01现代设计总论X

1.1.2.3 什么是设计技术 什么是设计技术? 设计技术(Design Technology)是指人们在 为工程提供 提供满足要求的信息 信息活动中所形 提供 信息 成的作业程序、方法和技能，以及采用 作业程序、 作业程序 方法和技能， 的工具和设备 工具和设备。 工具和设备 设计本身是一项涉及多种学科、多种技术 的交叉工程。设计技术是纵向与横向多 门学科知识的交叉。
第1章 现代设计总论 章
1.1 先进设计技术的概念 先进设计技术的概念 1.1.1 设计技术所属的学科 1.1.2 设计技术的定义与特点 1.1.3 先进设计技术的定义与特点 先进设计技术的定义与特点 1.1.4 先进设计技术与先进制造技术的关系 先进设计技术与先进制造 设计技术与先进制造技术的关系 1.2 设计技术的发展过程 设计技术的发展过程 1.2.1 五个阶段 1.2.2 三大类型 1.3 先进设计技术的发展趋势 先进设计技术的发展趋势 1.3.1 设计过程的智能化 1.3.2 设计信息的集成化 1.3.3 设计方式的并行化 1.3.4 设计对象的绿色化 1.4 结论
如：DFC、 DFD、 DFM 、 DFA、 DFE、 DFQ、 DFS。 Cost 、Diagnosis 、Manufacturing、Assembly、Environment、Quality 、Service 成本、 诊断、 制造、 装配、 环境、 质量、 服务
③产品数据管理：PDM—Product Data Management，是对工程数据管理、文
图3 先进制造技术的体系结构
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产 品 设计、制造、材料、信息、管理
机 械 设 计 造 工 程 学 学 程 工 学 术 学 科 技 程 制 料 机 工 械 材 算 业 机 计 工
管理
6
制造
产品
1.1.2 设计技术的定义与特点
1.1.2.1 设计的概念
设计是人们将指定的任务预先转化为满足要求的信息的一种活动 转化为满足要求的信息的一种活动。 设计 转化为满足要求的信息的一种活动 信息的表达形式有图形、文字、数据、符号等。 Table 1 人们在不同的历史阶段对“设计”的理解 人们在不同的历史阶段对“设计” 历史阶段 对技术的理解 20世纪60年代 设计是（结构设计的）计算和绘图。 70年代 设计包括结构设计和功能设计。 80年代 设计过程延伸到制造和销售。 90年代 设计过程贯串于产品的生命周期。 21世纪 设计目的是创造一个用户满意的成果。
发展。
论点：先进制造技术的关键是先进设计技术。 ⑴并行工程CE Concurrent Engineering→并行设计CD。其关键技术： ①计算机辅助技术： CAX—Computer Aided X，如CAD、CAE、 CAPP、CAM ②面向X的设计：DFX—Design For X，或为X而设计，
档管理、产品信息管理、技术数据管理、技术信息管理、图像管理等信息管理技术的一种概括与总称。
④大批量定制设计：DFMC — Design for Mass Customization DFMC ⑵虚拟制造VM—Virtual Manufacturing →虚拟设计VD。 ⑶智能制造IM—Intelligent Manufacturing →智能设计ID ⑷敏捷制造AM—Agile Manufacturing →快速设计RD—Rapid Design 敏捷性的3个要求：RRS—可重组Reconfigurable、可重用Reusable、可缩放Scalable。 ⑸绿色制造GM —Green Manufacturing →绿色设计GD ⑹企业过程重组BPR—Business Process Re-engineering→ 可重组制造系统RMS—Reconfigurable Manufacturing System → 可重组设计RD—Reconfigurable Design
Table 3
1直觉设计 2 经验设计 3 半理论设计 4 半自动设计 5 自动化设计 发展 (←1600) (1600～1847) (1847～1946) (1946～1989) (1990→) 阶段 萌芽期 酝酿期 成长期 成形期 成熟期 1946年计算机 计算机网络发 问世;1970年 展; 1990年 CAD推出 IIICAD系统 信息密集型 知识密集型
可以说，目前采用的设计技术一般是传统设计技术 现代设计技术。 ， 传统设计技术或现代设计技术 传统设计技术 现代设计技术。
随着市场竞争、技术普及和产品更新换代的加快，产品开发与创新、市场营销和服务 产品开发与创新、 产品开发与创新 的增值作用明显提高， 的增值作用明显提高，知识和信息已经成为重要的生产要素，制造业已成为物质和知 识同时加工的产业，这种变化趋势正在加剧。见图10。
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政治 ↑ 社会学、心理学 ↑ 经济学 ↑ 自然科学←工程科学←设计技术 设计技术→工程技术→生产 设计技术 （工程设计） ↓ 工业设计 ↓ 艺术设计 ↓ 艺术
图7 设计技术与相关学科的关系
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T
工业 设计 机械 设计 产品 设计 …… 设计 程序 设计 服装 设计
工艺 设计
工程 设计
船舶 设计 建筑 设计
∧
1.1.2.2 技术的概念
技术泛指人类在科学实验和生产活动过程中认识 和改造自然所积累起来的知识、经验和技能的 总和。这里应包含三个层次： a.根据自然科学原理和生产实践经验而发展成的 各种工艺流程、加工方法、劳动技能和诀窍等； b.将这些流程、方法和技能和诀窍等付诸实现的 相应的生产工具和其他物质装备； c.适应现代劳动分工和生产规模等要求的对生产 系统中所有资源（包括人、财、物）进行有效 组织与管理的知识经验与方法。
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⑴信息科学: 计算机,自动化,软件工程, 数据库,多媒体,接口,网络 ⑵基础科学: SE,运筹学,管理学,法学, 人文\社会科学 ⑶其它技术 材料科学,微电子,人机工程, 市场学,技术经济学,标准化
人工智能,ES,DSS,虚拟现实
⑴侧重于技术的管理技术 : GT,CIMS,CE,IM ⑵侧重于管理的管理技术
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增 值 比 例
增
加工制造
值 比 例
产品开发
营销服务
产品开发
营销服务
加工制造
a
产品的生 20 的制造业
b
产品的生 21 的制造业
图
信息和知识
重要的生产要素
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经营战略： 经营战略 确定提供什么产品和怎么提供 职能管理：
实际提供这些产品
Corporation Strategy
过程管理
生产作业
新产品开发 市场营销 New Products Development Marketing
按传统观念，一般说来，
设计是根据要求预先制定方案、图样等，这是“小设计” ； 制造是把原材料加工成为可供使用的物品，这是“小制造”。
把“机械学”和“机械制造”分为不同的学科，在学术界早已形成共识。当划分学科时，明确区分设计和制造，有利于研究学科
鉴于设计和制造都是产品全寿命过程中的基本阶段，可确认二者 是并列关系 并列关系，而不是从属关系。 并列关系
产品 研究
产品 规划
产品 设计 产品开发
产品 测试
产 产品市场
产品处理
图9 产品生命周期各阶段的定性表示
1.1.3 先进设计技术的定义与特点
1.1.3.1 先进设计技术的定义 先进设计技术是指融合最新科技成果，适应当今社会需求变化的， 融合最新科技成果， 先进设计技术 融合最新科技成果 适应当今社会需求变化的， 高级水平的各种设计手段。它包括３个方面。 高级水平的各种设计手段 设计硬件：计算机，计算机的外围设备（I/O设备，如键盘、鼠标、 设计硬件 显示器、绘图机、触觉系统和听觉系统等），网络通信环境等。 设计软件： 设计软件：各种现代设计理论和方法，用于设计开发的工作平台和 通用程序（操作系统，各种标准和支撑软件等），网络通信软件， 帮助设计人员去完成各种设计任务的计算机应用软件等。 设计人员： 设计人员：与设计的软硬件一起组成能协同完成设计任务的人机系 统。设计人员应体现在掌握最新科技知识和运用现代设计工具的 能力上。
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设计领城
销售，设计 制造，服务
设计，制造
产品设计
设计单个产品类型
设计一组产品类型
设计区别
图12 设计流程领域扩展
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图13 大批量定制的设计流程
1.2设计技术的发展过程 过程 1.2.1设计技术五个阶段
标志 事件 简单机械 数学与力学 结合 1847年英国 IME成立 设备密集型 群体手工
要素管理 理财：Finance
资金筹措与使用 Human Resource 人力资源： 组织和人事
Production
图11
MBA必修核心课程
1.1.4 先进设计技术与先进制造技术的关系
从目前机械工程的设计与制造这两个二级学科的研究范围来看,设计与制造都有大、小之分。
“大制造 大制造”是指大量行业的产品生命周期全过程,即将原材料转化 大制造 为可用产品的全部行为过程，包括需求的形成、设计、生产组织、 加工与装配、测试、改进等环节。 “小制造 小制造”是指产品的机械加工过程。制造技术解决机械零件成 小制造 形、加工与装配的质量、生产效率和经济性的关系问题。 “大设计 大设计”是指对事物发展过程的安排，包括发展的方向、程序、 大设计 细节及达到的目标。产品设计过程贯串于产品的生命周期。 “小设计 小设计”是指从明确产品设计任务到编制技术文件的工作过程。 小设计 设计技术解决机械产品的功能、结构、造型和经济性的关系问题。
类型
传统设计技术
现代设计技术
应用 沿袭下来通常使用的 现在这个时代推广应用的中级 正在研究并开始试用的 情况 初级水平的设计技术 水平的设计技术 高级水平的设计技术 基本 个体手工，类比，试 对设计对象和设计过程的认识 特征 凑，经验数学公式， 从特性上升到共性。研究创造 有极大的局限性。设 与设计思维过程本身的规律， 计工作周期长，效率 设计准则涉及的领域拓宽：强 低。设计理论主要是 度、摩擦学、可靠性、造型。 揭示设计对象(专业产 产品结构设计的计算和绘图实 品)的内在机理，未能 现了自动化，但大量非图形的 将设计本身作为一门 特征尚未实现自动化。 学科来研究。 把对象置于“人-机-环境” 大系统中，不盲目追求自 动化。屏幕上的三维图形 可以直接与人脑中的构思 接轨。几乎在产品设计全 过程内都引入了计算机技 术和现代科技成果。将会 实现设计过程中各计算机 支持系统间的集成。
设计技术
桥梁 设计 道路 设计
室内 设计
环境 设计
园林 设计
图8 设计按专业部门的分类 ——几乎涉及到人类活动的全部领域
☆一项工程的整个过程也是一项设计需要考虑的全部过程。设计不能代替工程的其余阶段，但先进的设计技术措 先进的设计技术措 施必须贯串于工程的各个阶段。如图所示。 施必须贯串于工程的各个阶段
群
处理方法及 设备技术群
工程设计
制造
技术群
⑴产品设计技术: CAD,CAE,OD,ID ⑵DFX ⑶工艺过程设计技 术: CAPP,CAAD,VM ⑷其它技术: CD,CAM,RP
相 关 支 撑 技 术 群 硬支撑环境
计算机硬件及外围设备，各种物流设备
软支撑环境
各种计算机软件，各种标准、法规
信息高速公路，计算机网络及工程数据库
系统管理
⑴
物料处理方法和技术: 冶炼,轧钢,铸,冲,锻,焊,热
切削,特种,纳米加工,清洁化
⑵物料处理设备和技术: NC/CNC/DNC/FMC/FMS 机器人,立体仓库,设备维修
相 关 支 撑 技 术 群 物料
制造
LP,AM,TQM,MIS,MRPⅡ
技术群
先进 制造技术 AMT
相 关 支 撑 技 术
生产 劳动分散型 劳动密集型 方式 设计 个体手工 特征 个体手工
个体采用CA 群体采用网络
纸、笔、算 图纸、笔、 设计 盘 绘图尺 工具
手册、计算尺、电子计算器、 ICAD系统， IICAD系统， 图板、丁字尺、CAD系统 绘图仪 IIICAD系统
∧
1.2.2 设计技术三大类型
B
Table 4
先进设计技术
1.1.3.2 先进设计技术的特点
先进设计技术的“先进 先进”，是指在设计活动中，由于融入新的科技 先进 成果，特别是计算机技术和信息技术的成果，从而使产品在性能、 质量、效率、成本、环保、交货时间等方面，达到明显高于现有 产品，甚至创新的水平。
(1)效益 指既快又好地为机械制造系统提供信息。 效益 (2)相对 指以立足国情能否提高竞争力来确定我国先进 相对 设计技术的概念。 (3)动态 指“先进”的概念要随国内外技术进步大环境 动态 的变化进行修改。 (4) 面广 指先进设计技术面对的不仅是机械制造业，因 为其研究开发项目都是由市场需求启动的。