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公理化设计的方法公理化设计是指在工程设计中采用一种基于公理的方法来进行系统的设计。
公理化设计的目标是通过明确的公理和规则来定义和构建设计，以确保设计的合理性和可行性。
公理化设计的方法包括以下几个步骤：1. 确定设计的目标和要求：在进行公理化设计之前，首先需要明确设计的目标和要求。
这包括确定设计的功能、性能、质量、成本和时间等方面的要求。
只有明确了设计的目标和要求，才能进行下一步的公理化设计。
2. 确定设计的基本原理和假设：在进行公理化设计时，需要确定一些基本原理和假设。
这些基本原理和假设是设计的基础，用来推导和验证设计的合理性和可行性。
通过明确基本原理和假设，可以使设计更加明确和规范。
3. 构建设计模型：在进行公理化设计时，需要构建一个设计模型。
设计模型是对设计进行形式化建模的工具，可以用来描述设计的结构和行为。
设计模型可以采用不同的形式化方法，如数学模型、图形模型、逻辑模型等。
通过构建设计模型，可以对设计进行系统化和细致的分析。
4. 推导设计规则和算法：在进行公理化设计时，根据设计模型可以推导出一些设计规则和算法。
设计规则是对设计的约束和要求的形式化描述，用来指导设计的实施。
设计算法是设计的计算过程，用来求解设计问题。
通过推导设计规则和算法，可以使设计更加规范和高效。
5. 验证和优化设计：在进行公理化设计之后，需要对设计进行验证和优化。
设计的验证是指检验设计是否满足设计的目标和要求。
设计的优化是指对设计进行改进，以获得更好的性能和效果。
通过验证和优化设计，可以对设计进行全面的评价和改进。
公理化设计的方法具有以下优点：1. 系统性：公理化设计采用系统性的方法来进行设计，能够使设计更加规范和系统化。
通过系统化的设计，可以提高设计的质量和效率。
2. 可验证性：公理化设计明确了设计的公理和规则，使设计更加透明和可验证。
通过验证设计，可以确定设计的合理性和可行性。
3. 可复用性：公理化设计将设计的基本原理和假设明确化，使设计更具有可复用性。
公理化设计理论公理化设计方法是指存在着能够指导设计过程的基本公理，以及由公理指导的设计方法。
它是美国麻省理工学院(MIT) Nam P Suh教授于1990在《The Principles of Design》一书中正式提出的。
公理化设计理论是设计领域内的科学准则，通过指导设计者在设计过程中做出正确的决策，为创新设计或改善已有的设计提供良好的思维方法。
一、公理化设计的四个“域”域是不同设计活动的界限线。
公理化设计将设计过程分为四个域，即用户域（Customer domain）、功能域（Functional domain）、结构域（Physical domain）、工艺域（Process domain）。
域的结构及域间的关系如图1所示。
相邻的两个域中，左边的域是“要达到的什么目标（what）”，而右边的域是“选择什么方法来实现左边域的要求（how）”。
四个域中的元素分别为：顾客需求项（customer needs）,表示顾客使用产品的目的；功能需求项（functional requirements），表示在功能层次上对产品设计目标的说明；设计参数（design parameters），表示实现功能的载体；过程变量（process variables）表示制造过程所涉及的主要因素。
图 1域的结构及域间关系在公理化设计中，功能域和结构域之间是直接的“之”字映射关系，如图2所示，即把某个功能与某个（些）结构直接对应起来，这种直接映射只是表明了“载体具有的功能”的关系，而没有说明“功能被载体实现”的原因。
图 2功能域向结构域映射原理二、公理化设计理论的基本公理公理化设计是一种结构性设计方法，其目的是通过建立评估潜在的设计活动的准则，并提供实现这些准则的手段来改进设计行为。
这些准则便是：独立性公理和信息最小公理。
1.独立性公理独立性公理是指保持FRs的独立性，同时指明了FRs与DPs之间应有的关系。
这就是说，设计方案必须满足每一个相互独立的功能需求，而不影响其他的功能需求，即DPs不能与其他的FRs存在牵连关系。
基于独立性公理的模块化发动机方案选择引言如上所述，探空火箭已经从早期的气象探测、核试验取样、生物实验等传统探测项目，发展到长时间微重力实验、极光焦耳热效应、稀薄大气电加热、离子漂移与分布函数、电子温度与密度、外逸层极尖区离子外流等各类新型地球物理探测项目和新型空间技术实验项目。
自然的，对火箭的要求更高，需要探测的高度更高，跨度更大。
面对日益增长的各类探测需求，也为了扩大应用范围和提高经济效益，探空火箭将进一步向固体化、系列化、低成本的方向发展。
其中，系列化的目的，在于解决产品种类的有限性和使用需求的广泛性之间的矛盾，用较少的品种和规格的产品来最大限度、且较经济合理地满足需求[19]，探空火箭的系列化规划至关重要，便于适应运载质量和运载高度的不同要求。
实现系列化的根本技术途径是采用系统模块化方法和模块化设计。
基于系统模块化原理的系列化探空火箭型谱规划，有助于提高研发效率、降低研制成本、缩短研发周期、提高火箭系统可靠性[20][21]。
本章根据系统模块化原理，针对发动机进行模块化设计。
采用独立性公理方法，对型谱的发动机组成进行分析，得到设计功能相互独立的准耦合设计模型，指导发动机方案选择。
3.2 系列化探空火箭发动机模块化需求3.2.1 模块化设计模块化设计，通过多种模块构成子系统，通过子系统之间多样化的有机结合方式构成产品系统。
通过模块化设计，构成型谱，从中选择构成不同的产品，满足不同的需求。
模块化设计有以下优点：①对产品研发的贡献。
模块高度集成了已有的知识经验，代表一种优良的功能，在产品设计中使用这些成熟的模块，可以大幅降低设计风险，提高可靠性。
②有利于有效控制成本和提高工作效率。
成熟模块设计的重用、并行的产品开发和测试，可以大大缩短生产制造周期。
③对生产组织的贡献。
模块化后，设计任务很自然的分解成几个部分，这就为不同团队的分工合作提供了可能，只要团队间规范合作形式和彼此之间的信息、物质、能量接口，就可能实现更为并行化的研发。
基于公理化设计的产品模块化设计毛熔波1，刘伟2，杨正书21.重庆大学机械学院，重庆（400044）2.重庆大学经济与工商管理学院，重庆（400044）E-mail：mrb-0228@摘要：产品模块化设计是实现大规模定制模式的关键技术之一。
本文对公理化设计理论进行了深入的分析，提出了公理化设计的概念及数学模型，并将公理化设计原理应用到产品模块化设计过程中。
最后以工程设计领域中的摩托车离合器设计为例，在公理化设计理论指导下对其进行设计，取得了好的设计结果。
关键词：大规模定制，产品模块化设计，公理化设计，摩托车离合器设计大规模定制模式[1-2]下的产品设计是一个基于产品平台的多产品变量的产品族的开发；大规模定制对时间、成本和质量的要求使得产品的开发模式应是基于网络的并行的、协同的产品设计过程。
利用模块化的优点进行产品设计可以提高产品设计的速度、增加产品制造的敏捷性、降低产品生产的成本和增加产品的多样化，是实现大规模定制生产的有效方式之一，但是与传统生产方式下的产品模块化设计不同，它的实现需要解决大规模定制对时间、成本和多样化的要求，需要新的设计技术和方法的支持，下面就产品模块化设计过程中的公理化设计方法进行研究。
1. 公理化设计的基本概念Suh 教授提出的公理化设计 AD（Axiomatic Design）理论[3]的出发点，是将传统的以经验为基础的设计活动转变为以科学公理、法则为基础的设计公理体系。
公理化设计理论认为，在设计过程中设计问题可分为四个域，即：用户域（Customer Domain）、功能域（Functional Domain）、结构域（Physical Domain）和工艺域（Process Domain）。
每个域中有各自的元素，即用户需求（Custom Needs）、功能要求（Function Requirements）、设计参数（Design Parameters）和工艺变量（Process Variables）。
公理化设计框架下产品设计知识重用的关键技术作者：杨杰陈雪兆来源：《计算机应用》2013年第05期摘要：针对具有层次性、多属性特点的复杂产品设计过程，对公理化设计框架下的产品设计重用技术进行了研究。
通过建立公理化设计框架将复杂产品设计过程进行分解，形成产品设计的需求域、功能域、结构域与工艺域的Z形映射关系，提出一种基于实例的综合考虑设计域间和域内设计信息的知识重用方法，采用基于相似度的知识重用检索算法，获得符合设计要求的最佳重用对象，并以实例进行了验证。
关键词：产品设计；知识重用；公理化设计；智能设计；模型0引言在产品设计领域中，无论是从产品设计的功能、行为、原理等高层信息，还是从产品设计结果本身来看，新产品的设计往往需要借鉴和重用已有产品的设计实例、设计经验、设计准则等设计知识[1-2]。
随着计算机科学技术的发展，产品设计在知识重用的认知研究、知识重用的工具集成、知识重用的方法设计等方面的研究越来越多，并取得了一系列的研究成果[3-9]，同时，这些成果的涌现也推动了基于设计知识的智能化设计在复杂产品数字化设计中的发展和应用。
但是，目前知识重用技术的研究还存在一些不足，具体体现在以下几个方面：1）知识重用更多地是表征设计过程中表层设计知识的重用，而对深层次的设计信息的处理和重用涉及得不够；2）目前知识重用技术多是针对设计过程中某一个设计环节进行重用分析，而忽略了设计过程的整体性以及各设计环节之间的关联关系；3）知识重用过程没有一个清晰的设计框架，在产品设计过程中重用的设计对象可能会增加新产品设计的耦合设计或者冗余设计。
为此，本文通过引入公理化设计理论与方法，从知识重用的角度对产品设计过程进行设计域的分解与规划，给出相应的公理化设计框架，并建立在公理化设计框架下的知识重用模型与算法。
1产品设计中的公理化设计框架构建1.1公理化设计的基本概念公理化设计是由麻省理工大学（Massachusetts Institute of Technology，MIT）的Suh等提出的设计理论[10-11]，它是以域和设计公理为基础，对产品创新设计、变型设计以及适应性设计等设计形式提供理论依据和相应的设计判断准则，而且，对于复杂产品设计，它还提供了设计过程分解的框架与形式，有效地克服了产品设计早期设计目标不够明确的现象，从而使得复杂产品设计的流程更加清晰[12-16]。
设计需求和方案同步演化设计方法研究徐亮亮,唐敦兵,朱仁淼(南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘要:针对实际工程设计中初始的设计需求模糊不明确的状况,提出了设计需求和方案同步演化设计方法。
首先,应用一种形式化的符号表达形式,从理性的角度描述了设计需求和方案同步演化过程中涉及的各要素及其相互关系,建立了相应的求解模型;其次,阐述了该设计方法的逻辑过程,构建了设计需求和方案逐层同步演化的框架;最后,以无轨自动化电动门的方案设计为例,验证了设计需求和方案同步演化方法在实际产品方案设计中的实用性。
关键词:设计需求;形式化;同步演化中图分类号:TH122;TP391文献标识码:A文章编号:1672-1616(2011)03-0053-05在当今产品竞争激烈的时代,企业只有不断提高产品开发创新能力,才能在市场上占有一席之地。
产品设计,特别是概念设计阶段,是一个十分复杂的逻辑推理过程,是对设计思维规律的直接体现。
据调查,该阶段将会决定产品总成本的70%[1-2]。
针对概念设计阶段,许多学者进行了大量的研究和实践,但是由于各个研究者的学科背景不同,研究的侧重点和角度不同,形成了不同的设计理论,如公理化设计、功能-行为-结构模型、通用设计理论、发明创造问题求解理论等,其中许多的设计理论是在功能明确的基础上进行方案求解的。
但是由于产品的设计过程是一个不断优化的过程,初始的设计往往是病态的[3],在设计者的不断改进之下产品的结构功能才能逐渐趋于完善。
工程设计可以定义成是一个从初始不完整的设计需求到一个可接受的设计解决方案的往复过程[4],候选的解决方案被用来验证设计需求的完整性,决定是否需要对设计需求进行修改,以补充其不足。
在新的设计需求下对方案进行评价改进,生成新的方案,如此往复,这样的设计过程已经越来越被设计人员所关注[5-7]。
基于上述的设计过程,本文提出了设计需求和方案同步演化设计方法。
为了更为精确地描述这种同步演化的内在机制,本文采用一种形式化的符号表达方式,从科学和理性的角度来研究如何通过集合理论和相关求解模型实现对设计需求和方案同步演化的形式化表达。
公理设计理论研究现状3程贤福(华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室,江西南昌 330013)摘要:公理设计理论为产品设计开发过程提供了指导框架,能够指导设计者在设计过程中做出正确的决策。
文中简述了公理设计的研究背景、发展和基本理论。
在此基础上,对公理设计的研究热点进行了综述及分析。
主要从公理设计的扩展,公理设计与其他设计理论和方法的关系及集成,信息量计算方法及基于信息公理评价决策方法3个方面进行了评述,并对公理设计的优点和存在的问题进行了讨论。
关键词:公理设计;独立公理;信息公理;研究现状;公理化方法中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2009)05-0003-06 公理化方法(Axi omatic App r oach)是一门科学发展到成熟阶段后,依照其所提供的理论知识,从中抽取出一些基本概念和不加证明的原始命题作为定义、公理,然后运用逻辑规则演绎出若干条定理,构成理论系统。
作为一种有效的思维方法,“公理化”提供了一种对科学问题处理的普遍技巧,乃是一种在科学领域具有普遍意义的研究方法,公理化思想日益成为各门学科研究的指导思想之一[1]。
公理化方法可以揭示一个学科系统或其分支的内在规律性,使其系统化、逻辑化,从而有利于人们的接收和掌握。
在设计领域里建立类似自然科学的严谨公理化体系,为指导设计过程提供科学的理论依据,对现代设计学的发展具有不可低估的理论和现实意义。
目前设计学领域的公理化研究正在兴起,其代表性成果主要有:(1)Suh的公理设计理论(Axi omatic Design Theory)[2];(2)Zeng[3]等利用集合论,建立的产品概念设计过程模型的公理化方法;(3)B raha[4]等建立的形式化设计理论(the For mal Design Theory)体系,它是一种基于数学原理的设计理论,通过数学原理的描述或符号化处理建立数学模型或设计方程和基于规则的方法实现产品的功能属性到结构属性的复杂设计过程。
