现代设计方法总结

现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。

现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计

一、并行设计

并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响，把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决，以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。并行设计作为现代设计理论及方法的范畴，目前已形成的并行设计方法基本上可以分为两大类:

(l)基于人员协同和集成的并行化。就是把组成与产品方面有关的，针对给定设计任务的专门的、综合性的设计团体(企业)协同起来。

丰田的产品开发过程有四个主要内容：

●一个产生主要设计的概念论文的规划阶段

●同步设计的系统设计阶段

●一个具有设计标准的详细设计阶段

●一个精益生产的样机模具阶段。

●广泛地协调，不仅仅在设计而且还有生产以及销售

●协调从概念到市场完整的项目

●概念创造以及概念支持者

●规格、成本目标、设计以及主要部件选择，确信产品概念精确地被转换为车型的技术细节

●直接地、经常地与设计师以及工程师交流

●建立与顾客直接接触（产品经理办公室实施它自己的市场调查，除了通过市场营销进行的定期市场调查）。

前端设计

设计环节与供应商实现设计的集成

多部门协调研发

以客户为中心

降低批量规模

(2)基于信息、知识协同和集成的并行化。该方法基于计算机网络来实现，各零部件的设计人员通过计算机网络对机电产品进行设计，并进行可制造性、经济性、可靠性、可装配性等内容的分析及时的反馈信息，并按要求修改各零部件的设计模型，直至整个机电产品完成为止。可以采用面向制造(DFM)和面向装配(DFA)的设计方法，涉及CAX技术、产品信息集成(PDM)技术以及与人员协同集成有关的信息技术。

当然，这两种机电产品并行设计方法并不是相互独立的。在实际应用过程中，它们往往是紧密结合在一起的。实例：

并行工程应用于整车项目开发案例研究

在组织机构上，建立一支跨部门矩阵式的开发团队，团队全体成员共同对团队的目的和目标负责，

每一个成员都能理解其职责。它确定团队活动的焦点，包括服务和产品。全体成员相互依赖，在协同环

境中工作，实施信息预发布、设计评审及反馈，定期组织团队会议，进行信息交流、讨论，进行团队决

策，确保团队计划向前推进。结构上可将开发团队划分成若干小组（IPT）。

并行工程所需的体系结构通常由工程设计、质量管理、过程管理、软件环境和生产制造等5个系统组成（见图1）。

一般地，汽车整车产品开发共有4个大的阶段，即策划阶段、设计阶段、样品试制阶段和小批试制

阶段。

并行工程在实施过程中对设计进度和质量控制都可分多级并行循环体，对开发进行协同、配合、

反馈和修改的循环工作。设计部门与技术支持、工艺、质量、制造、销售、计算机仿真和供应商等部门

形成一个大的循环体，各部门内部又有各专业小组之间的小循环体，根据需求不同可建立不同的循环体

（见图2）。

1. 在整车项目开发周期管理中的作用

图3所示为整车开发过程的大计划，纵向列出全部工作内容，横向列出整体开发的时间，在什么

时间完成什么内容，是什么部门完成一目了然。大计划通过各部门充分讨论，达成共识、会签，并经总

经理签字下发。各部门再根据大计划编制各部门更详细的计划，然后按计划并行实施。

从图中可以看出，大部分工作下游部门都提前几个月介入，这是缩短开发周期的关键，即所谓的

并行，而传统的开发流程总是需要上游部门完成后再进行下游部门的工作。

以模、夹具的开发为例，运用并行工程，其与车身工程设计几乎同时进行，从整个计划第4个月

开始介入，在整个开发周期的第22个月完成。而运用串行工程，其在车身工程设计完成后进行，从整

个计划第15个月才介入，在整个开发周期的第34个月才完成。运用并行工程开发时间上节约近36%，

整个产品开发周期可以缩短40%～50%。

设计部门不断预发布、评审、输出，相关部门评审、验证意见和建议不断反馈，然后设计不断更

改，通过预发布和设计评审、修改若干个循环，这样可以把不必要的失误和不足消灭在设计阶段，同时

优化设计。在各系统设计输出评审的时候，相关部门的意见至关重要。在产品开发的早期阶段解决设计

问题，所冒的风险和损失最小。

各系统的设计和预发布评审都需相关部门的工程师参加，反馈意见马上修改。

造型设计，预发布评审需邀请设计部门的领导、设计总师、设计工程师、工艺工程师、模具工程

师、制造工程师和销售人员等。

总布置设计，需邀请车身、底盘、电器以及内外饰各系统工程师、整车安全法规工程师等参与预

发布评审。

小批试制阶段，小批试制是批产前的关键过程，所有的问题必须在此阶段解决，无论是技术性的

还是生产性的问题，设计、工艺、模具、夹具、制造和质量工程师必须全程跟踪，发现问题及时修改、

验证。公告认证、安全气囊匹配验证和ABS匹配验证等的验证工作大都选用这阶段生产的车，因为时

间上可以提前，可并行完成，车况上与量产车非常接近。

总之，在整车开发的各个过程中，相关的部门都是提前渗入、协同工作、及时反馈、及时修改，

使开发全过程方案更改次数减少50%以上，质量达到最佳，为质量的“零缺陷”打下基础。