第2章系统分析设计方法

Ф7mm
36
系统分析设计法应用举例
解： （1）明确任务要求 （2）功能分析
37
系统分析设计法应用举例
总功能：瓶盖整列，其黑箱模型如图所示
功能分解：
38
系统分析设计法应用举例
（3）功能 元求解
39
系统分析设计法应用举例
（4）系统解
N=8×6×6×3×7=6048种
（5）评价与决策
40
2.4 评价系统
22
2.3功能分析设计法
➢总功能分析---黑箱法
？
3+
=8
输入 黑箱
输出
毛坯
冷却剂 润滑油 驱动能 信号能 启动信号
热量 振动 噪声
机床 （黑箱）
灰尘 温度湿度 地基震动
零件 切屑 耗损的冷却剂 耗损的润滑油 切削功率 自动开动
23
24
2.3功能分析设计法
➢总功能分析---黑箱法
在明确设计任务的基础上进行总功能分析。
分功能和功能元都至少有一种实体解答方案与之对应。
③形成方案：将这些得到的实体解答方案进行组合，形成
多种原理设计方案。
④评价和决策：通过评价和决策确定最优的原理方案。
20
2.3功能分析设计法
分析
综合
评价 决策
设计任务
求总功能
黑箱法
总功能分解 寻求分功能解
原理解组合 评价与决策
功能树 创造性方法
目录法、调查分析法 形态学矩阵
➢2.4.1评价工作的内容 ➢评价目标与目标重要性系数 ➢评价方法
41
2.4 评价系统
导言
评价：即对方案的质量、价值或某一性质作出
说明。 例如方案完成预定功能的程度、外形美观的程度 等。
决策：就是对评价结果或对所提供的某些情况，
根据预定目标作出选择或决定。决策的结果就是 拟采用的方案。
42
2.4 评价系统
+
成本
+
+
-
加工工艺性
+
?
+
维修方便
+
+
-
满足人机工程学要求
+
?
?
总评
5+
3+，0-，2? 2+，2-，1？
由表可以对方案的优劣进行简单的排序：Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ。
51
2.4 评价系统
1）简单评价法—名次计分法
名次计分法：是由一组专家分别对n个方案进行 评价，每人按方案优劣排出名次，名次最高者给n
分，名次最低者给1分，依此类推。最后把每个方 案得到的分数相加，总分最高者为佳。
评价对象评定。 4．将各项指标的价值合成：以便对评价对象做出总体评价。
45
2.4 评价系统
方案1 优
良
中
差
洗净度 √
耗水量
√
外观良
中
差
洗净度
√
耗水量
√
外观
√
成本
√
46
2.4 评价系统
➢评价目标与目标重要性系数
1. 评价目标：又称为评价标准或评价指标，它来 源于设计所要达到的目的。对一般技术系统来 说，评价目标来自对系统提出的要求和工作要 求。 ◦ 评价目标可以多个，组成一个评价的目标系统 ◦ 总评价目标可以分解为一级、二级……子目标， 形成倒置的树状，叫做评价目标树。
16
2.2 技术系统和技术过程
作业对象：在技术过程中接受操作者及技术系统施加
的作用，从而自己的性能和状态产生改变或转换，使 客观需求得到满足的物质称为作业对象。 对所有技术过程而言，作业对象可分为能量、物料和 信息三大类 。
技术过程：使作业对象在一定环境条件下，经过操作
者及技术系统共同施加的作用，以有计划、有目的的 方式产生预期的转变，获得能满足客观需求的结果。
物理效应：力学、液气、电力、光学、热力、核效应等
30
2.3功能分析设计法
物料运送”的解
31
2.3功能分析设计法
➢功能的求解和组合---组合
将各功能元解合理组合，可以得到多个系统原 理解。设计中常利用形态分析法进行功能元解 的组合。 ◦ 引出系统的形态学矩阵，以功能元列为纵坐标， 各功能元的相应解法为横坐标，从每项功能元 中取出一种进行有机组合即可得一个系统解。
A5＋B5＋C2＋D4＋E2—— 液压轮胎式挖掘机
35
系统分析设计法应用举例
瓶盖整列装置的原理方案设计
设计要求：把放置不规则的一堆瓶盖整列 成口朝上的状态并逐个输出。
瓶盖形状和尺寸如图， 重量10g，整列速度为 100个/min,能量为220V 交流电压和高压气，其余 功能要求见下表
Ф30mm Ф25mm
导言
评价的内容：一般包括三个方面，技术评价、经 济评价和社会评价，在方案设计过程中，不论是 定性评价还是定量评价，都要依据技术先进、经 济获利、社会有益的基本原则。
43
2.4 评价系统
导言
技术评价：工作性能指标（效率、功率、精度、 刚度、洗净度等等）、加工装配工艺性、使用维 护性、技术上的先进等。
5
2.1 概述
➢设计的一般进程模式（时间维）
产品规划
设计任务书
方案设计
全部生产图样
原理方案图
施工设计
装配草图
技术设计
6
2.1 概述
➢设计的一般进程模式（时间维）
➢ 产品规划 ◦ 明确所设计系统的目的、任务和要求 ◦ 撰写设计任务书 ◦ 目的：提供设计、评价和决策的依据。
7
2.1 概述
➢设计的一般进程模式（时间维）
10
2.1 概述
➢设计的一般进程模式（时间维）
➢ 方案设计
对新产品进行的功能原理设计，是产品设计工作 的核心。
包括产品的功能分析、功能原理求解、方案的综 合及评价决策，最后得到一个优化的功能原理方案， 并绘制产品的原理方案图或初步总体方案图
11
2.1 概述
➢设计的一般进程模式（时间维）
➢ 技术设计阶段
◦ 功能描述的要求：准确、简洁、合理地抽象，抓住其本 质。
◦ 抽象：抽象的方法是略去次要的特殊的部分，突出技术 系统主要的一般性的功能、要求和限制条件，抓住问题 的核心和任务的本质。例： ①采煤机可抽象为物料的分离和移位设备 ②砸开核桃取出果仁可抽象为分离壳与仁。
25
2.3功能分析设计法
➢功能分析---分解
如何产品规划？
1. 市场需求分析
①消费者对产品功能、性能、质量和数量等的具体要求 ②现有类似产品的销售情况和销售趋势 ③竞争对手在技术、经济方面的优缺点及发展趋向 ④主要原料、配件和半成品的现状、价格及变化趋势等
8
2.1 概述
➢设计的一般进程模式（时间维）
2. 可行性分析 ①技术分析——系统实现的难点和创新点 ②经济分析——成本、性能价格比分析 ③社会分析——产品开发经济效益和社会效益。
13
2.1 概述
14
2.2 技术系统和技术过程
• 技术系统 • 技术对象 • 作业对象 • 功能
15
2.2 技术系统和技术过程
例如，为了获得一定要求的轴类零件，可 通过车削过程来实现。
实现车削过程的实体系统称为技术系统， 它所服务的过程则是技术过程， 毛坯就是作业对象，车床的功能就是毛坯加工成零件
技术设计阶段主要是确定零、部件的结构、材 料和尺寸，使原理方案具体化。
如果从并行设计的思想来考虑，则在技术 方案设计阶段就应该把制造、装配、拆卸、 维修、操作等各阶段的要求也要考虑进来。
12
2.1 概述
➢设计的一般进程模式（时间维）
➢ 施工设计
主要完成产品制造所需的全部图样和技 术文件。包括一些设计说明书、标准件、外 购件等得明细表、验收大纲等
3
2.1 概述
➢特点
将设计看成是由若干个设计要素组成 的一个技术系统，每个设计要素具有独立 性，各个要素间存在着有机的联系，并具 有层次性，所有的设计要素结合后，即可 实现设计系统所需完成的任务。
4
2.1 概述
➢设计的一般进程模式（时间维）
•产品规划阶段 •方案设计阶段 •技术设计阶段 •施工阶段
47
2.4 评价系统
目标树中每个目标的最后一级的分目标作为评价 标准。
48
2.4 评价系统
➢评价方法
人们在长期的工程实践中总结出的评价方法主要包 括简单评价法、评分法、技术－经济评价法、模糊 评价法等。
1）简单评价法 只是对方案作定性的评价和简单的优劣排序，不反 映评价目标的重要性程度和方案的理想程度。主要 包括： ①点评价法 ②名次计分法
49
2.4 评价系统
1）简单评价法—点评价法 点评价法只对方案作粗略评价，采用
“＋”表示行，“－”表示不行，“？” 表示信息不足，以各方案得到的不相符合 的多少来评价方案的优劣。 如表2-6为某种机电产品的粗略评价。
2.4 评价系统
1）简单评价法—点评价法
评价目标
方案
I
II
III
满足功能要求
+
+
9
2.1 概述
➢设计的一般进程模式（时间维）
可行性分析报告的内容： ① 产品开发的必要性、市场调查和预测情况 ② 有关产品的国内外水平及发展趋势 ③ 从技术上预期能达到的水平 ④ 需要解决的关键技术问题 ⑤ 经济效益、社会效益的分析 ⑥ 投资费用及时间进度计划 ⑦ 现有条件下开发的可能性及准备采取的措施
第2 章 系统分析设计方法
➢本章学习内容
2.1 概述 2.2 技术系统和技术过程 2.3 功能分析设计方法 2.4 评价系统
1
2.1 概述