公理化设计理论与产品概念设计
公理化设计的方法
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。
产品概念设计课件
产品概念设计的未来趋势
人工智能与产品概念设计结合的趋势
人工智能技术发展迅速，为产品概念设计提供了更多可能性 人工智能与产品概念设计结合，可以提高设计效率和准确性 人工智能技术可以辅助设计师进行创新和设计决策 未来产品概念设计将更加注重智能化和人性化相结合
可持续性与产品概念设计结合的趋势
产品概念设计的重要性
满足市场需求，提高产品竞争 力
实现产品创新，引领市场潮流
降低生产成本，提高生产效率
增强用户体验，提升品牌形象
产品概念设计的流程
需求分析：了解用户需求和市场趋势， 为设计提供方向
创意构思：提出新颖、有趣的设计概 念，激发用户兴趣
原型制作：将设计概念转化为实际产 品原型，进行测试和改进
耐用性和可靠性：产 品概念设计应考虑产 品的耐用性和可靠性， 以确保产品的稳定性 和安全性。
产品概念设计的工具与技巧
设计思维工具
头脑风暴：激发创意，产生大量想法 思维导图：整理思路，将想法进行分类和关联 角色扮演：从用户角度出发，模拟真实场景 原型制作：快速制作产品原型，进行测试和改进
创意草图技巧
意义：符合环保 理念，促进可持 续发展，提高产 品竞争力。
实用性原则
满足用户需求：产品 概念设计应考虑用户 的需求和期望，确保 产品的实用性和功能 性。
考虑成本：在产品概 念设计中，应考虑制 造成本和运营成本， 以确保产品的经济性 和可持续性。
易于使用：产品概念 设计应易于使用，方 便用户操作和使用。
社会责任：设计 师需要关注社会 责任，将可持续 性和社会责任融 入到产品概念设 计中，为社会做 出更大的贡献。
体验经济与产品概念设计结合的趋势
公理设计在产品设计中的研究综述_刘悦
第30卷第2期2013年2月机械设计JOURNAL OF MACHINE DESIGNVol．30No．2Feb．2013公理设计在产品设计中的研究综述*刘悦，容芷君，但斌斌（武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉430081）摘要：设计理论与方法在产品设计开发中起着十分重要的作用，是产品创新设计的根本和基础。
在众多设计理论与方法中，公理设计(Axiomatic Design，AD)是目前产品设计方法学中的一个研究热点。
在AD基本概念描述的基础上，对两条设计公理的具体应用进行了归纳;总结了AD方法在需求分析、概念设计、设计决策和工艺设计各设计阶段的应用;综述了AD与QFD，TRIZ，DSM，模块化设计、创新设计、并行设计、优化设计、可靠性设计、稳健设计及多种设计理论与方法的集成研究，展开了细致深入的分析;最后陈述了AD的优势与劣势，展望了AD在未来产品设计领域中的发展趋势。
关键词：公理设计;应用分析;公理设计扩展;发展趋势中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001－2354（2013）02－0001－09众所周知，公理是自明的事实或基本的事实，没有反证或例外［1］。
一个公理是不能由其他的自然界定律或原理推导出来的。
历史表明，希腊人最先使用公理。
这些公理曾对制造业、航海业及与科学技术领域相关的现代数学基础的诞生起到重大作用。
在现代产品设计中，应用质量功能扩展（QFD）、稳健设计等强有力的设计方法能使产品在有限的生命周期中发挥最大的功效。
但是，对于每一个产品需要实现的功能需求、所设计的方案能否满足产品的功能需求和满足功能需求的程度如何等这些问题，一般性的设计工具与方法没有能够给出确切的原则和判断标准。
因此，美国麻省理工学院机械系的Suh教授提出了AD理论［1－2］，它是一种设计者在设计初期建立自己设计思路的工具。
AD的目标有多方面：（1）为设计领域创造了一个科学基础，使人类设计师更具有创造性，随机搜索过程减少，迭代试错过程缩短；（2）在提交的诸设计中，确定最佳设计并赋予计算机的创造力；（3）为设计者提供一个逻辑与理性的思维过程从而来改进设计活动［3］。
公理化设计理论Word版
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。
产品概念设计
产品概念设计产品概念设计是一个关于产品的初步构想和设计方案的过程。
它是将产品理念和形式进行整合和表达的阶段。
在产品概念设计中，需要考虑产品的功能、外观、用户体验等因素，以满足用户的需求和提供有竞争力的产品。
一个成功的产品概念设计需要考虑许多因素。
首先，需要明确产品的目标市场和目标用户群体，了解他们的需求和偏好，以便根据这些信息对产品进行定位和设计。
其次，需要对竞争对手进行分析和调研，了解他们的产品特点和市场占有率，以便在设计中找到差异化的竞争优势。
此外，还需要考虑技术可行性、成本控制和市场趋势等因素。
在产品概念设计中，外观设计是非常重要的一环。
产品的外观设计要与目标用户群体的审美和品味相符合，以提升产品的吸引力和竞争力。
外观设计要考虑产品的形状、色彩、材质等因素，以创造出令人印象深刻的外观效果。
此外，用户体验也是产品概念设计中的重要考虑因素。
产品的使用体验应该简单、顺畅、易学易用，以提升用户的满意度和忠诚度。
在产品概念设计中，可以考虑引入一些创新的交互方式和功能，以提升用户体验和产品竞争力。
市场营销策略也是产品概念设计中的重要内容。
要想将产品成功推向市场，需要考虑如何进行品牌推广、渠道选择、定价策略等方面的问题。
市场营销策略的制定应该根据目标市场的特点和竞争态势来制定，以确保产品能够在市场中占据一席之地。
最后，产品概念设计需要进行市场验证和用户测试。
市场验证可以通过进行市场调研、问卷调查等方式来获取用户的反馈和意见，以了解产品的市场潜力和改进空间。
用户测试可以通过邀请用户参与产品试用，收集他们的使用体验和意见，以对产品进行优化和改进。
产品概念设计是产品开发的重要环节。
一个成功的产品概念设计可以为产品的后续开发和推广提供基础和方向。
在产品概念设计中，需要考虑产品的功能、外观、用户体验和市场营销策略等方面的问题，以确保产品能够满足用户需求并在市场中获得成功。
产品设计理论概述
产品设计理论概述作者：杨逢俭来源：《中国科技博览》2013年第26期摘要：本文对产品设计理论的相关研究内容做了概述，主要从几个典型的方面入手进行论述，还对未来产品设计理论的发展趋势做了总结，最后就企业怎样选择设计理论提出了建议。
关键词：产品设计设计理论设计方法中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-574-011 前言“设计”的起源应该追溯到遥远的古代，人类开始制造工具时开始。
它是根据已掌握的知识去解决困难和创造新事物，是人类高等思维发展的结果，是人类历史中非常重要的活动。
20世纪60年代之后，某些发达国家的学者提出了一些新的思想，开始领导设计学从艺术领域步入到科学领域。
自20世纪70年代末以来，各国成立了许多产品设计研究相关的组织（如WDK）、发行了许多相关的刊物（如《Design Studies》）、开了一些重要的会议（如ICED、DTM），其中许多都延续至今。
在产品生命周期中，产品设计有着不可撼动的重要地位。
决定产品的竞争力大小的最重要的因素是功能及质量，而产品设计又是影响这两个因素的主要过程。
现在制造技术和设备都很先进，产品制造质量产生的差距并没有以前那么大，所以产品设计的水平就起到了关键的作用，制造企业之间的竞争焦点就成为了产品设计的竞争。
而且就成本考量，产品设计阶段所花费的成本大概占到总成本的七成，制造和其他阶段所花费的成本只占了总成本的三成左右。
种种结果说明，提高产品设计水平能够有效加强企业竞争力。
所以，现在对产品设计理论的研究，越来越得到设计人员、研究人员、企业等的重视。
2现代设计理论的相关研究2.1 公理化设计理论（Axiomatic Design Theory）该理论主要包括顾客域、功能域、物理域、工艺域和独立性公理、信息公理[1]。
四个域之间是映射关系；进行映射时，设计解需要符合独立性原理；如果产生多解，就要根据信息公理进行选择；信息公理的作用是最小化设计信息、衡量成功的可能性、评估解决方案在指定范围的满足程度等。
基于公理设计的产品概念设计鲁棒性研究
ｉｐ ｏｅ ｅ ｔｏ ｂ ｔ ｓ ｉ ｃ ｎｅ ｔａ ｄ ｓ ａ ｉ ｔｂｅ ｏ ｎ ａ ｏ ｆ ｒｎ ｘ ｓ ｇ ｅ枷 ａｄ ｍ ｒ ｍ ｎ ｒ ｕ ｎ ｓ ｎ ｏ ｃｐｕ ｅｉ Ｃ ｇｖ ａｓ ｌ ｆ ｕ ｄ ｉｎ ｏ ｅ ｔ ｔ ｅ ｄｓ ｖ ｆ ｏｓ ｅ ｌ ｎ ｇ ｎ ｅ ａ ｔ ａ ｎ
【 摘
要】 产品概念设计方案对产品质量有决定性影响 ， 为提高产品质量， 产品概念设计方案鲁棒 陛
研究就显得很有必要了。在分析公理设计理论的基础上， 出了基于公理设计的功能鲁棒性原理和补偿 提
原理 ，用以提高设计方案的鲁棒性 ，并以全断面岩石掘进机 （ｕ ａ ｃ ｕ ｎｌ ｏ ｎ ｃｉｅ ＦＨ ｃ Ｒｏｋ ｎ ｅＢ ｒ ｇ ｈ ， Ｆｅ Ｔ ｉ Ｍａ ｎ Ｔ Ｍ） Ｂ 主机概念设计为例进行 了 说明。 实例结果表明， 概念设计方案鲁棒性提 高为后续设计和产品质量打
、 ｑ、￥ 、§ ｑ、ｔ 、 卜，Ｊ 十 ／ ｅ， 十 ｑ、￡ 十 十 一 十 ’ｄ 十 ／ ｓ １、 ｅ １ －’ｄ 十 １、ｔ １ 、￥ 、ｔ ｔ 、 ｔ １、 —’ ／ ｔ ｔ １ 、 ｅ ● 、ｔ １、§ ｑ、§ 十’ 、 毫 １ 、 ｔ １ 、 ｔ １ 、 ｔ
中图分 类号 ：Ｈ１ 文献标识 码 ： Ｔ ２ Ａ
在传统的产品开发过程 中， 设计者首先建立需求特征 ， 然后 过分析产品系统概念设计过程 ， 得出了两条基于公理设计理论的
设计一个新的产 品满足需求特征㈣。在这种产 品开发过程 中， 设 提高产品鲁棒性的设计原理 ， 并以实例说明具体应用 。
扣 ｅ ｅｔｅｒ ｘｏ ａｉ ， ｏｔｅｒｍ ａｅ ｎａｉｍ ｔ ｅｉ ｅｒ：ｏｕｔｅｓｕ ｃｏｓ ｄｔ ｈｏ ｏ ｉ ｔ ｈ ｙ ｆＡ ｍ ｃ如ｓ ｔ ｏｅ ｓｂ ｄＯ ｘｏ ａｉｄｓ ｔ ｏｙ ｒｂ ｎｓｆｎｔ ｎ ｗ ｈ ｓ ｃ ｎ ｇ ｈ ｓ ｉ
基于公理设计的产品概念设计方法研究
全性 等 ， 而且在 此阶段产 生 的设计 缺 陷无法 由后 续设计 过 程弥 补… ． 以 ， 品的概念 设计 被认 为是设 计 所 产
过程 中最重要 、 最关键 、 具有创 造性 的阶段 ． 传统人 工设计 中 ， 念设计 主要采用类 比设计 或者经验 设 最 在 概 计 的方 法进行 ， 主要表 现为在原 来产 品基础上 的改型或 者 改进 ． 这很 难适 应 现代 企业 竞争 的需 要 ， 了使 为
ｓｇ ｉｎ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｘ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ；ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｄ ｓｇ ｙ ｗｏ ｄ ：ａ ｉｍａ ｉ ｄ ｓｇ ｃ ｏ ｃ ｐ ｕ ｌ ｅ ｉｎ；ｔｉ ｇ ｒ ｒ ｅ ｇ
随着市场竞 争 的 日益激烈 ， 现代 企业不仅需 要生产 出功 能多样 的产 品 ， 而且还要 能够 以较 低 的生产成 本、 较快 的上市 时间快 速响应市 场 ． 上市 时 间和生产成本 同产 品质 量一样 是 决定 产 品成败 的关 键 因素 ． 而 产 品的概念设计 处于产 品全生命 周期 的早期 阶段 ， 不仅 决定 了产 品的质 量 、 本 、 它 成 上市 时 间 、 靠性 、 可 安
企业 能够在竞争 中立于不 败之地 ， 就必 须要寻求 更为先 进 、 更具 有效 率 的概 念设计方法 ． 设 计理论在 产品设计 过程 中起着很 重要 的作 用 ， 世界 各 国许 多学 者都致 力于该领域 的研究 ， 并且提 出
了相关 的设计理论 ． 公理设 计理论 就是 目前 比较 流行 的一 种设计 理 论 ， 理 论包括 两 条基本 的设 计公 理 ： 该 独立公 理和信息公 理 ． 为产 品概念设计 提供 了基 于逻辑 的理论 框架 ， 它 能够 指导设计者 产生充分 体 现设 计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
FR11
FR12
FR21
DP0 DP1 DP11 DP12
DP2
DP21
1.3.4独立公理
1.3.4 独立公理
根据设计矩阵的形式，可将设计分为3种类型：无耦合 设计、准耦合设计和耦合设计，如图3所示。 无耦合设计 准耦合设计 耦合设计
X——强影响；0——弱影响 图3设计矩阵的三种形式
1.3.5 信息公理
用户 域 CAs
功能 域 FRs
结构 域 DPs
工艺 域 PVs
1.3.2 概念介绍——映射
产品的设计过程实际上就是4个域之间的映射过程。4个 域之间可以建立3种映射关系，建立用户域和功能域之间映射 关系的过程相应于产品定义阶段；建立功能域和结构域之间映 射的过程相应于产品设计阶段；建立结构域和工艺域之间映射 关系的过程相应于过程设计阶段。后两种映射关系目前研究 得较多。
汇报人：
公理化设计思想 与产品概念设计
公理化设计思想与产品概念设计
公理化设计 概念
产品概念 设计
公理化设计 思想的应用
公理化设计概念介绍
1.1 什么是公理化设计（Axiomatic Design）
两种解释
1、Axiomatic design is a systems design methodology using matrix methods to systematically analyze the transformation of customer needs into functional requirements, design parameters, and process variables.
概念设计的目的
是在产品开发的前期对将要进 入市场的新产品、新技术、新设计 进行全方位的验证，提出新的功能 和创意，探索解决问题的方案，并 为将来新产品的设计、生产做好准 备。
产品功能的概念化
概念设计
产品概念的可视化 概念设计商品化
概念电池
1、产品功能的概念化 产品功能的概念化的实质就是要提
出问题。即在解决问题之前首先弄 清目前存在那些问题，有什么问题 需要在设计中解决，找出构成这些 问题的主要因素，这样才能准确地 把握将要做的产品概念设计的风格 与形式。 产品功能的概念化是设计师在概念 设计中最艰巨的任务。
公理化设计过程
公理化设计存在的问题
功能的定义常常依赖于设计者个人的偏好和习惯, 使得设计难以并行。
缺乏关系强弱量化标准。 设计优良的标准有多种如经济性, 而不仅仅只是独 立公理。
由于产品的最终形式还没有决定, 在新产品的最初 设计阶段很难维持关系的独立性。
公理化设计发展趋势
公理化设计智能化： Acclaro Software for Axiomatic Design 与CRM、BI结合： 与客户关系管理( CRM) 、商业智能( BI) 等信息系统结合进行企业产品决 策和设计 自身理论的完善： 设计公理、推论、定理等方面的改进； 应用范围不断推广，从水龙头到飞机装配 与其他方法的比较研究、结合： 三大方法+可靠性设计、价值工程、经典统计理论等方法 与TRIZ等方法取长补短，结合运用；
如何开展产品概念设计
——公理化设计思想的应用
指导设计方法 • 产品设计三大方法： 1.质量功能展开法（QFD)：
目前最强有力的方法
2.创新问题设计理论（TRIZ)：
解决技术系统中存在的矛盾
3.稳健设计：
使产品参数在质量和成本平衡条件下得到优化
缺点：对产品结构、参数、优良程度都没有给出
确切的原则和判断标准。
信息公理的基本内涵是在所有满足独立公理的有效解 中，最好的设计方案应使所包含的信息为最少。 信息量 I 由满足给定功能要求的概率来确定。如果满 足给定功能要求的成功概率为p，那么与概率有关的信息 I ，定义为：
.3.5 信息公理
图4
产品概念设计
摩托车还是汽车？
瑞士汽车摩 托改装公司 的概念车。
这混淆汽车 和摩托车的 界限，
产品的概念设计
概念产品的设计往往具有一定的超前性， 它不考虑现有的生活水平、技术和材料， 而是在设计师遇见能力所能达到的范围来 考虑人们未来的产品形态，它是一种针对 人们的潜在需求的设计。
表现 ：
1、产品的外观造型风格比较前卫。 2、比市场上现有的同类产品技术上 先进很多。
2、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。
公理化设计的发明：
1.2 公理化设计的由来
美国麻省理工学院(MIT) Suh Nam-pyo(徐南杓)教授于1990在 《The Principles of Design》一 书中正式提出公理化设计。 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。
您的消息是什么?
太阳能“阳光彩灯”
概念设计的作用
• 产品创新的核心——产品概念设计
创 新
全新
革新
创新有两类：第一类是原 理上的改变，如从无到有 的创新，比如科技发明； 第二类创新是在第一类的 基础上进行改进，这类改 进更符合使用者的行为习 惯和个性需求。
——潘云鹤
特点
创新性：功能、结构等的修改、改良 和创新； 多样性：设计方法或路径的多样性和 设计结果的多样性； 层次性：功能层与结构层的映射关系； 功能层、结构层有自己的层 次关系； 残缺性：产品信息是定性的、不精确 的、不确定的、不完全的；
映射
用户 域 CAs
功能 域 FRs
结构 域 DPs
工艺 域 PVs
1.3.3 概念介绍——层次结构
FR0 FR1 FR2
层级(Hierarchy)指的是公理设 计中某个域的层次结构树，层级 的概念表示FR在每一个域中自顶 向下的层次结构。公理设计的整 个过程就是从功能域到结构域， 结构域再到过程域之间的映射、 分解过程。层级展开需要相邻域 之间自顶向下地进行“之”字形 映射，充分考虑两者之间的相互 关系，域问的层级展开具有相互 依赖性。
用户 域
功能 域
结构 域
工艺 域
1.3.1 概念介绍——域
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。
2、设计概念的可视化
就是把文字和草图形式的产 品概念定义，通过图样与样 机模型转化为更直观、更容 易被普通人所理解的可视化 形态。
也就是把设计概念具象化的 表现出来，使原来“无形” 的概念成为“有形”的概念 产品。
3、概念设计的商品化
把一个富有创意的概念设计 转化为真正的商品，在概念设 计的前期，人们对创新的期待 与需求赋予了设计师很大的自 由创作空间，而在概念设计商 品化的过程中，设计师往往不 得不对原来的概念产品设计进 行必要的修改，把一个概念产 品变成具有市场竞争力的商品。
Suh Nam-pyo
1.3 公理化设计的基本组成
1
域
公理化 设计主 要概念
独立 公理 信息 公理
2 映射 3 层次结构
1.3.1 概念介绍——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）。