《數(shù)字化設(shè)計與制造》第03章

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1、數(shù)字化設(shè)計與制造第三章產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計1設(shè)計是產(chǎn)品生命周期中的第一個環(huán)節(jié)，也是最重要的環(huán)節(jié)。工程研究與實踐表明：整個產(chǎn)品生命周期約80％的費用是由產(chǎn)品設(shè)計階段(從產(chǎn)品定義到制造之前)的工作所決定的，而這一階段本身所需費用則占不到總費用的3％。人類的創(chuàng)造性活動在整個產(chǎn)品設(shè)計過程中最為活躍，其工作對后續(xù)工作具有決定性影響。275%的修改工作由產(chǎn)品設(shè)計階段引起80%的修改工作在產(chǎn)品制造階段或后續(xù)階段完成0102030405060產(chǎn)品定義產(chǎn)品設(shè)計工藝規(guī)劃制造檢驗應(yīng)用發(fā)生錯誤修改錯誤75%成本%80%3本章首先對具有代表性的典型設(shè)

2、計理論與方法進行介紹，在此基礎(chǔ)之上闡述傳統(tǒng)設(shè)計與數(shù)字化設(shè)計的差異及產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的基本知識與流程，并介紹數(shù)字化設(shè)計過程中采用的設(shè)計手段與方法，最后講述數(shù)字化設(shè)計中的過程管理。4內(nèi)容提綱第一節(jié)概述第二節(jié)數(shù)字化設(shè)計過程第三節(jié)數(shù)字化設(shè)計實現(xiàn)方法和手段第四節(jié)設(shè)計過程管理5第一節(jié)概述設(shè)計方法學(xué)是在深入研究設(shè)計過程本質(zhì)的基礎(chǔ)上，以系統(tǒng)工程的觀點研究設(shè)計的一般進程、規(guī)律及設(shè)計中思維和工作方法的一門綜合性學(xué)科。設(shè)計方法學(xué)的研究成果包括設(shè)計理論和設(shè)計方法。設(shè)計理論是研究設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計過程的思維方式和基本規(guī)律。設(shè)計方法是產(chǎn)品設(shè)計的具體

3、手段，如功能—結(jié)構(gòu)方法、并行設(shè)計、面向X的設(shè)計、可靠性設(shè)計、虛擬設(shè)計、智能設(shè)計等。一、典型設(shè)計理論與方法6第一節(jié)概述一、典型設(shè)計理論與方法1．歐洲流派的系統(tǒng)設(shè)計方法學(xué)2．美國流派的公理化設(shè)計方法3．蘇聯(lián)流派的發(fā)明問題解決理論體系4．日本流派的通用設(shè)計理論7第一節(jié)概述第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，德國意識到經(jīng)濟復(fù)蘇的關(guān)鍵在于產(chǎn)品設(shè)計水平的提高，并積極開展設(shè)計知識獲取與運用的研究，尤其是在設(shè)計理論方面成為世界發(fā)源地。20世紀70年代，德國學(xué)者G．Pahl和W.Beitz提出了具有代表性、權(quán)威性和系統(tǒng)性的產(chǎn)品設(shè)計方法學(xué)。他們將工程設(shè)

4、計過程主要分為4個階段；明確任務(wù)階段、概念設(shè)計階段、具體化設(shè)計階段和詳細設(shè)計階段，主張將從專業(yè)設(shè)計人員長期的設(shè)計實踐中歸納總結(jié)出來的各種方法作為工程設(shè)計流程中各個環(huán)節(jié)的手段，貫穿到整個設(shè)計過程中。同時，他們將歸納和總結(jié)出來的大量工程設(shè)計知識經(jīng)過系統(tǒng)化的整理，以設(shè)計目錄的形式保存、傳遞和運用一、典型設(shè)計理論與方法1．歐洲流派的系統(tǒng)設(shè)計方法學(xué)背景8第一節(jié)概述系統(tǒng)設(shè)計方法學(xué)認為產(chǎn)品設(shè)計可以看成是有步驟地分析與綜合，不斷從定性到定量問題的求解過程。強調(diào)對原有產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計實踐的整理，形成產(chǎn)品設(shè)計的準則性知識；強調(diào)對產(chǎn)品設(shè)計

5、階段的劃分，產(chǎn)品設(shè)計是不同階段之間在知識支撐下的映射和反饋過程；以設(shè)計經(jīng)驗抽象、整理出來的設(shè)計知識和準則指導(dǎo)設(shè)計者進行產(chǎn)品開發(fā)。一、典型設(shè)計理論與方法1．歐洲流派的系統(tǒng)設(shè)計方法學(xué)特點這個過程很典型地代表了串行的產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)模式。9第一節(jié)概述公理化設(shè)計(AxiomaticDesign,AD)是由美國麻省理工學(xué)院的NamP.Suh教授等學(xué)者于20世紀70年代提出的產(chǎn)品設(shè)計公理體系。它成為美國設(shè)計理論均設(shè)計方法研究思想的代表之一。公理設(shè)計是通過對大量成功設(shè)計實例進行分析歸納、抽象設(shè)計過程的本質(zhì)而形成的，是對產(chǎn)品設(shè)計的一種概

6、念性的、抽象的描述。一、典型設(shè)計理論與方法2．美國流派的公理化設(shè)計方法背景10第一節(jié)概述公理化設(shè)計的出發(fā)點是將傳統(tǒng)以經(jīng)驗為主的設(shè)計轉(zhuǎn)換到以科學(xué)公理、法則為基礎(chǔ)的公理體系。其主要特點為：試圖確立主導(dǎo)所有設(shè)計的一般規(guī)律；為設(shè)計建立科學(xué)基礎(chǔ)，向設(shè)計者提供設(shè)計的科學(xué)依據(jù)以提供產(chǎn)品設(shè)計能力；提高設(shè)計的創(chuàng)造性，減少設(shè)計的隨意性和設(shè)計中的錯誤和不合理性。一、典型設(shè)計理論與方法2．美國流派的公理化設(shè)計方法特點11第一節(jié)概述一、典型設(shè)計理論與方法2．美國流派的公理化設(shè)計方法公理化設(shè)計過程顧客需求┆┆功能要求┆┆設(shè)計參數(shù)┆┆過程變量┆┆映

7、射映射映射用戶域功能域結(jié)構(gòu)域過程域12第一節(jié)概述發(fā)明問題解決理論（TRIZ理論)方法的研究始于1946年，以G.S.Altshuller為首的由蘇聯(lián)的大學(xué)、研究所和企業(yè)所組成的數(shù)百人的研究組織分析研究了世界近250萬件發(fā)明專利、綜合多個學(xué)科領(lǐng)域的原理、法則形成了TRIZ理論體系。其主要目的是研究人類進行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過程中所遵循的科學(xué)原理和法則。一、典型設(shè)計理論與方法3．蘇聯(lián)流派的發(fā)明問題解決理論體系背景13第一節(jié)概述無論是一個簡單產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，其核心技術(shù)的發(fā)展都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客

8、觀的進化規(guī)律和模式。各種技術(shù)難題、沖突和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力。技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用盡量少的資源實現(xiàn)盡量多的功能。一、典型設(shè)計理論與方法3．蘇聯(lián)流派的發(fā)明問題解決理論體系核心思想14第一節(jié)概述以日本東京大學(xué)吉川弘之教授為首的日本學(xué)者自20世紀70年代起提出了采用數(shù)學(xué)形式來表達設(shè)計過程的思想，并將處理人類思維活