公理设计 发展与应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

引言 1

设计的现状 1

谁是设计师？如何设计？什么是设计？ 2

公理设计的终极目标是什么？ 5

公理在科技发展中的作用：历史的透视 6

公理法与计算法的关系 8

公理设计的框架 9

域的概念 9

定义 11

由用户需要到功能需求的映射 13

第一公理：独立公理 15

理想设计、冗余设计和耦合设计：DPs和FRs的相对数目问题 21

关于耦合设计解耦的例子 22

分解、反复迭代和层次 28

并行工程的要求 36

第二公理：信息公理 37

降低信息含量：强健设计 43

通过DPs集成来减少信息含量 49

不完全信息的设计 49

设计师经常犯的错误 51

公理设计与其他方法论之间的比较 56

小结 57

参考文献 58

附录1A推理和定理 59

习题 63

第2章 单功能需求设计、信息公理和强健设计 65

引言 65

单功能需求设计的概述 65

单功能需求设计与多功能需求设计 66

信息量最小化 67

单功能需求设计的设计论点 70

单功能需求设计与信息量 71

无约束的单功能需求设计 71

带约束的单一FR设计 83

带约束的非线性的单FR设计 84

消除偏差与减小方差 91

强健设计 92

强健设计的公差确定 92

设计和制造中的噪音对FRs的影响 93

非线性设计的强健性和响应率 96

设计过程 97

小结 98

参考文献 98

附录2A厚壁管中的应力 99

附录2B离散随机变量：期望值、方差和标准偏差 101

附录2C连续随机变量：期望值、方差、标准偏差和多元随机变量 102

习题 104

第3章 多功能需求设计 106

引言 106

多FR设计公理理论的简述 109

独立公理与信息公理及其在多FR设计中的应用 111

理想的多FR设计 112

无耦合和解耦的多FRs设计 121

公差在无耦合的、解耦的和耦合设计中的传递及其在设计强健性中的应用 121

多FR设计范例 123

多FR设计的信息量、复杂度和噪声 139

复杂性与信息量之间的关系 140

确定无耦合设计、解耦设计与耦合设计的信息量 143

设计过程的容许噪声 149

集成DPs以减少信息量 150

非线性多FR设计 151

调度规则与进程的设计：避免发生交叉冲突 153

调度规则与独立公理 155

日程规划 155

强健设计的公理设计基础 159

单FR设计 159

多FR设计 162

多FR设计的信息量 164

小结 170

参考文献 170

附录3A两个设计公理的独立性 170

附录3B关于信息量与复杂性的推理和定理 173

附录3C无偏差情况下解耦设计与无耦合设计的成功率 174

附录3D为什么要避免耦合设计 180

习题 182

第4章 系统设计 187

引言 187

系统设计的相关问题 189

系统的分类 190

固定系统的公理设计理论 191

大系统的设计和操作 195

大系统问题的引入 195

什么是大系统？ 195

大柔性系统的定义 196

大柔性系统的公理设计 197

通过DPs的物理集成来进行系统综合 199

最佳大柔性系统的设计 199

大系统设计的相关定理 200

固定系统结构的表征 200

设计域中FRs，DPs和PVs分解的层次：系统结构的第一种表示法 201

设计矩阵和模块连接图：系统结构的第二种表示法 203

流程图：系统结构的第三种表示法 204

系统控制命令（SCC） 206

系统的数学建模、仿真和优化 227

系统结构流程图的应用 228

关于人机界面 229

小结 229

参考文献 230

习题 231

第5章 软件的公理设计 232

引言 232

软件设计的公理设计理论 236

软件公理设计过程回顾 238

流程图的应用 241

软件设计过程 241

面向对象的软件系统的公理设计 258

面向对象技术 258

修订OOT与公理设计的兼容性 262

面向对象软件系统的公理设计基础 263

设计师用的面向对象软件系统的公理设计：Acclaro软件 271

概述 271

Acclaro软件的公理设计 272

FR1141分支的公理设计 273

面向对象模型：自下而上的方法 275

用系统构架编程 276

硬件／软件系统实时控制的快速成型软件设计 277

一个理想的软件系统 282

与软件设计相关的其他问题 284

可重用性 284

扩展性 284

软件设计中的知识和信息需求 284

软件设计中信息公理的含义 286

信息公理的定性执行 286

信息量的定量测量 286

小结 287

参考文献 288

习题 289

第6章 制造系统的公理设计 292

引言 292

制造系统的基本要求 296

制造系统的元素 297

用于相同零件的固定制造系统的公理设计 299

固定制造系统的最高级设计 299

解耦器队列过程的分析解 302

用于制造不同类型零件的柔性制造系统的公理设计 307

数学建模与优化设计 320

制造系统构造的表示 321

小结 326

参考文献 326

习题 328

第7章 材料及其加工工艺的公理设计 331

引言 331

混合合金 333

混合合金的历史 333

弥散强化金属的设计：从功能域到物理域的映射 334

工艺设计：从物理域到过程域的映射 335

进一步的工艺开发 336

混合合金设备 338

弥散强化铜混合合金的性质 339

微孔塑料 341

微孔塑料简介 341

间歇过程设计 343

连续过程设计 344

微孔塑料的性能 356

MuCell工艺的其他优点 357

样机的快速叠层制造过程 358

叠层制造过程的设计 359

叠层制造过程的信息量 360

小结 360

参考文献 361

习题 364

第8章 产品设计 366

引言 366

在开发新产品前需要提出的重要问题 367

产品制造的基本需要 370

公司如何避免在产品开发中犯错误？ 370

在这个领域内，大学在做什么？ 372

产品定制化以满足个人消费者 373

全面质量管理 374

用户域到功能域的映射 374

对于现存的产品 375

对于创新性产品 378

从功能需求映射到设计参数 380

信息公理的应用 386

一般标准 386

误差预算法 386

案例研究——深水炸弹 389

案例研究背景 389

有效搜索潜在的设计解决方案 390

深水炸弹触发器的设计 390

化学机械研磨机（CMP） 396

机械系统设计 397

化学机械研磨机的α机械控制系统的公理发展 432

并行工程：从功能需求到设计参数到过程变量的映射 454

产品服务 455

系统体系 456

小结 456

参考文献 457

习题 458

第9章 复杂性理论：设计公理、信息、复杂性和周期性 462

引言 462

复杂性、不确定性、信息和周期性 464

概论 464

复杂性的定义 466

时间—独立复杂性：真实复杂性、虚拟复杂性、绝对复杂性 467

时间依赖复杂性：组合复杂性和周期复杂性 474

减小不确定性：时间依赖组合复杂性的设计变换为时间依赖周期复杂性的设计 475

时间独立与时间依赖复杂性的区别 485

设计公理和周期复杂性的其他意义：一种思考 486

自然界 486

生物系统 486

人造系统 487

自然现象的复杂性 488

小结 489

参考文献 490

习题 490