIS的设计与实现

结合具有表述性状态转移（REST）风格的Web Service与开放地理信息联盟（OGC）开放标准规范,提出一种面向资源的WebGIS架构及其设计方法.在该架构中,为实现信息共享和功能互操作,采用OGC规范作为服务接口标准,服务采用REST风格加以实现,并以资源的形式对外公开.所有的资源共享统一的界面,在服务器与客户端之间进行状态的传输.为验证该架构,构建了一个基于网络的土地资源管理原型系统,该系统可在多元异构的网络环境下进行信息发布和信息获取,并实现查询、变更等土地利用管理常用功能.     

基于瓶颈物料的农机净需求算法研究及系统实现

农机企业生产过程中常常出现紧急插单、工艺路线更改、产品类型变更等不确定因素,导致瓶颈物料识别困难,不能够快速根据现有可用物料量来调整生产计划.为提高物料生产运作的反应能力,对MRP算法和BOM结构进行研究,设计出基于瓶颈物料的农机生产物料净需求算法,结合模块化BOM的构建技术,采用C/S架构,开发基于模块化BOM的农机生产物料净需求系统,实现了农机BOM信息的数据存储、瓶颈物料识别、生产物料净需求计算等功能,最后给出了农机生产物料净需求系统的实现案例.     

基于CNFET的三值脉冲型移位寄存器设计

通过对碳纳米场效应晶体管(Carbon Nanotube Field Effect Transistor,CNFET)多阈值特性和多值逻辑原理的研究,结合移位寄存器设计方法,提出基于CNFET的具有左移右移并入并出功能的三值脉冲型移位寄存器设计方案.该方案首先利用开关信号理论和CNFET特性设计三值D触发器;然后设计三值T运算电路,并实现数据选择器逻辑功能;最后,在此基础上设计基于CNFET的三值脉冲型移位寄存器.经实验验证,所设计的电路输出稳定,具有正确的逻辑功能,且与CMOS低功耗移位寄存器相比,功耗延时积(Power-Delay Product)降低76.7%.     

基于聚硅氧烷双功能低玻璃化温度聚合物的合成与表征

介绍了一种新型双功能光折变聚合物材料的合成方法,首先在合成空穴传输体N-(5-己烯基咔唑)(HECZ)、非线性生色团4-腈基-4'-(5-己烯氧基)联苯(HEBP)液晶基元的基础上,与含氢聚甲基硅氧烷进行硅氢加成,合成双功能共聚物.采用红外光谱和核磁共振氢谱对产物进行了结构表征,并对最终共聚物进行偏光显微镜分析,发现该共聚物具有向列型液晶织构.共聚物DSC热分析测得玻璃化温度在室温以下-5 ℃,这类光折变聚合物不需要加入增塑剂可在室温以下极化.     

土地利用现状管理信息系统中土地利用多级变更模型的建立及其事物处理机制设计

土地利用变更模型及其事务处理机制是土地利用现状管理信息系统的核心.传统变更模型所支持的变更操作粒度较为单一、事务完整性差、时空语义表现过于单薄.在分析了土地利用变更特点和存在问题的基础上,提出了一种土地利用多级变更模型LU-MCM(land use multi-level change model),模型以土地利用变迁过程为变更对象,并进一步将之划分为多级变更逻辑单元进行组合描述,而所需解决的长事务处理机制则通过扩展的多粒度树状事务模型实现.土地利用现状管理信息系统的设计和实现证明,该模型对土地利用变迁过程表达效果较好,为土地利用变更数据管理提供了思路.