产品顶层设计的关键内容

顶层设计的具体内容可以根据不同情况和不同要求，按以下三种情况进行考虑：

第一类的顶层设计是在3I的调研基础上制订出产品的7D规划，第5章讨论了产品的3I调研，本章及第6章讨论了设计的7D规划。

第二类的顶层设计为在完成3I调研和7D规划，再完成产品的功能设计，3I调研和7D规划与上面所说的相同，而功能设计的内容在第7章讲述。

第三类的顶层设计是要完成下面四方面的内容：①确定产品设计的理论框架；②拟订产品及其主要零部件的设计流程；③编制产品设计流程的计算机软件；④拟订产品及其主要零部件设计的目的、内容和方法。

下面对第三类顶层设计做较详细的说明。

1.确定产品设计的理论框架

顶层设计首先要确定产品设计基本框架。因为顶层设计是所采用产品设计方法的指导性内容，所以，它必须与所采用的设计方法相适应。本书所采用的设计方法是基于系统工程的综合设计理论与方法，即系统化设计的理论与方法，所以，本书介绍的顶层设计也是以系统化设计的内容为基础。

产品顶层设计是以系统化设计理论与方法为基本框架，它包括产品的3I调研、7D规划、1+3+X实施和5A检验，其中1+3+X的设计内容是设计方法的核心。

2.拟订产品及其主要零部件的设计流程

因为产品顶层设计是产品整个设计的指导性文件，它应该而且必须包括产品及其主要零部件的设计流程。这些流程的基本框架是1+3+X，即先是主辅功能优化设计，接着应是面向产品结构性能的动态设计，面向产品使用性能的智能设计，面向产品制造性能的可视化设计，以及面向产品特殊性能的设计等。

对于具体产品及产品的主要零部件按照这个顺序来规划设计流程。

3.编制产品设计流程的计算机软件(www.xing528.com)

在科学技术进入计算机化、数字化、智能化的今天，在可能情况下，要尽量采用计算机技术来完成产品的各项设计工作，包括顶层设计和系统化设计工作。因此，产品及其主要零部件的设计流程软件是十分必需的。

4.拟订产品及其主要零部件设计的目的、内容和方法

此外，还要制订出产品及其主要零部件的设计目的、设计内容和设计方法，特别是深层次设计的设计理论与方法。前面已经介绍过了，产品深层次的设计即考虑产品的非线性、非稳态、高维、强耦合、不确定、多变量等因素。这在高速旋转机械的设计中是不可缺少的。

我们在一些产品的顶层设计中采用了上述内容和方法。

产品顶层设计是产品设计内容的一个部分，因此，首先也应对产品各个阶段的内容做详细的叙述。

以产品设计内容命名的设计方法多达19种（见图3-2），设计时要对主要设计内容做具体的安排，这是保证产品安全、可靠、经济、有效运行的重要保证，也是争取市场的重要条件。在产品顶层设计和系统化设计过程中都应做详细的考虑。顶层设计和系统化设计要对面向各种设计内容的方法进行理想的组合。

产品设计的主要内容，本书提出的以功能设计、动态设计、智能设计、可视化设计为核心内容的系统化设计，涵盖了绝大部分的设计内容。例如，功能设计包括了方案设计、机构设计、结构设计、系统设计、参数设计等；动态设计包括了运动学设计、动力学设计、强度设计、动态可靠性设计和摩擦学设计等；智能设计包括了监测系统设计、控制系统设计、诊断系统设计等；制造与装配过程可视化设计包括了容差设计、试验设计和工艺设计等。因此，提出的系统化设计具有较大的普遍性和较好的适用性。

十分自然，产品设计可以在较大范围内，考虑设计中应该考虑的产品综合质量的问题，或其他方面的特殊问题，这样就能相对较多地或较全面地反映用户对产品设计综合质量的各方面要求。系统化设计可分为一般系统化设计和深层次的系统化设计两类。一是以线性理论为基础的一般系统化设计，二是以非线性理论为基础的深层次的系统化设计。

图3-2 产品顶层设计的内容