秦 旭 张 科 范 伟

0 前言

在如今用户需求多样化、个性化的市场中，制造企业需要尽量满足用户不断变化的需求,将用户需求融入到产品设计中[1]。这就迫使企业针对产品结构进行优化设计或再设计来迎合用户需求，提高竞争力[2]。

在啤酒、饮料生产当中，隧道喷淋设备被经常使用，如啤酒生产设备中的巴氏杀菌机，饮料生产设备中的温瓶机、冷瓶机等。因为有清洗的需求，这些设备的侧门通常设计为可以打开的形式，便于清洗；如果要彻底清洗，侧门最好是方便拆卸的形式，设备清洁干净后，侧门又能快速安装。同时在设备运转的时候，又需要这些侧门有良好的防护和隔绝功能，减少喷洒液体的渗漏。

但现有的侧门结构只能保证在拆装次数较少的情况下满足功能需求，多次拆装后性能下降较多，为此，本文基于公理设计理论，在现有隧道喷淋设备侧门结构的前提下，提出一种优化模型来指导侧门结构设计优化，以满足侧门功能需求，提高其使用性能，提升设备在市场中的竞争力。

1 公理设计理论

公理设计理论将设计问题分为4 个域，即用户域、功能域、结构域与工艺域[3]。公理设计是一个自上而下的层级式设计过程,通过“Z”字形将各个设计域联系起来，构建设计矩阵对映射关系准确表达[4]。产品的设计过程可表述为相邻两个域中的参数相互映射的过程，如下图1所示。

图1 设计中域的相互关系

公理化设计将独立性公理和信息公理作为设计的基本原则，独立性公理为设计方案的确定提供了相应的理论依据，运用独立性公理，帮助我们找到解决问题的多种途径；……