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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