现代设计理论与方法
现代设计理论与方法（最终版）
现代设计理论与方法（最终版）现代设计理论与方法(最终版)现代设计目标：缩短产品设计周期；提高产品质量；降低生产成本。
T缩短产品设计周期Q--提高产品质量C--降低其成本2、传统设计法特点：静态的、经验的、手工式的、（近似计算）现代设计法特点：动态的、科学的、计算机化的、（精确计算）3、现代设计理论与方法的发展分为：（1)直觉设计阶段（2)经验设计阶段（3)半理论半经验设计阶段（4)现代设计阶段4、系统－执行特定功能而达到特定目的，相互联系，相互作用的元素。
具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。
5、系统化设计的特征：由上而下、由总到细。
基本方法：系统的分析和综合。
6、黑箱法定义：把系统看成是一个不透明的，不知其内部结构的“黑箱”，在不打开黑箱的前提下，利用外部观测，通过分析黑箱与周围环境的信息联系,了解其功能的一种方法。
根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。
7、系统化设计的步骤：8、评价的目标内容：（1)技术评价目标可行性，创造性，可靠性（2)经济评价目标成本，利润，市场潜力（3）社会评价目标社会效益和影响9、技术-经济评价法（a)技术价Wt :Wt=(Piqi)/Pmax （Pi-各技术评分值；qi-加权系数；Pmax-最高分值5分或10分）（b)经济价Ww：Ww=Hi/H=0、7Hz/H （Hi-理想成本；H-实际成本）（c)技术-经济综合评价：均值法：W=（Wt+Ww)/2 双曲线法：W= (Wt、Ww )10、产品价值 V=F/C ( F-功能 C-成本)11、寿命周期成本（要会画出它的曲线图，并做分析）C=C1+C2 C1-生产成本 C2-使用成本12、提高V途径（分5种情况讨论）F ↑ /C → =V ↑ 功能F → /C ↓ =V ↑ 成本F ↑ /C ↓ =V ↑ 功能、成本F ↑↑ /C ↑ =V ↑ 功能F ↓ /C ↓↓ =V ↑ 成本第二章机械优化设计1、优化设计的数学模型统一形式描述：min f(x)x=[x1,x2,………xn]T s、t、gi(x)<=0 i=1,2,3…mhj(x)=o j=1,2,……n(p（k）s（k） x（k）第K步迭代点α（k）第K步迭步长 s（k）第K步迭代方向3、终止准则：（1）点距准则：(2)下降准则：(3）梯度准则：4、一维搜索方法: 对一维（也称一元或单变量）目标函数f(x)寻求其最优解x*的过得程称为一维优化，所使用的方法称为一维优化方法。
现代设计理论与方法
现代设计理论与方法现代设计理论与方法是指在当代社会背景下，对设计活动进行系统化、科学化地研究和总结的理论和方法。
随着科技的不断发展和社会的不断进步，现代设计理论和方法也在不断地完善和更新。
本文将从现代设计理论的发展历程、设计方法的创新以及未来发展趋势等方面进行探讨。
首先，现代设计理论的发展经历了从传统到现代的转变。
传统设计理论注重技艺和经验的积累，而现代设计理论更加注重科学化、系统化的研究。
现代设计理论不仅关注设计的外在表现，更注重设计背后的思维和理念。
例如，人机交互设计理论的提出，将人的需求和心理因素融入到设计中，使得设计更加贴近用户的实际需求。
其次，现代设计方法的创新是现代设计理论发展的重要方面。
传统的设计方法往往是基于经验和惯例，而现代设计方法更加注重科学化和系统化。
例如，用户体验设计方法的提出，通过科学的调研和分析，使得产品的设计更加符合用户的实际使用需求，提高了产品的市场竞争力。
此外，现代设计理论和方法的发展也受到了跨学科的影响。
现代设计不再局限于单一学科，而是涉及到多个学科的交叉融合。
例如，设计思维理论的提出，将设计的思维方式和方法论引入到其他学科领域，促进了不同学科之间的交流和合作。
最后，展望未来，现代设计理论和方法将继续朝着多元化、系统化、科学化的方向发展。
随着人工智能、大数据等新技术的不断发展，设计将更加注重个性化、定制化的需求，而设计方法也将更加注重数据驱动和智能化。
总之，现代设计理论与方法的发展是一个不断创新和完善的过程。
在未来的发展中，我们需要不断地学习和探索，将现代设计理论和方法应用到实际的设计实践中，推动设计领域的进步和发展。
希望本文能够对现代设计理论与方法有所启发，促进设计理论与实践的结合，推动设计领域的繁荣发展。
现代设计理论与方法第7章反求工程设计
验证和评估。
反求工程设计的流程
1 2
数据采集
利用测量、扫描等技术手段获取产品实物数据。
数据处理
对采集的数据进行预处理、降噪、拼接等操作， 得到完整、准确的数据。
3
逆向建模
利用反求工程软件进行逆向建模，生成三维模型。
反求工程设计的流程
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设计需求和创意， 进行产品的创新设计。
03 反求工程设计的方法与流 程
反求工程设计的方法
逆向建模
通过测量和扫描等手段获取产品实 物数据，然后利用反求工程软件进
行逆向建模，生成三维模型。
创新设计
在逆向建模的基础上，结合设 计需求和创意，进行产品的创 新设计。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优 化等方面的设计，提高产品的 性能和品质。
快速原型制造
现代设计理论与方法第7章反求工 程设计
目录
• 反求工程设计概述 • 反求工程设计的基本原理 • 反求工程设计的方法与流程 • 反求工程设计案例分析 • 反求工程设计的挑战与展望
01 反求工程设计概述
反求工程设计的定义与特点
反求工程设计的定义
反求工程设计是指通过分析、研究已有的产品或模型，获 取其设计参数、设计思想和制造技术，进而开发出相似或 新的产品的一种设计方法。
快速原型制造
利用快速原型制造技术，将设计模型转化为 实物模型，进行验证和评估。
优化设计
对产品进行结构优化、性能优化等方面的设 计，提高产品的性能和品质。
设计评估与改进
对实物模型进行测试和评估，根据评估结果 进行设计改进和优化。
反求工程设计的软件工具
现代设计理论与方法
§2机械设计的流程和特点（续）
机械设计的本质：
图
0-6
是功能到结构
机 械
的映射过程，是技
设 计
术人员根据需求进
作 业
行构思、计划并把流源自程设想变为现实可行
图
的机械系统的过程。
武汉理工大学智能制造与控制研究所
§2机械设计的流程和特点（续）
❖机械设计具有个性化、抽象性、多解性的 基本特征，如图0-7所示：
§3.2成型期
❖欧洲
1962年，在伦敦举行了第一届设计方法会议，主要围绕系统设计方法研 究，探讨设计过程的全面管理的系统方法和用于设计过程的系统技术。
1968年，在英国，The Design Council成立。
❖美国
1968年，在美国波士顿的MIT举行了“环境设计与规划中的新方法”会议， 着重探讨设计的复杂性问题，理解设计者如何用传统的设计方法解决设 计问题。
所引起，而80%的修改工作在产品制造阶段或后续阶段陆续 完成。
图0-4 设计与修改成本的比例
武汉理工大学智能制造与控制研究所
§1.1 设计在产品开发中的重要地位(续)
因此，可以得到这样的启示： 在设计越来越显示其重要性的今天，
掌握新的设计思想，应用新的设计方法和 技术，采用新的设计工具，对于提高企业 产品竞争力，具有非常重要的意义。
❖ 日本
1971年，由北乡薰等人编著的“设计工学系列丛书”出版发行，比较全面地论述了设 计方法和技术。
1979年，日本东京大学吉川弘之教授在日本精密机械杂志上发表“一般设计学序说” 一文，提出了一般设计学理论。
§1.1 设计在产品开发中的重要地位(续)
产品设计仅 需整个产品开 发过程中大约 8%的工时成本
现代设计理论与方法优化设计法和创造性设计法
现代设计理论与方法优化设计法和创造性设计法优化设计法是一种通过系统分析、建模和优化算法，以寻求最佳设计或最优解的方法。
它的主要思想是将设计问题转化为一个数学模型，通过对模型进行优化，找到最佳解决方案。
优化设计法以效率和效果最大化为目标，可以应用于各个领域的设计中。
优化设计法的基本步骤主要包括：定义设计目标和限制条件，建立数学模型，选择适当的优化算法，进行优化计算，评估结果并进行调整。
在现代工程设计中，优化设计法被广泛应用于各种领域，如结构设计、产品设计、系统设计等。
通过优化设计法，可以提高设计效率、降低成本、增加产品性能等。
与优化设计法相对应的是创造性设计法。
创造性设计法是一种通过创新和想象来解决设计问题的方法。
它的核心思想是鼓励设计师发散思维，跳出传统思维模式，寻找创新的解决方案。
创造性设计法的基本步骤主要包括：明确设计问题，收集相关信息，进行头脑风暴和联想，生成创意解决方案，评估和改进。
创造性设计法强调灵感、想象和创新，它可以激发设计师的创造力，帮助他们找到具有差异化和独特性的设计方案。
在现代设计中，创造性设计法被广泛应用于各种领域，如艺术设计、工业设计、交互设计等。
优化设计法和创造性设计法在实践中常常相互结合。
优化设计法通过算法和数学模型提供了一种系统化的方法来解决设计问题，而创造性设计法则提供了一种创新的思维方式来激发创造力。
综上所述，现代设计理论与方法包括了优化设计法和创造性设计法。
优化设计法强调效率和效果的最优化，创造性设计法则强调创新和想象力的发扬。
两者可以相互配合，为设计师提供全面的解决方案，提高设计效率和设计品质。
现代设计理论与方法
1.工业产品设计特征：需求特征、创造性特征、程序特征、时代特征2.现代设计方法与传统设计方法相比，主要完成了一下几个方面的转变：（1）产品结构分析的定量化；（2）产品工况分析的动态化; (3)产品质量分析的可靠性化；（4）产品设计结果的最优化；（5）产品设计过程的高效化和自动化3.现代产品设计按其创新程度可分为：开发性设计、适应性设计、变型设计4.现代产品设计的进程：产品规划（决策）、原理方案设计、技术设计、施工设计5.优化设计：借助最优化数值计算方法和计算机技术，求取工程问题的最优设计方案6.优化设计过程：设计课题分析、建立数学模型、选择优化方法、上机计算择优7.优化数学模型三要素:设计变量X、目标函数f（X）、约束条件gu（X）≤0,hv（X）=08.要运用数值迭代法寻找到目标函数的极小值X，这里关键要解决三个问题：如何确定迭代步长a、怎样选定搜索方向S、如何判断是否找到了最优点，以中止迭代9.无约束优化问题采用迭代中止准则：点距足够小、函数下降量足够小、函数梯度充分小10.可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力11.可靠性四要素：研究对象、规定的条件、规定的时间、规定的功能12.失效率：产品工作t时刻尚未失效的产品，在该时刻t以后的下一个单位时间内发生失效的概率13.机械可靠性设计和机械常规设计方法的主要区别：它把一切设计参数都视为随机变量，表现在：零部件的设计应力s是一个随机变量；零件的强度参数c也是一个随机变量14.CAD技术：利用计算机的软硬件辅助设计者对产品进行规划、分析、计算、综合、模拟、评价绘图和编写、技术文件等设计活动15.有限元法定义:基本思想：16.单元分析：连续体离散化后，即可对单元体进行特性分析，简称为单元分析主要工作：选择单元位移模式（位移函数）和分析单元的特性，即建立单元刚度矩阵。
16.有限元法的解题步骤：结构的力学模型简化、单元划分和插值函数的确定、单元特性分析、整体分析（单元组集）17.整体结构的节点力与节点位移之间的关系：18.工业造型的设计基本内容：产品的人机工程设计、产品的形态设计、产品的色彩设计、产品的铭牌、表识、字体等的设计19.反求工程（RE）：也称逆向工程、就是针对消化吸收先进技术的系列分析方法和应用技术的综合的一项新技术。
现代设计理论与方法 课后答案
现代设计理论与方法课后答案
现代设计理论与方法包括以下几个方面：
1. 人机交互设计理论与方法：人机交互设计关注如何使人
与计算机系统之间的交互更加有效、高效和愉悦。
常用的
方法包括用户需求调研、用户界面设计、用户测试和评估等。
2. 用户体验设计理论与方法：用户体验设计关注用户在使
用产品或服务时的感受和满意度。
常用的方法包括用户调研、用户旅程地图绘制、用户故事编写和用户测试等。
3. 设计思维理论与方法：设计思维是一种以人为中心的创
新方法，通过观察、洞察、理解和提出解决方案来解决问题。
常用的方法包括问题定义、创意生成、原型制作和测
试验证等。
4. 可持续设计理论与方法：可持续设计关注如何在设计过
程中考虑环境、社会和经济的可持续性。
常用的方法包括
生命周期评估、材料选择、能源效率和循环利用等。
5. 创新设计理论与方法：创新设计关注如何通过创造性思
维和方法来提供新的解决方案。
常用的方法包括设计思维、设计工作坊、创意技术和设计策略等。
6. 数据驱动设计理论与方法：数据驱动设计关注如何通过
数据分析和用户行为来指导设计决策。
常用的方法包括用
户行为分析、A/B测试、数据可视化和用户反馈分析等。
7. 敏捷设计理论与方法：敏捷设计是一种以快速迭代和团队合作为核心的设计方法。
常用的方法包括敏捷开发、原型制作、用户反馈和迭代设计等。
以上是现代设计理论与方法的一些常见内容，具体的课后答案可能会根据具体的课程内容而有所不同。
现代设计理论与方法-优化设计.ppt
若只有选择和交叉，而没有变异，则无法在 初始基因组合以外的空间进行搜索，使进化过 程在早期就陷入局部解而进入终止过程，从而 影响解的质量。为了在尽可能大的空间中获得 质量较高的优化解，必须采用变异操作。
可见，这是一个三维非线形规划问题。为了
简化问题，可根据等式约束条件消去一个设计变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量：
h = 3 /（ l ·w）
则该问题从原来的三维问题转化为二维问题。
4．建立数学模型的一般过程 1）分析设计问题，初步建立数学模型 即使是同一设计对象，如果设计目标和设计
条件不同，数学模型也会不同。因此，要首先弄 清问题的本质，明确要达到的目标和可能的条件， 选用或建立适当的数学、物理、力学模型来描述 问题
交叉体现了自然界中信息交换的思想。交叉 有单点交叉、多点交叉、还有一致交叉、顺序 交叉和周期交叉。单点交叉是最基本的方法， 应用较广。它是指染色体切断点有一处，例：
A:101100 1110 101100 0101
B : 001010 0101001010 1110
（3）变异 (Mutation Operator)
3．约束条件 1）概念 为产生一个可接受的设计，设计变量本身或
相互间应该遵循的限制条件，称为约束条件。
2）表示方法
约束条件一般可表示为设计变量的不等式约束函数 形式和等式约束函数形式，即
gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≤0 或者 gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≥0
现代设计理论与方法
现代设计理论与方法现代设计理论与方法是指在当代社会背景下，对设计理论和方法进行深入研究和探索，以适应社会发展和人们需求的不断变化。
现代设计理论与方法的发展，不仅是对传统设计理论的继承和发展，更是对当代设计实践的指导和支撑。
在当今社会，设计已经不再局限于产品、图案等传统领域，而是涉及到更广泛的社会、文化、环境等方面，因此，对现代设计理论与方法的研究显得尤为重要。
首先，现代设计理论与方法需要紧跟时代潮流，不断吸纳新的理论观念和方法技巧。
随着科技的发展和社会的进步，人们对设计的需求也在不断变化，因此，设计理论和方法必须与时俱进，不断更新。
例如，随着数字化技术的飞速发展，虚拟现实、人工智能等新技术的应用已经成为设计的重要方向，设计师需要不断学习和掌握这些新技术，将其运用到实际设计中，以满足人们日益增长的需求。
其次，现代设计理论与方法需要注重跨学科交叉融合，打破学科壁垒，实现多领域的交流与合作。
在当今社会，许多复杂的问题需要跨学科的综合解决方案，设计理论与方法也不例外。
设计师需要借鉴心理学、社会学、人类学等其他学科的知识，以更好地理解用户的需求和行为，从而设计出更符合人们心理和社会习惯的作品。
同时，设计师之间也需要进行跨学科的交流与合作，共同探讨解决方案，实现设计理念的多元化和丰富化。
再次，现代设计理论与方法需要注重可持续发展和环保设计。
随着全球环境问题日益凸显，设计师们需要思考如何通过设计理论和方法来促进可持续发展和环保设计。
在产品设计中，要注重材料的选择和再利用，减少对环境的污染；在建筑设计中，要注重节能减排，提高建筑的环保性能。
只有将可持续发展理念融入到设计理论和方法中，才能更好地满足人们对美好生活的向往，同时不损害环境的可持续发展。
最后，现代设计理论与方法需要注重文化传承和创新。
设计不仅是对功能的追求，更是对文化的传承和创新。
在设计理论和方法中，需要注重对当地文化的理解和传承，将传统文化元素融入到现代设计中，使设计作品更具有文化底蕴和时代特色。
现代设计理论与方法
现代设计理论与方法第一章1现代设计理论与方法是一门基于思维科学、信息科学、系统工程、计算机技术等学科，研究产品设计规律、设计技术和工具、设计实施方法的工程技术科学。
2设计的概念，广义概念是指对发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节及达到的目标。
狭义概念是指将客观需求转化为满足需求的技术系统（或技术过程）的活动。
3设计的含义:为了满足人类与社会的功能要求，将预定的目标通过人们创造性思维，经过一系列规划、分析和决策，产生载有相应的文字、数据、图形等信息的技术文件，以取得最满意的社会与经济效益，这就是设计。
4设计的特征：需求特征、创造性特征、程序特征、时代特征。
5设计的四个发展阶段：直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶、现代设计阶6现代设计与传统设计的区别：传统设计：以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。
传统设计方法基本上是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法。
现代设计：是一种基于知识的，以动态分析、精确计算、优化设计和CAD为特征的设计方法。
7现代设计方法与传统设计方法相比，主要完成了以下几方面的转变:1）产品结构分析的定量化；2）产品工况分析的动态化；3）产品质量分析的可靠性化；4）产品设计结果的最优化；5）产品设计过程的高效化和自动化。
8现代产品设计按其创新程度可分为：开发性设计、话应性设计、变形设计三种类型。
第二章1功能分析组合方法：求总功能（黑箱法）分功能求解方法（调查分析法、创造性方法、设计目录法）原理解组合（形态分析法）第三章1创造技法:（一）集体激智法：（专题会议法，德尔菲法，635法）通过多人的集体讨论和书面交流，互相启迪，并发灵感，进而引起创造性思维的连锁反应，形成综合创新思路的一种创新技法。
（二）提问追溯法：（奥斯本提问法，阿诺尔特提问法，5W-1H提问法）是通过对问题进行分析和推理来扩展思路，或将复杂的问题加以分解，找到各种影响因素，从而扎到问题的解决方案的一种创造性技法。
现代设计理论与方法。
• 现代设计在工程设计中的应用具有以下特点：
• (1) 充分应用计算机、计算技术、应用数学和力 学等学科的新成就；
• (2) 在设计思想的现代化、 设计理论的科学化、 设计过程的智能化、设计手段的自动化、设计评 价的定量化等方面，已经吸收了现代科学技术的 最新成果，呈现出新的发展态势；
• (3) 现代设计理论与方法在工程机械领域的推广 和应用，必将极大地促进工程机械产品设计的现 代化，从而促进工程机械产品的现代化。
反求工程设计
本方法是消化吸收并改进国内外先进技术的一 系列工作方法和技术的总和。通过实物或技术资料 对已有的先进产品进行分析、解剖、试验，了解其 材料、组成、结构、性能、功能，掌握其工艺原理 和工作机理，以消化仿制、改进或发展、创造新产 品的一种方法和技术。
反求工程设计的流程示意：产品样件→数据采 集→数据处理CAD/CAE/CAM系统 →模型重构→制 造系统→新产品。
计机理以及关键零部件的设计研究，并随着经验 的积累，以及设计与工艺的结合的设计，称为传 统设计或者常规设计。
传统设计以经验为基础，运用力学、数学等 公式，图表等作为设计依据，通过经验公式或类 比的方式进行设计。
现代设计
继承了传统设计的精华，吸取了当代科技成果 和计算机技术。 与传统设计相比，主要完成了一下转变：
优化设计
优化就是采取措施不断改进当前的状态或过程， 其核心是达到改进的目的。
优化包含很多方面，主要是根据所需要求进行 优化，比如提升性能、降低成本、轻量化等，或者 需要进行材料或者结构等方面的改进优化。
优化设计是综合各方面的因素、指标、约束等 产生一个最优的设计方案。可用于方案选择、参数 匹配及优选、结构设计、机构设计及系统设计等方 面。
现代设计理论与方法
现代设计理论与方法
现代设计理论与方法是指在当代社会背景下，对设计理论和方法进行研究和探讨，以适应当代社会的需求和发展趋势。
现代设计理论与方法的研究，旨在提高设计的科学性、系统性和创造性，促进设计的创新和发展。
首先，现代设计理论强调以人为本。
在现代社会，设计不再是简单地满足功能
需求，而是要充分考虑人的感受、习惯、文化背景等因素，注重人性化设计。
因此，现代设计理论强调人与设计之间的互动关系，提倡用户参与设计的过程，以确保设计更加贴近用户的需求。
其次，现代设计方法注重跨学科融合。
在当代社会，知识的边界日益模糊，跨
学科融合成为设计领域的一个重要趋势。
现代设计方法强调不同学科之间的交叉合作，借鉴其他学科的理论和方法，以促进设计的创新和发展。
例如，生物学、心理学、社会学等学科的知识都可以为设计提供新的思路和方法。
此外，现代设计理论与方法强调可持续发展。
在全球范围内，可持续发展已成
为一个重要的发展理念。
现代设计理论与方法要求设计不仅要满足当代的需求，还要考虑对未来世代的影响。
因此，现代设计方法强调环保、节能、资源循环利用等可持续发展的理念，提倡设计与自然的和谐共生。
总的来说，现代设计理论与方法是一个不断发展和完善的领域，它不仅关注设
计的外在表现，更注重设计背后的理论和方法。
通过对现代设计理论与方法的研究和探讨，可以促进设计的创新和发展，推动设计行业朝着更加科学、人性化、跨学科、可持续的方向发展。
希望设计师们能够不断学习和探索，为现代设计理论与方法的发展做出贡献。
现代设计理论与方法(硬盘版)
产品设计的目的是构造能够实现规定功能的产品。如果产品不具备要求的功能，设计就失去价值。因此满足功能是各类 产品设计的必要原则。
1.3.2 质量保障原则
保证质量是产品设计的重要原则。产品质量主要由性能和可靠性决定，因此这类原则主要包括：
(1)性能指标。指产品的各类技术指标，如机床加工精度、传动系统运动精度，电视机分辨率等。先进的技术指标是实 现高质量产品的前提。
色设计 (9)模糊设计 (10)面向对象的设计
(11)工业造型设计
2）计算机辅助设计技术
（1）有限元法 （2）优化设计 （3）计算机辅助设计 （4）模拟仿真与虚拟设计 （5）智能计算机辅助设计
（6）工程数据库(PDM)
3）可信性设计
（1）可靠性设计 （2）安全设计 （3）动态设计 （4）防断裂设计（5）抗疲劳设计 （6）减摩耐磨设计 （7）防腐 蚀设计（8）健壮设计 （9）耐环境设计 （10）维修设计和维修保障设计 （11）测试性设计 （12）人机工程设计
现代设计理论与方法
第 1 章 现代设计技术概论
1.ห้องสมุดไป่ตู้ 现代设计的特征
现代设计是传统设计的深入、丰富和完善，而非独立于传统设计的全新设计。虽然目前对现代设计尚无确切定义，但可 从以下特征来理解。
⑴ 以计算机技术为核心
这是现代设计的主要特征。计算机技术的飞速发展对设计产生了巨大影响，表现为以下几方面：
①设计手段的更新 计算机技术推动了设计手段从“手工”向“自动”的转变。
2
第 2 章 价值工程 2.1 价值工程的原理
价值工程是一项科学的管理方法，它用技术与经济相结合的科学方法，研究产品（系统或服务）的功能与生产成本的 关系，达到以最低成本取得必要的功能效果。
现代设计理论与方法 优化设计法和创造性设计法
一个是快要死的老人。 有一个医生，他曾救过你的命。 还有一个女人/男人，她/他是那种你做梦都 想嫁/娶的人。
但你的车总共只能坐两个人，你会如何选择？请解 释一下你的理由。
10.1
系统化设计
所谓系统就是具有特定功能的、相互间有联
系的许多要素构成的一个整体。根据需要，系统
可以进一步划分为子系统和系统单元。
1、定义 系统化设计法是把设计对象看作一个完整的 技术系统，然后用系统工程方法对系统各要素进 行分析和综合，使系统内部协调一致，并使系统
与环境相协调，以获得整体最优化设计。
10.1
系统化设计
3、功能分析法的设计步骤 1）总功能分析 黑箱法（Black Box）
系统对环境的影响
输 入
黑箱
（待设计的技术系统）
输 入
环境对系统的影响
10.1
系统化设计
3、功能分析法的设计步骤 1）总功能分析 黑箱法（Black Box）
例如：拉伸
物理功能元、逻辑功能元、数学功能元
10.2
10.２.1 创造力
创造性设计
创造力是多种能力、个性和心理特征的综合
表现，包括观察能力、记忆能力、想象能力、思
维能力、表达能力、自我控制能力、文化素质、 理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。
10.2.2
1.思维
创造性思维
人脑对客观事物间接的和概括的反映，它 既能动的反映客观世界，又能动的反作用于 客观世界。 人脑对客观事物进行分析、综合、判断、 推理的活动过程。
实 质
突破
从“逻辑的中断”到“思想上的 飞跃”，孕育出新观点、新理论、 新方案。
现代设计理论与方法绪论
现代设计理论与方法绪论一、概念定义二、发展历程现代设计理论与方法的发展可以追溯到19世纪末的工艺美术运动和包豪斯学派。
工艺美术运动提倡将艺术与生活相结合，推崇手工艺制品的设计与生产。
而包豪斯学派则提倡以功能为导向的设计，强调形式的简洁、功能的实用和工艺的精湛。
这两个运动对现代设计理论与方法的形成起到了重要的推动作用。
随着科学技术的进步和社会的发展，设计的应用领域越来越广泛，设计问题的复杂性与多样性也日益增加。
为了更好地解决设计问题，设计理论也在不断发展。
20世纪中期，由一系列设计学家和学者所推崇的“人机环境一体化”理论被广泛接受，并为现代设计理论与方法的发展奠定了基础。
之后，半导体技术和信息技术的突破，使得设计方法得以形成和应用。
三、研究内容1.创新思维方法：包括系统思维、设计思维、创新思维等方法，旨在激发设计师的创造力，解决复杂的设计问题。
2.设计过程与方法：包括设计方法学、设计流程、设计项目管理等方面的研究，旨在提高设计工作的效率和质量。
3.人机交互设计：研究如何使人与机器之间的交互更加自然、高效和人性化，涉及到用户体验设计、界面设计等方面。
4.可持续设计：研究如何通过设计来保护环境，提高资源利用效率，并减少对环境的负面影响。
5.社会与文化因素的影响：研究不同文化和社会背景下的设计需求和设计思维方式，以及如何将社会文化因素融入设计过程。
6.数据驱动设计：利用现代信息技术和数据分析方法来指导设计决策，提高设计方案的科学性和有效性。
四、总结现代设计理论与方法是现代设计领域中的理论体系和实践方法，旨在引导设计师进行创新和解决实际问题。
其发展经历了工艺美术运动和包豪斯学派的推动，以及科学技术的进步和社会的需求的推动。
其研究内容包括创新思维方法、设计过程与方法、人机交互设计、可持续设计、社会与文化因素的影响以及数据驱动设计等方面。
通过研究现代设计理论与方法，可以提高设计工作的效率和质量，推动设计行业的发展。
现代设计理论与方法
现代设计理论与方法现代设计理论与方法是设计领域中的重要理论体系，它涵盖了设计的基本概念、原则、方法和技术，对于指导设计实践具有重要的指导意义。
现代设计理论与方法的研究和应用，不仅可以提高设计的科学性和艺术性，还可以促进设计产业的发展和创新。
本文将从现代设计理论与方法的基本概念、主要原则和实践方法等方面进行探讨，以期为设计师提供一定的参考和借鉴。
首先，现代设计理论与方法的基本概念是指在当代社会条件下，对设计活动的基本认识和理解。
现代设计理论强调设计的综合性和系统性，强调设计的目的性和实用性，注重设计的创新性和可持续性。
现代设计方法则强调设计的科学性和系统性，注重设计的过程管理和质量控制，倡导设计的参与性和协作性。
因此，现代设计理论与方法的基本概念是以人为本，注重实践，追求创新，追求效益。
其次，现代设计理论与方法的主要原则包括整体性原则、系统性原则、创新性原则和可持续性原则。
整体性原则是指设计应该从整体出发，注重各要素之间的协调和统一，追求整体效果的完美。
系统性原则是指设计应该从系统出发，注重设计的结构和功能的有机结合，追求系统的稳定和健康。
创新性原则是指设计应该具有创新意识和创新精神，注重设计的独特性和前瞻性，追求设计的新颖和突破。
可持续性原则是指设计应该具有可持续发展的意识和责任，注重设计的环境友好和资源节约，追求设计的持久和稳健。
最后，现代设计理论与方法的实践方法包括市场调研、用户需求分析、创意设计、工程设计和生产制造等环节。
市场调研是指通过调查和分析市场需求和竞争状况，为设计提供可靠的市场依据和预测。
用户需求分析是指通过调查和分析用户的需求和偏好，为设计提供可靠的用户依据和指导。
创意设计是指通过头脑风暴和设计思维，进行设计创意和概念的生成和筛选。
工程设计是指通过工程原理和技术手段，进行设计方案和结构的优化和完善。
生产制造是指通过工艺流程和生产设备，进行设计产品的生产和加工。
综上所述，现代设计理论与方法是设计领域中的重要理论体系，它涵盖了设计的基本概念、原则、方法和技术，对于指导设计实践具有重要的指导意义。
1现代设计理论与方法
现代设计理论与方法学生姓名：学号：指导老师：班级：摘要本文主要介绍现代设计理论及方法：优化设计，并运用实例进行简要说明现代优方法。
一、现代设计理论及方法概述现代设计是以知识为基础的，以知识获取为中心，设计是知识的物化，新设计是新知识的物化。
现代设计中的每个设计，总是由许多不同利益方合作来完成的，对产品也应当有一种广义的理解：产品也可以是一个过程，一个软件或一个组织结构。
现代设计方法是以设计产品为目标的一个总的知识群体的总称。
它运用了系统工程，实行人、机、环境系统一体化设计，使设计思想、设计进程、设计组织更合理化、现代化，大力采用许多动态分析方法，使问题分析动态化，实际进程、设计方案和数据的选择更为优化，计算、绘图等计算机化。
所以人们常用动态化、优化、计算机化概括其核心内容。
二、优化、优化设计和机械优化设计的含义1、优化是从处理各种事物的一切可能的方案中，寻求最优的方案。
优化的原理与方法，在科学的、工程的和社会的实际问题中的应用，便是优化设计。
2、常用优化设计方法：单变量方法，无约束问题搜索方法，有约束问题搜索方法，现代优化方法。
3、现代优化方法：遗传算法的提出遗传算法简称GA（Genetic Algorithm），最早由美国Michigan 大学的J. Holland教授提出（于上世纪60-70年代，以1975年出版的一本著作为代表）,模拟自然界遗传机制和生物进化论而成的一种并行随机搜索最优化方法。
遗传算法是以达尔文的自然选择学说为基础发展起来的。
遗传算法将“优胜劣汰，适者生存”的生物进化原理引入优化参数形成的编码串联群体中，按所选择的适应度函数并通过遗传中的选择、交叉及变异对个体进行筛选，使适应度高的个体被保留下来，组成新的群体，新的群体既继承了上一代的信息，又优于上一代。
这样周而复始，群体中个体适应度不断提高，直到满足一定的条件。
遗传算法的算法简单，可并行处理，并能到全局最优解。
4、遗传算法的应用领域（1）函数优化（2）组合优化（3）生产调度问题（4）自动控制（5）机器人（6）图像处理遗传算法的应用步骤对于一个需要进行优化的实际问题，一般可按下述步骤构造遗传算法：第一步：确定决策变量及各种约束条件，即确定描述个体的变量X和问题的解空间范围；第二步：建立优化模型，即确定目标函数的类型及数学描述形式或量化方法。
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第一章
1现代设计理论与方法是一门基于思维科学、信息科学、系统工程、计算机技术等学科，研
究产品设计规律、设计技术和工具、设计实施方法的工程技术科学。
2设计的概念，广义概念是指对发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节及达到的目标。
狭义概念是指将客观需求转化为满足需求的技术系统（或技术过程）的活动。
3设计的含义:为了满足人类与社会的功能要求，将预定的目标通过人们创造性思维，经过一系列规划、分析和决策，产生载有相应的文字、数据、图形等信息的技术文件，以取得最满意的社会与经济效益，这就是设计。
4设计的特征：需求特征、创造性特征、程序特征、时代特征。
5设计的四个发展阶段：直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶、现代设计阶
6现代设计与传统设计的区别：
传统设计：以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。
传统设计方法基本上是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法。
现代设计：是一种基于知识的，以动态分析、精确计算、优化设计和CAD为特征的设计方
法。
7现代设计方法与传统设计方法相比，主要完成了以下几方面的转变:
1）产品结构分析的定量化；2）产品工况分析的动态化；3）产品质量分析的可靠性化；4）产品设计结果的最优化；5）产品设计过程的高效化和自动化。
8现代产品设计按其创新程度可分为：开发性设计、话应性设计、变形设计三种类型。
第二章
1功能分析组合方法：求总功能（黑箱法）分功能求解方法（调查分析法、创造性方法、设
计目录法）原理解组合（形态分析法）
第三章
1创造技法:（一）集体激智法：（专题会议法，德尔菲法，635法）通过多人的集体讨论和书面交流，互相启迪，并发灵感，进而引起创造性思维的连锁反应，形成综合创新思路的一种创新技法。
（二）提问追溯法：（奥斯本提问法，阿诺尔特提问法，5W-1H提问法）是通
过对问题进行分析和推理来扩展思路，或将复杂的问题加以分解，找到各种影响因素，从而扎到问题的解决方案的一种创造性技法。
（三）联想类比法：（联想发明发，类比发明发，
仿生法，综摄法）通过启发、联想、类比、综合等手段，创造出新的想法，这种创造技法就称联想类比法（四）组合创新法：（性能组合，原理组合，功能组合，结构组合）禾U用事
物间的内在联系，用已有的知识和现有的成果进行新的组合。
从而产生新的方案。
第四章
1优化设计的数学模型三要素：设计变量、目标函数和约束条件设计变量X=[ X i,X2,X3...X n ] ' 目标函数f (X) = f(X l,X2,...X n)
约束条件根据形式不同分为不等式约束和等式约束根据性质分为边界约束(是设计变量的约束)和性能约束(是对原料工时约束)
2数值迭代公式X k^X k-a(k)S(k)(可行性)且满足f(X(k1)) f(X(k))(适用性)
3 一维优化方法：直接法(斐波那契法和黄金分割法)间接法(牛顿法和二次插值法)
无约束优化方法：间接(梯度法、牛顿法、变尺度法、共轭方向法、共轭梯度法) 。
直接法：坐标轮换法、鲍威尔法。
常用的约束优化方法：(直接法)复合形法、可行方向法，(间接法)拉格朗日乘子法和惩罚
函数法
4黄金分割法的算法原理：黄金分割法亦称0.618法。
它是通过对黄金分割点函数值的计算
和比较，不断缩小初始区间得到极小点的一维搜索算法。
黄金分割法的特点每次区间缩小的比率都是相等的为0.618.
5二次插值法的算法原理：二次插值法又称抛物线法，是多项式逼近法的一种，它是利用目
标函数在单峰区间的两个端点和其间一点( 3个点)，构成一个与目标函数相接近的二次插
值多项式，以该多项式的极小点作为新的中间插入点，进行区间缩小的一维搜索算法。
6梯度法的基本思想：以迭代点的负梯度方向作为每次迭代的搜索方向，直至找到极小点。
7变尺度法与牛顿法、梯度法的区别和联系？
变尺度法的迭代公式X(k °=X(k)_a(k)H(k)'f (X(k))若H(k)=1时是梯度法，若
H(k)二[H(X(k))]」是阻尼牛顿法
8牛顿法的基本思想：在点迭代点X k附近用一个二次函数'X近似的代替目标函数
f X， f X X，然后用X的极小点作为f X的下一个迭代点X k 1。
9牛顿法的迭代公式:
阻尼牛顿法又称修正牛顿法的迭代公式：X (宀)=X (k)-a(k)[H (X(k)旷巧(X (k))
变尺度法的迭代公式：X(k 1)=X(k)_a(k)H(k)lf (X(k))
10惩罚函数法的基本思想：在原目标函数中添加一些与约束有关的项，形成一个新的目标函数(即罚函数)以取代原目标函数，然后用无约束优化方法求新目标函数的最优解惩罚函数法分为内点法和外点法、混合法。
11内点罚函数法与外点罚函数法的区别？
内点法是求解不等式约束优化问题的一种方法，原理是将惩罚函数定义于可行域内，迭代过程在可行域内进行。
外点法是求解等式约束优化问题的一种方法，原理是将惩罚函数定义于可行域外。