基于QFD/TRIZ/FUZZY集成技术的微摩擦测试仪力传感器设计
发表时间:2007-12-28  作者: 韩光平 刘凯 王秀红   
关键字: QFD(质量功能展开) TRIZ(发明创造原理) 模糊方法  

基于QFD/TRIZ/FUZZY集成技术,建立了用户需求和设计需求的关系。利用产品创新设计方法解决设计中的技术矛盾,得到创新问题的最优原理解。研究MEMS器件微摩擦测试仪力传感器的质量屋,选取材料强度和材料变形作为创新设计的主要技术矛盾,按照TRIZ方法给出解决冲突的原理解集合,应用模糊层次分析法对各原理解进行评价,得到最优设计方案,验证了该集成方法的可行性。

    1.2 TRIZ的解决冲突问题理论

    TRIZ(俄文缩写Teorijz Rezhenija Izobretatel skich Zadach)是前苏联的G.S.Altshuller及其领导的一批研究人员构建的一整套系统化、实用的解决发明创造问题,实现技术创新的理论体系。该理论认为:大量的发明创造面对的基本问题和矛盾是相同的,只是研究的领域不同而已,如果能将这些方法隐含的知识进行整理,形成可以应用于不同领域的理论知识,就能为创新问题指明正确的方向,加快创新的步伐,避免资源的浪费。该理论非常适合企业解决产品概念设计和技术设计阶段的矛盾问题。TRIZ理论中的技术冲突是指一种操作同时导致有用及有害两种结果,也可指有用功能的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或整个系统变坏。G.S.Altshuller将具有冲突的工程参数归结为39个(如表1所示),建立了一个39x39的工程参数矛盾矩阵,并从205万专利中提炼出解决这些冲突的40条发明原理,建立了矛盾矩阵与40条发明原理的对应关系,如表2所示。在产品设计过程中,将问题描述为通用的工程参数之间的冲突,然后从表2中查询解决该矛盾的发明创造原理,按照原理所指出的改进目标对产品进行设计。

    TRIZ方法只能给出解决冲突的原理解集合,只有通过研究每一个原理解的可行性,并比较其优劣性,才能获得最优方案,该过程即为优化设计。设计优化的方法很多,而问题的原理解是从其它领域专家的发明创造思维中提炼出来的,这些原理解具有极大的笼统性和模糊性,设计人员对原理解也只能给出较好,较差等模糊的评语,模糊数学是解决这些模糊问题最有利的工具,在此我们采用模糊层次分析法对各原理解进行筛选,得到最优设计方案。

    1.3 FUZZY设计优化技术:模糊层次分析法

    (1)建立因素集。设原理解集为S=(S1,S2…Sn),对每一个原理解采用指标a1,a2,…am进行评价,则A=(a1,a2,…am)为评价因素集,评价集中的指标权重用W=(w1,w2,…wm)表示。

    (2)评价语言变量,权重语言变量及三角模糊数。


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