公理設(shè)計(jì)理論研究現(xiàn)狀_程賢福.pdf

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1、第26卷第5期機(jī)械設(shè)計(jì)Vol.26No.52009年5月JOURNALOFMACHINEDESIGNMay20093公理設(shè)計(jì)理論研究現(xiàn)狀程賢福(華東交通大學(xué)載運(yùn)工具與裝備省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西南昌330013)摘要:公理設(shè)計(jì)理論為產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程提供了指導(dǎo)框架,能夠指導(dǎo)設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中做出正確的決策。文中簡(jiǎn)述了公理設(shè)計(jì)的研究背景、發(fā)展和基本理論。在此基礎(chǔ)上,對(duì)公理設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)進(jìn)行了綜述及分析。主要從公理設(shè)計(jì)的擴(kuò)展,公理設(shè)計(jì)與其他設(shè)計(jì)理論和方法的關(guān)系及集成,信息量計(jì)算方法及基于信息公理評(píng)價(jià)決策方法3個(gè)方面進(jìn)行了評(píng)述,并對(duì)公理設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和存在的

2、問(wèn)題進(jìn)行了討論。關(guān)鍵詞:公理設(shè)計(jì);獨(dú)立公理;信息公理;研究現(xiàn)狀;公理化方法中圖分類號(hào):TH122文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1001-2354(2009)05-0003-06公理化方法(AxiomaticApproach)是一門科學(xué)發(fā)展到成熟多重大科學(xué)理論的發(fā)現(xiàn)和建立密切相關(guān),鑒于科學(xué)公理對(duì)科學(xué)階段后,依照其所提供的理論知識(shí),從中抽取出一些基本概念技術(shù)發(fā)展的重大作用,Suh教授認(rèn)為,設(shè)計(jì)公理的發(fā)現(xiàn)將可能導(dǎo)和不加證明的原始命題作為定義、公理,然后運(yùn)用邏輯規(guī)則演致設(shè)計(jì)理論與方法的科學(xué)化與設(shè)計(jì)創(chuàng)新,并在20世紀(jì)70年代繹出若干條定理,構(gòu)成理論系統(tǒng)。作為一種有效的

3、思維方法,末提出公理設(shè)計(jì)概念,他們首先形成12條設(shè)計(jì)假定,后來(lái)經(jīng)過(guò)“公理化”提供了一種對(duì)科學(xué)問(wèn)題處理的普遍技巧,乃是一種在不斷實(shí)踐和研究,最后歸結(jié)為2條設(shè)計(jì)公理,并出版了介紹這科學(xué)領(lǐng)域具有普遍意義的研究方法,公理化思想日益成為各門些公理及相應(yīng)理論產(chǎn)生過(guò)程的專著———《設(shè)計(jì)原理》,在工程設(shè)[1]學(xué)科研究的指導(dǎo)思想之一。公理化方法可以揭示一個(gè)學(xué)科計(jì)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注[5]。系統(tǒng)或其分支的內(nèi)在規(guī)律性,使其系統(tǒng)化、邏輯化,從而有利于公理設(shè)計(jì)雖然是在1978年提出的一種產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)方人們的接收和掌握。在設(shè)計(jì)領(lǐng)域里建立類似自然科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)法,但是直到20世紀(jì)90年

4、代這種方法才日益受到重視。1990公理化體系,為指導(dǎo)設(shè)計(jì)過(guò)程提供科學(xué)的理論依據(jù),對(duì)現(xiàn)代設(shè)年Suh教授及其同事正式提出公理設(shè)計(jì)理論,后來(lái)他們對(duì)公理計(jì)學(xué)的發(fā)展具有不可低估的理論和現(xiàn)實(shí)意義。設(shè)計(jì)理論進(jìn)行了發(fā)展,并開(kāi)始把它們應(yīng)用于制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)領(lǐng)目前設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域的公理化研究正在興起,其代表性成果主[6]域,逐步在企業(yè)中推廣。后來(lái)相繼出現(xiàn)了一些公理設(shè)計(jì)理論[2]要有:(1)Suh的公理設(shè)計(jì)理論(AxiomaticDesignTheory);[3]研究團(tuán)體(如MIT的公理設(shè)計(jì)小組)、公理設(shè)計(jì)國(guó)際會(huì)議,以及(2)Zeng等利用集合論,建立的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型的公[4

5、]公理設(shè)計(jì)網(wǎng)站等,公理設(shè)計(jì)的理論及其應(yīng)用已成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域研理化方法;(3)Braha等建立的形式化設(shè)計(jì)理論(theFormal究的熱點(diǎn),已逐漸成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要方法之一。自從產(chǎn)DesignTheory)體系,它是一種基于數(shù)學(xué)原理的設(shè)計(jì)理論,通過(guò)生以來(lái),它就在歐美日等國(guó)家得到了極大的發(fā)展,在汽車工業(yè)、數(shù)學(xué)原理的描述或符號(hào)化處理建立數(shù)學(xué)模型或設(shè)計(jì)方程和基設(shè)備包裝、機(jī)械及電子、人機(jī)工程、軟件、金融等各個(gè)方面得到于規(guī)則的方法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能屬性到結(jié)構(gòu)屬性的復(fù)雜設(shè)計(jì)過(guò)[7～10]程。上述幾種探討設(shè)計(jì)公理化的研究中,公理設(shè)計(jì)理論影響最了廣泛的應(yīng)用。如文獻(xiàn)[6,7]

6、分別利用公理設(shè)計(jì)理論對(duì)玻大,并得到普遍認(rèn)可。璃燈泡和電動(dòng)伸縮轉(zhuǎn)向柱進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),減少了設(shè)計(jì)的耦合;文獻(xiàn)[9]利用公理設(shè)計(jì)方法對(duì)門座起重機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì),縮短1公理設(shè)計(jì)的發(fā)展了設(shè)計(jì)周期;文獻(xiàn)[10]利用獨(dú)立公理改進(jìn)了學(xué)生宿舍樓衛(wèi)生間便池沖水裝置,開(kāi)發(fā)新型捻線機(jī)并取得了發(fā)明專利等。公理設(shè)許多科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域把它們的進(jìn)步歸功于公理的存在與發(fā)計(jì)中的設(shè)計(jì)公理及其推論使得原先從經(jīng)驗(yàn)、甚至直覺(jué)發(fā)展而來(lái)展,它們已經(jīng)歷了從基于經(jīng)驗(yàn)的實(shí)踐向采用基于公理的科學(xué)理的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有了科學(xué)依據(jù),從而為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了一種科學(xué)基論和方法的應(yīng)用過(guò)渡。在這種意義上,公理設(shè)計(jì)實(shí)際上是追隨礎(chǔ)和原理指導(dǎo)

7、,同時(shí)也為其他一些設(shè)計(jì)方法(如質(zhì)量功能分解)著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史趨勢(shì)?？茖W(xué)發(fā)展史證明科學(xué)公理同許提供了概念框架。LIANGXun2xuanbigqualitativechangesoffieldsonmanufacturingtechnologyande2(ChinaToolsandMachineToolsIndustryAssociation,Beijingquipmentsoverthelast30years.100055,China)Keywords:manufacturingtechnology;equipmentfield;fourAbstr

8、act:Theintellectualtypedmachinetools,rapidmoldi