一百多年来,国内外的设计理论与方法的研究工作者和产品设计工作者为了提高产品的设计质量,对产品的设计理论与方法进行了详细研究,提出了70余种理论与方法(见表1-1)。
表1-1 产品设计理论与方法的种类
这么多的设计理论与方法,会使产品设计工作者,特别是对初次参加设计的科技工作者及正在学习设计方法的大学生和研究生,更是眼花缭乱,无所适从,更使作者感到遗憾的是,近百年来还没有对这数十种理论与方法进行分类,这自然会给产品设计工作者详细了解、掌握和使用这些设计方法增加了困难,因此有必要对它们进行分类。
从科学技术发展的角度看,分类是一项十分重要的工作,它有利于掌握事物内在规律性及其共性和特性,进而有效地利用这些规律及其特点为人类的生产和生活服务。众所周知,化学元素周期表的提出是科学技术领域中一个具有重大意义的分类典例,它不仅揭示了各种化学元素存在的内在规律,还促进了新的化学元素的发现。对产品设计理论与方法进行分类,其意义虽然没有像化学元素周期表这么突出,但其重要性也不容忽视。由于长期以来未对数十种设计理论与方法进行分类,使得相关技术文献对各种设计理论与方法的叙述,存在着零散、无序、孤立、几乎是互无联系的普遍情况,这增加了设计者使用设计方法的困难,就很难在产品设计时对各种设计理论与方法进行细致地和具体地应用。因此,作者于2003年对数十种方法进行了分类[160],并在此基础上,提出了基于系统工程的产品设计总体规划的理论模型和产品的综合设计理论和方法。
如前所述,科学技术工作者已研究并提出了数十种设计方法,但直到现在,还没有对这些方法进行分类。从科学研究的角度出发,为了加深对这些方法的研究,对它们进行分类当然是十分必要的。
图1-10从不同角度对这些设计方法进行了分类。
图1-10 现代机械产品设计理论与方法的分类
按设计思想分:①创新设计;②概念设计;③基于系统工程的设计等。
按设计步骤分:①常规设计过程;②公理化设计过程;③QFD设计过程;④系统化设计过程。
按设计目标分:①功能设计;②普适设计;③全性能优化设计;④产品全功能全性能设计;⑤基于价值工程的设计;⑥为缩短制造周期的设计。
按设计内容分:①方案设计;②机构设计;③结构设计;④参数设计;⑤驱动系统设计;⑥传动系统设计;⑦强度设计;⑧运动学设计;⑨动力学设计;⑩可靠性设计;⑾摩擦学设计;⑿造型设计;⒀基础设计;⒁监测系统设计;⒂控制系统设计;⒃诊断系统设计;⒄工艺设计;⒅容差设计(如加工精度和运动精度等);⒆试验设计等。
按设计方法(狭义的)分:①稳健设计;②优化设计;③智能设计;④虚拟设计;⑤可视化设计;⑥网络设计;⑦并行设计;⑧协同设计;⑨相似性设计;⑩数字化设计;⑾反求设计;⑿改型设计;⒀集成设计;⒁柔性化设计;⒂融合设计;⒃模块化设计;⒄模糊设计;⒅优势设计;⒆计算机辅助设计;⒇快速反应设计等。(www.xing528.com)
组合型设计法是将两种以上单一目标设计法综合在一起对产品进行设计,例如将设计目标、设计内容与设计方法综合在一起对产品进行设计,其中包括:①三次设计;②全生命周期优化设计;③面向产品结构性能的动态设计;④面向产品工作性能的智能设计;⑤面向产品制造性能的可视化设计;⑥QFD设计;⑦1+3+X综合设计;⑧面向产品广义质量的综合设计等。
前面所列举的各种方法都是科学技术工作者提出的,这些方法不是相互对等的,甚至有的设计方法涵盖了另外一种方法,这里没有办法遵照对等的原则加以分类。
通过对产品设计方法的分类,作者所在的团队大大拓展了产品设计的理论和方法,提出和进一步深入研究了下列问题:
1)提出了产品和谐设计的概念及其主要内容。
2)进一步研究了产品深层次设计的内容和方法。
3)提出了产品顶层设计的概念及其主要内容。
4)进一步研究了产品系统化设计的内容和方法。
5)对产品的主要功能、辅助功能和产品的结构性能、使用性能、制造性能进行了详细的分解。
6)扩展了产品动态设计新的内涵。
7)将产品设计的五项目标和要求QCTES拓展为包括指导思想(I)在内的六项目标和要求IQCTES。
8)将产品的设计阶段具体化为3I调研、7D规划、1+3+X具体实施和5A检验等几个阶段,并赋予详细的具体内容。
9)给出了完整性技术系统和非完整性技术系统的理想表达式,产品设计目标、设计内容、设计方法的关联方程式,以及产品使用质量和设计质量的理论表达式。
10)提出了产品综合设计理论与方法及系统化设计理论与方法的新的体系。
上述内容和提法区别于目前一般产品设计方法学的内容的提法,丰富和完善了产品设计方法学的概念和内容,为产品的设计提供更加完整的和具体的理论和方法,对提高产品的设计质量会产生积极的影响。
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