將公理設計理論引入商用電子秤設計中，提出基于獨立公理的商用電子秤設計方法。通過 確定主要的設計參數,并給出商用電子秤設計的優化流程。應用公理性設計方法對商用電子秤進 行了分析,層次化分解過程保證在設計過程中以適當的順序作出合理決策。公理性設計為商 用電子秤設計開發提供了基本原則和指導框架。

0.引言

經濟競爭已成為世界各國競爭的焦點和社會發展的 主要動力。對于電子秤業來說,競爭的核心是新產品設計和 制造技術的競爭。產品創新設計作為制造業的靈魂，因此 開展產品創新設計理論及應用研究就顯得尤為重要。公 理化設計作為一種科學產品設計方法，為設計人員評價設 計的可接受性提供了標準，同時也為設計的改進提供了系 統的指導和基本的方向1。

1.公理化設計理論

公理化設計（axiomatic design, AD)是美國麻省理工學 院 Nam P Suh 教授于 1990 年在《The Principles of De- sign》2 —書中正式提出的。其目的是為設計建立科學基 礎,通過為設計者提供基于邏輯和理性的思維方法和工 具，改善設計活動。

1.1公理化設計中域的概念

域分為四種類型3 ,即用戶域（customer domain)、功 能域（functional domain)、物理域（design domain)、過程域 (process domain)。域的結構及域間關系如圖1所示。相 鄰的兩個域中，左邊的域是“要達到什么目標”而右邊的 域是“選擇什么方法來實現左邊域的要求”。

1.2公理化設計中設計公理

獨立性公理:保持功能要求之間的獨立性。 信息公理:力求使設計的信息量最少。

2.獨立公理在商用電子秤設計中的應用

2. 1實例分析M

近年來，商用電子秤的更新換代速度越來越快，競爭也 越來越激烈。如何設計出客戶滿意的產品，成為企業市場 競爭的核心。最初客戶需求FR0定為：FR =商用電子秤性 能穩定,質量可靠,客戶滿意度高;DP0 =采用從得到客戶 需求到最終把產品送到客戶手中，整個過程控制的策略。

2. 2第一級分解

對總目標進行分解:FR' =質量可靠性;FR2 =成本控 制;FR,=生產周期短；FR4 =安全性能。DP' =應用全面 質量管理的策略;DP2 =降低各項成本的策略;DP3 =整個 價值流優化的策略;DP4 =符合國家安全標準的策略。功 能域中的功能要求與結構域中的設計參數之間的關系可 表示為：

通過該步驟可以確定設施布置的方案。上面的目標 和策略設計屬于非耦合設計,滿足獨立性公理。

2. 3第二級分解

確定DP!后,FR!可以進一步分解為：FRn =計量準確 性;FRU=耐沖擊性能；FRl3 =耐高低溫性能。DRn =加 大過程控制的策略;DR12 =模擬使用運輸環境，進行跌落 驗證策略;DR13 =高低溫老化策略。設計方程為：

設計矩陣是對角矩陣，為無耦合設計，符合獨立公理 的應用。

類推,其他的功能要求也需進一步分解，為滿足各自 的目標,就需確定相應的設計參數。

確定DP^后,FR2可以進一步分解為：FR2i =降低生產 成本;FR22 =降低交易成本;FR23 =降低采購成本;DR21 = 用互聯網整合供應鏈的策略；dr21 =供應鏈采購管理； DR於=嚴格控制其他成本的策略。設計方程為：

確定DP4后,FR4可以進一步分解為：FR41 =電子秤操作 安全性;FR42 =反作弊安全性；FR43 =電子秤應用軟件的安 全性;DR41 =按照操作說明書上使用安全;DR42 =加強電子秤運行、調試、校準數據的保護功能;DR43 =軟件加密措 施;設計方程為：

2.4第三級分解

根據DPii, FRn可以進一步分解：FRn:=零點穩定 性;FRn]=同一量程，重復三次測試在允許誤差范圍內； FRn3 =不同量程誤差在允許誤差范圍內；FRn* =同一量 程,不同時間誤差在允許范圍內；DRn:=開機測試零點穩 定性;DR112 =重復性測試其穩定性；DR113 =線性測試； DRn4 =蠕變測試。

以上分析可知，在產品設計過程中，設計矩陣不是對 角陣就是三角陣,表明此設計滿足獨立性公理，是合理的 設計。事實上,無耦合設計是很困難的，只要得到準耦合 設計就可以了。此時設計者在選擇策略時必須按適當的 順序才能滿足各子項目標要求間的獨立性。

3.結語

公理化設計理論旨在為產品設計的合理性提供辨別 準則和科學依據,提供了一種自頂向下的設計思路；應用 公理化設計理論進行商用電子秤設計,降低了商用電子秤設計 的復雜性,給出了商用電子秤設計步驟;利用基于公理化設 計理論的商用電子秤設計方法，可在設計過程當中判斷設計 是否滿足獨立性公理,是否為合理的設計，進而改進設計， 提高工作效率。