硬件产品设计缺陷的形成理论及其应用研究

发布时间：2020-04-28 09:21

【摘要】：随着近年来市场竞争的不断加剧,企业为了快速响应顾客需求往往尽可能地缩短产品的设计周期。而客户需求又日益呈现多样化和个性化的趋势,使得产品的功能越来越多,结构越来越复杂。产品设计周期的日益缩短、产品复杂性的增加、高新技术的应用速度不断加快等因素大幅度提升了设计缺陷存在的风险程度。存在设计缺陷的产品不仅降低产品质量,而且可能增加企业的经营风险和消费者的使用风险。产品设计缺陷形成于设计过程,因此,在产品设计过程中,必须准确把握产品设计缺陷的形成规律,以有效预防和控制设计缺陷。论文综合运用质量工程学、网络理论和系统工程等理论与方法,分析了设计缺陷和设计过程、设计活动的关系,并对硬件产品潜在设计缺陷的产生、传播、评估以及控制等问题进行了较为系统的研究。主要研究工作包括:一是,研究了设计缺陷、设计缺陷影响因素与设计过程之间的相互关系。基于工作分解结构方法,构建由设计过程、设计子过程、设计子子过程和设计活动构成的各个设计过程的产品设计过程体系结构模型。基于输入、输出、功能设计活动、所需资源、所处环境和控制设计活动等过程要素,确定设计缺陷影响因素,建立反映设计缺陷、设计过程与设计缺陷影响因素三者之间相互作用关系的结构模型,分析了设计过程四类设计缺陷的形成,应用多色集合理论对四类设计缺陷及其影响因素进行数学描述,并应用区间层次分析法对设计缺陷影响因素进行定量分析。二是,研究了设计活动和设计缺陷的关系。根据设计活动对设计缺陷的影响性质,将设计活动分为功能设计活动、控制设计活动和辅助设计活动三类:潜在设计缺陷产生于功能设计活动;控制设计活动识别设计缺陷,再通过功能设计活动消除或控制设计缺陷;辅助设计活动既不产生设计缺陷也不能识别设计缺陷。三是,研究了设计缺陷的形成机理。基于过程六要素,分析了单个设计活动内潜在设计缺陷的形成。基于独立、并发、串联、交互、条件等设计活动间的时序关系研究了潜在设计缺陷的传播。在此基础上,基于设计活动输入输出关系,建立活动间设计缺陷传播的有向加权传播网络模型。通过分析活动内潜在设计缺陷的形成和活动间潜在设计缺陷的传播,揭示了设计缺陷的形成机理。四是,构建设计缺陷的风险评估模型。基于单个设计活动设计缺陷评估和活动间设计缺陷的评估,构建了以设计活动为节点的产品设计缺陷贝叶斯网络评估模型,定量评估了设计进行到某个具体活动时设计缺陷发生的概率,以识别设计过程中可能产生设计缺陷的关键设计活动。最后,将上述理论研究成果应用于工程实践。将基于过程要素模型的设计缺陷识别方法成功应用于某新高教飞机总装工艺设计缺陷的识别,指导企业优化了相关工艺设计。将设计缺陷评估方法应用于起重机吊臂设计,对吊臂设计活动进行缺陷评估,验证了方法的有效性和可行性。根据设计缺陷的形成理论与应用研究的成果,给出设计缺陷识别、预防和控制的管理流程。论文较为系统全面地研究探讨了硬件产品设计缺陷的形成过程、影响因素及其形成风险的定量评价等问题,研究成果既丰富了现有的设计缺陷识别和评估研究,也可有效指导硬件产品设计过程的设计缺陷预防和控制工作。
【图文】：

缺陷影响,工艺设计,因素,主要影响因素

可以绘制工艺设计缺陷影响因素排序的帕累图，，如图3.10 所示。根据帕累托法则，选取114a 左侧部分因素41a 、112a 、313a 、110a 、113a和23a 为工艺设计缺陷主要影响因素。图 3.10 工艺设计缺陷影响因素帕累图用同样的方法确定各类设计缺陷的主要影响因素，如表 3.14 所示。

设计缺陷,构成要素,功能设计,设计活动

功能设计活动构成要素的关系可知，设计活动的构成要素即为设计缺陷的影响因素。图4.1 设计缺陷与功能设计活动构成要素的关系对于功能设计活动，产生设计缺陷的影响因素即存在于其活动的六个构成要素之中；而对于设计控制活动，抑制设计缺陷形成的影响因素也存在于其活动的六个构成要素之中。根据设计活动分类的研究，功能设计活动之所以产生设计缺陷、控制设计活动未能有效识别设计缺陷，均是因为其构成要素在系统完整性、准确（正确）性、符合性、适宜性和有效性等方面存在不足造成的，使得潜在设计缺陷产生后得以传递并最终输出形成设计缺陷。4.1.2 基于设计活动时序的设计缺陷传播设计活动的时序关系既反映设计活动之间信息流通关系，也反映设计活动间的缺陷传播关系。因此，设计活动的时序关系以不同的程度和方式影响着设计缺陷的发展。独立型设计活动之间没有信息传递
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB472

【参考文献】