公理化设计解读.ppt

8.6.3　shannon熵和Boltzmann熵 例子８.１ 齿轮的pitch diameter（PD）是设计当中的一个基本参数，要保证一组齿轮啮合时相互以切线接触，但是不可以直接测量。在设计中可以分为两个集合：几何集合和材料特性集合（硬度，强度等） 在制造过程中pitch diameter服从正态分布： 分布密度为： 这个例子表明： 　1. 信息和复杂性都是设计变量的函数。 　2. 降低变量不但降低了齿轮啮合的可能性，而且降低了制造齿轮的所需要的信息。 在多变量的情况下，复杂性为 变量不但是复杂性的来源，也是敏感矩阵的来源。 定理8.1 设计的复杂性有两个来源，可变性和敏感性，总的设计复杂性可以用下列线性表示 推论 　因为　h({DP}) ＝h({PV}) + ln |[B]| 　所以　h({FR}) ＝h({DP}) + ln| [A] | 　　　　　＝h({PV})+ ln| [B] |+ ln| [A] | 　　　　　　＝ h({PV}) +ln| [B] [A] | 　　　　　＝h({PV}) +ln| [C] | ８.１说明：为了实现FR或者DP，如果不知道变量是如何变化的，变化的倍率是多少。对于非耦合设计： 　　　　　　　为每个灵敏度的复杂性。 　　　　　　　为总体设计的复杂性 8.7总结 公理化设计基于理论和和逻辑理性思维，给设计团队一个工具。 提高了工程师的知识和经验 最小化实验次数和犯错几率 加速产品发展，提高品质和可靠性 　 　　　　　谢谢！！ 公理化设计 公理化设计的历史 功能需求决定设计参数，流程变量，如何将他们整合为一个整体？ 1977，MIT的机械工程系的SuH教授和他的两个兼职助手，从40,000美金的基金开始，成立了LMP（Laboratory for Manufacture and Productivity） 1984年，LMP变成了一个成功的大型组织。 1990年出版第一本专著 2000年，召开第一届公理化国际会议。 最重要的贡献在zigzagging系统方法和识别设计缺陷。 8.1介绍 1850年，开始在德国系统性研究工程设计 1990年，工程设计领域开始引入公理化设计，主要集中在学术和工业领域 在概念阶段，如何寻找、评估、实施好的概念，引入DFSS 概念弱点：在概念水平上，,设计系统要么违反公理1，要么违反公理2。 操作上的弱点：由于在产品的生命周期内，受到环境、“噪音”因素的影响（如使用方法、降级、件件之间差异），缺乏“robustness” 。 8.2为什么需要公理化设计 转变顾客的需求转化为设计方案，需要从概念阶段开始，寻找/评估和确定好的方案。 公司的运作只有两种形式： Fire prevention Fire fighting DFSS的“皇冠”是“robust”设计和公理化设计，使用这两种方法并与其他方法结合，公司可以运行在第一个水平，减小浪费和资源、提高客户满意度。 面临的挑战： 更短的生命周期、以客户为中心的个性化产品，设计的效率必须提高。 以前的做法：经验知识、以往做法、积累 如何应对市场，快速推出“没有”相关设计经验的产品，满足客户需求？ 需要试验合成、概念分析，但是一些基本的规律是其他知识不能违反的。 8.3设计公理 公理1： 独立性公理 保持功能需求独立性 公理2：信息公理 在设计中最小化信息内容。 在满足第一条的前提下，尽量将信息最小化。信息包括：与连续生产相关的测量复杂性。 8.4 独立性公理 {y}mx1`是要求的矢量，具有m个元素 {x}px1是设计参数的失量，具有p个元素 A是灵敏度矩阵，B是过程矩阵 Aji=?yj/ ?xi C是客户的体验（成功的连续性、快速行动、失败回避 特例 1对1，仅仅调整特定的x便可以满足Y的要求。 非耦合矩阵 非耦合矩阵 解耦矩阵 耦合解耦矩阵 8.4.1 zigzagging 过程 必须对高阶的项目进行分解为更细节—直到不能分解（如材料特性，几何形状等），可以从FR-PD-PV进行影射。 比如高质量泵的叶片 8.4.2 高阶zigzagging转换 自动转换可比做车轮和引擎的转换装置，好的转换装置，主要是减少引擎到车轮的动力最小损失。 高阶转换模型需要最大化车子的加速性能，满足客户需求，同时还有震动、噪声、平滑性也是转换装置的重要指标。 High-level FRs FR1 launch performance FR2 fuel economy FR3 high gear gradability FR4 provide engine isolation FR5 torque requi