本书围绕产品的耦合复杂性进行系统研究，阐述复杂产品的解耦设计与开发的有关理论和方法。第1章绪论和第2章公理设计理论与设计结构矩阵原理构成本书的基础知识。第3～6章是本书的主体内容，分别针对可完全解耦和无法完全解耦的情况，提出相应的完全解耦、显式解耦、隐式解耦、混合解耦处理方法，形成产品解耦设计与开发的方法体系。第7、8章进行拓展性研究，其中第7章阐述产品族设计中的耦合问题分析与处理方法，第8章讨论不确定条件下基于内部迭代的耦合任务集求解问题。
样章试读
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《21世纪先进制造技术丛书》序
前言
第1章 绪论 1
1.1 产品设计与开发及其复杂性 1
1.2 复杂产品设计与开发的耦合特性分析 2
1.3 公理设计理论研究进展 4
1.3.1 公理设计理论研究进展及其分析 5
1.3.2 公理设计理论的典型应用 10
1.3.3 问题分析与研究展望 12
1.4 设计结构矩阵研究进展 14
1.4.1 设计结构矩阵概述 15
1.4.2 设计结构矩阵研究现状及其分析 16
1.4.3 设计结构矩阵的典型应用 21
1.4.4 未来工作展望 24
1.5 本书主要内容 25
参考文献 28
第2章 公理设计理论与设计结构矩阵原理 36
2.1 公理设计理论概述 36
2.1.1 公理设计理论简介 36
2.1.2 域的概念 36
2.1.3 Z字形映射和层级 37
2.1.4 独立公理 39
2.1.5 信息公理 41
2.1.6 基于公理设计理论的产品设计过程 44
2.2 基于公理设计理论的产品设计 45
2.2.1 基于公理设计理论的起重机起升机构设计分析 45
2.2.2 独立公理的应用研究 49
2.2.3 信息公理的改进研究 57
2.3 设计结构矩阵的基本原理 67
2.3.1 设计结构矩阵概述 67
2.3.2 设计结构矩阵分类 68
2.3.3 设计结构矩阵分析算法 74
2.4 基于设计结构矩阵的产品开发迭代重叠问题研究 79
2.4.1 产品开发迭代重叠问题背景 79
2.4.2 单输入单输出活动重叠改进模型及其扩展 82
2.4.3 多输入多输出活动重叠模型 85
2.4.4 活动重叠方法实施步骤与实例 88
2.5 本章小结 91
参考文献 91
第3章 公理设计框架下基于系统性创造思维的解耦 95
3.1 引言 95
3.2 系统性创造思维 96
3.2.1 TRIZ——创新问题解决方法 97
3.2.2 SIT——看事物的新方式 99
3.2.3 SIT与TRIZ的关系分析 103
3.3 耦合设计问题的处理 104
3.3.1 耦合设计问题的分类 104
3.3.2 耦合设计问题的处理情况分析 106
3.4 公理设计与系统性创造思维的关系分析 109
3.4.1 独立公理与性质变化原理的关系 109
3.4.2 公理设计与封闭世界原理的关系 109
3.4.3 层次结构与系统性创造思维的关系 110
3.4.4 信息公理与系统性创造思维的关系 111
3.5 基于系统性创造思维的结构化解耦方法 112
3.5.1 基于系统性创造思维的解耦方法 112
3.5.2 解耦方法的实现步骤 113
3.5.3 升级现有系统或开发一个新系统 117
3.6 应用实例 120
3.6.1 冲水装置的振动和噪声问题 120
3.6.2 捻线锭子加捻效率问题 124
3.7 分析讨论 128
3.7.1 分析 129
3.7.2 基于SIT的解耦方法的扩展 130
3.8 本章小结 134
参考文献 135
第4章 基于独立公理的结构化耦合设计处理方法 138
4.1 引言 138
4.2 基于独立公理的结构化耦合设计处理方法思路 138
4.3 功能分解及设计矩阵的调整 139
4.3.1 功能分解并产生设计矩阵 139
4.3.2 设计矩阵的调整 140
4.4 耦合设计中的交互作用 142
4.4.1 耦合设计任务的关系图 142
4.4.2 关键设计参数选择 143
4.4.3 其他设计参数的影响作用 145
4.4.4 耦合关系分析及其度量 146
4.5 解耦条件和方法 147
4.5.1 实质解耦方法 147
4.5.2 基于满意度的解耦方法 149
4.6 初始迭代顺序的确定 152
4.7 基于独立公理的结构化耦合设计处理方法流程 154
4.8 应用实例 156
4.8.1 金属基/陶瓷复合涂层柱塞杆设计 156
4.8.2 卧式壳管式冷凝器设计 164
4.9 本章小结 170
参考文献 170
第5章 基于内部迭代的产品开发耦合任务集求解 173
5.1 引言 173
5.2 串行迭代模型 175
5.2.1 串行迭代设计结构矩阵 175
5.2.2 串行迭代模型完成工期的计算 176
5.2.3 串行迭代模型最短完成时间的执行顺序确定方法 178
5.2.4 应用实例 180
5.3 并行迭代模型——工作转移矩阵 181
5.3.1 工作转移矩阵基本概念 181
5.3.2 工作转移矩阵模型的假设 182
5.3.3 任务量与任务工作总量 182
5.3.4 工作转移矩阵模型分析 182
5.3.5 任务模态与任务工作总量 183
5.3.6 数值示例分析 187
5.4 工作转移矩阵的扩展——多阶段模型 189
5.4.1 二阶段工作转移矩阵模型 189
5.4.2 二阶段任务分布寻优方法 191
5.4.3 二阶段工作转移矩阵的扩展 191
5.4.4 应用实例 192
5.5 基于资源约束的耦合任务集求解模型 194
5.5.1 带效率约束的工作量模型 194
5.5.2 基于资源均衡策略的耦合任务集求解模型 197
5.6 基于遗传算法的多阶段耦合迭代模型求解 202
5.6.1 遗传算法概述 202
5.6.2 耦合迭代模型求解的遗传算法 203
5.7 应用实例 204
5.7.1 仿真实例 204
5.7.2 分析讨论 208
5.8 本章小结 211
参考文献 212
第6章 基于混合解耦策略的产品开发耦合任务集求解 214
6.1 引言 214
6.2 基于混合解耦策略的耦合任务集求解方法基本思想 216
6.3 基于混合解耦策略的耦合任务集求解模型 218
6.3.1 基于改进的割裂方法度量耦合任务集质量损失 218
6.3.2 基于传输时间的耦合任务集割裂问题转化求解 225
6.3.3 混合解耦模型的建立 229
6.4 求解混合解耦模型的人工蜂群算法 230
6.4.1 人工蜂群算法简介 230
6.4.2 人工蜂群算法求解实现过程 233
6.5 应用实例 237
6.6 本章小结 243
参考文献 244
第7章 产品族设计中的耦合问题分析与处理 247
7.1 引言 247
7.2 产品族设计基础知识 249
7.2.1 大批量定制内涵 249
7.2.2 产品族设计相关概念 251
7.2.3 产品族设计过程分析 251
7.2.4 产品平台 253
7.3 基于公理设计理论和设计结构矩阵的产品平台设计原理 254
7.3.1 功能需求分析与建模 254
7.3.2 产品平台的构成 256
7.3.3 产品平台参数的共享策略 257
7.4 产品族设计中的耦合问题分析 262
7.4.1 产品族功能需求耦合性分析 262
7.4.2 产品族平台参数耦合性分析 265
7.5 产品族平台参数与非平台参数的耦合处理方法 269
7.5.1 设计关联矩阵 270
7.5.2 设计参数相似性分析 272
7.5.3 设计参数模块优化模型 273
7.5.4 产品模块划分 273
7.6 应用实例 275
7.7 产品族设计耦合与产品设计耦合的分析比较 285
7.8 本章小结 290
参考文献 290
第8章 不确定条件下基于内部迭代的耦合任务集求解 294
8.1 引言 294
8.2 产品开发过程的不确定性分析 296
8.2.1 任务执行工期的不确定性 296
8.2.2 任务输出分支的不确定性 297
8.2.3 资源分配方式的不确定性 298
8.3 基于统计分析方法的耦合任务集混合迭代模型 298
8.3.1 不确定条件下耦合任务集混合迭代模型 298
8.3.2 模型仿真计算步骤 301
8.3.3 应用实例 302
8.3.4 分析讨论 304
8.4 不确定条件下基于反馈控制的设计迭代模型 308
8.4.1 研究思路 308
8.4.2 确定条件下设计迭代反馈模型 309
8.4.3 不确定条件下设计迭代反馈模型 311
8.5 应用实例 317
8.5.1 照相机设计开发过程 318
8.5.2 起重机变幅系统设计开发过程 322
8.6 本章小结 337
参考文献 337
索引 340
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