现代设计方法学

技术过程的确定
• （1）根据信息集约和调研预测的资料,分析确定作业对象 及其主要转换要求；
• （2）分析比较传统的现代理论和实践,确定实现主要转换 的工作原理；
• （3）明确实现技术过程的环境和约束条件。环境是与技 术系统发生联系的外界的总和,约束条件包括经济条件、 生产条件、技术条件、社会条件等；
综 合
评价 决策
设计任务
设计要求
求总功能
黑箱法
总功能分解为功能元
功能树
求功能元解
创造性方法 目录法 调查分析法
原理解组合
形态学矩阵法
评价与决策
各种评价方法
最佳原理方案
1.4.1 明确设计要求
表1-1 主要设计要求
设计要求
主要内容
功能要求
功能是系统的用途或完成的任务，包括主要功能、辅助功能和人机功能的分配
1.2.1产品设计的一般过程
• 从产品设计的角度出发，产品设计过程一般可分为: • (1)产品规划（决策） • (2)原理方案设计 • (3)技术设计 • (4)施工设计四个阶段
1.2.2产品设计的类型和一般原则
• 为便于分析理解，一般将产品设计分为以下几种类型。 • （1）开发性设计 • （2）适应型设计 • （3）变参数设计 • （4）测绘和仿制
外观要求 环境适应性要求
包括外观质量和产品造型要求、产品形体结构、材料质感和色彩的总和
指环境在预定的范围内变化时，产品适应程度和范围，如温度、粉尘、电磁干扰、振动等在指 定范围内变动时，产品应保持正常运行
工艺性要求 法规和标准化要求
为保证产品适应企业的生产条件，应对毛坯和零件加工、处理和装配公益性提出要求
使用性能要求
如精度、效率、生产能力、可靠性等指标
工况适应性要求
指工况在预定范围内变化时，产品适应的程度和范围，包括作业对象特征和工作状况等的变化， 如物料的形状、尺寸、理化性质、温度、负载速度等，提出为适应这些变化的设计要求
宜人性要求
系统符合人机工程学要求，适应人的生理和心理特点，使操作简单、准确、方便、安全、可靠。 为此须根据具体情况提出诸如显示和操作装置的选择和布局，防止偶发事故的装置和布局等要 求
引入案例 废水泵装置的原理方案设计
废水泵是污水处理过程中的重要装置之一，根据市场 调研知道旧产品有堵塞的可能，并要求新产品工作可靠性 高、噪声小、可避免气味扩散，按标准系列开发能覆盖全 部使用范围的废水泵系列产品，销售前景最好的是具有如 下规格的泵：流量40 L/s，压力升高1.6 MPa，根据现代 设计方法学基本原理,按这些参数开发和试制废水泵。
要求的，它就构成了该产品的主要功能，简称主功能。为 实现产品主功能服务的、由产品主功能决定的一种手段功 能称辅助功能。主功能和辅助功能称为总功能。
2.功能分析
• （1）总功能分析 • 将设计的对象系统看成是一个不透明的、不知其内部结构
的“黑箱”，只集中分析比较系统中三个基本要素（能量、 物料和信息）的输入输出关系，就能突出地表达系统的核 心问题——系统的总功能。
对应遵守的法规（如安全保护、环境保护法等）和采用的标准以及系列化、通用化、模块化等 提出要求
经济性要求 包装和运输要求 供货计划要求
对研究开发费用、生产成本以及使用经济性提出要求 包括产品的保护、装潢以及起重、运输方面的要求 包括研制时间、交货时间
1.4.2 功能分析
• 1.功能的含义: • 功能是对于某一产品的特定工作能力的抽象化描述。 • 一种产品中必然有一种转换是该产品主要使用目的所直接
设计原则
• 一般来说，产品设计必须遵循以下四个基本原则: • （1）创新原则 • （2）可靠原则 • （3）效益原则 • （4）审核原则
1.3 技术系统及其确定
• 1.3.1技术系统 • 设计的目的是为满足一定的需求。例如,为得到某种复杂
形状的金属零件,可通过编程在加工中心上对坯料进行加 工。坯料是作业对象,加工中心是技术系统,所完成的加工 过程是技术过程。
• （4）确定主要技术过程和其他辅助过程； • （5）根据高效、经济、可靠、美观、使用方便等原则,初
步划定技术系统的边界即工作范围。
图1-1为技术系统的框图
输入
物料M 能量E 信号S
伴出输出
技术系统 （黑箱）
边界
伴生输入
物料M’ 能量E’ 信号S’
图1-1 技术系统与环境
1.3.2信息集约
• 信息集约由企业各部门共同完成,分工如下： • （1）情报部门 • （2）开发部门 • （3）制造部门 • （4）营销部门 • （5）公关部门 • （6）社会部门
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1.1 设计方法学概述
1.1.1 设计方法学的涵义
方法是人类思维的宝贵财富，是搜索科学真理的钥匙。 认识事物、解决问题都需要正确的方法。
设计方法学（Design Methodology）是一门新兴 学科，是现代设计方法的重要组成部分。
设计方法学是一门正在发展和形成的新兴学科，它的定义、 研究对象和范畴等，当今尚无确切的、大家公认的认识，但近 年来它的发展极快，广泛受到各国有关学者的关注。
1.4 方案的系统化设计
• 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，并使系统与环境相互协调，以获得整体最 优设计。
• 功能分析设计法是系统化设计中探寻功能原理方法方案的 主要方法。
原理方案设计步骤如图1-2所示。
分 析
1.1.2 设计方法学的研究内容
• 设计方法学是以系统的观点来研究产品的设计程序、设计 规律和设计中的思维与工作方法的一门综合性学科。它所 研究的内容如下:
• （1）设计 • （2）设计过程及程序 • （3）设计思维 • （4）设计评价 • （5）设计信息管理 • （6）现代设计理论与方法的应用
1.2 产品设计过程与设计原则
1.3.3调研预测
• 调研预测从市场、技术、社会环境及内部四个方面进行。 • 1. 市场调研 • 2. 技术调研 • 3.社会环境调研 • 4. 企业环境调研
1.3.4可行性报告
• 可行性报告一般包括下列内容： • （1）产品开发的必要性和可能性； • （2）该产品目前国内外现状及水平； • （3）确定产品的技术规格、性能参数和约束条件； • （4）提出该产品的技术关键和解决途径； • （5）预期达到的技术、经济、社会效益； • （6）预算投资费用及项目进度、期限。