现代设计法》讲义第二章.ppt

现代机械设计方法,第二章 设计方法学,第一节 概述 第二节 技术系统及其确定 第三节 功能分析设计法 第四节 评价决策 第五节 商品化设计思想及方法,现代机械设计方法,第一节 概述,1 设计方法学的涵义 设计方法学是一门正在发展和形成的新兴学科，它的含义、 研究对象和范畴等，当前，尚无确切的，大家公认的认识，但近年来它的发展极快，广泛受到各国及有关学者的关注。 2 设计方法学及研究对象 研究解决设计问题进程的一般理论，包括一般设计战略及用于设计工作各个具体部分的战术方法。 主要领域及大致结构，包括进程模式，进程规划，进程风格，方法，方法学行动规划，工作方法，工作原则。,现代机械设计方法,设计学具体的研究对象：,设计对象：一个能实现一定技术过程的技术系统 设计进程：设定技术过程及划定技术系统的边界，确定技术系统的总功能，包括物质功能和精神功能 设计评价：根据一定的准则和方法对各方案作出评价 设计思维：设计是一种创新设计思维应是创造性思维 设计工具：把分散在不同学科的领域的大量信息集中起来，按设计方法学的系统程式分类列表，建立各种设计信息库，通过计算机等先进的设备方便快捷查询 现代设计理论及应用：,现代机械设计方法,第二节 技术系统及其确定,1 技术系统 “现代机械系统是一个由若干机或电类功能单元有序结合而成的总体，它具有特定的边界，并具有将输入的能量流、物料流和信息流转换为所需要的形式的功能。” 设计是对作业对象完成某种技术过程的技术系统 作业对象一般有三类：物料、能量和信息 技术过程的确定步骤： （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，确定实现的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,现代机械设计方法,技术系统模型 技术系统所具有的功能是完成技术过程的根本特性 技术系统应具有下列能完成不同分功能的单元： 作业单元，完成转换工作 动力单元，完成能量的转换，传递和分配 控制单元，接收 处理和输出控制信息 检测单元 ，检测技术系统各种功能的完成情况，反馈给控制单元 结构单元，实现系统 各部分的连接与支撑,现代机械设计方法,技术系统的模型,现代机械设计方法,2 信息集约,信息集约由企业各部门共同完成，分工如下： 情报部门：产品的技术资料及发展趋势，专业情报，专业技术情报等 开发部门：性能测试，新材料，新工艺，新技术，产品性能，规格，造型，各种标准法规和设计方法 制造部门：生产能力，工时，制造工艺，设备技术数据 营销部门：国家政策，产品生命周期分析，市场调查 需求 经营分析，材料外购件的价格，供应情况，用户意见及维护服务 公关部门：产品和企业的社会形象，同行的竞争和联合 社会部门：产品和环境污染，节能，资源，动力供应等的关系，产品进入和退出社会，报废消失，升级换代的效应,现代机械设计方法,3 调研部门,调研预测一般从市场，技术，社会环境及企业内部四个方面进行 市场调研：用户对象 用户需求 产品市场定位 同行 外购件供应 技术调研：现有产品的信息，新材料，新工艺，相关科技成果，标准 法规 专利 情报 社会环境调研：国家计划和政策 产品使用环境 用户的社会心理的需求 企业内部的调研：开发能力 生产能力 供应能力营销能力,现代机械设计方法,4 可行性报告,可行性报告包含以下主要内容 产品开发的必要性和可能性 该产品目前国内外的现状和水平 确定产品的技术规格，性能参数和约束条件 提出该产品的技术关键和解决途径 预期达到的技术，经济和社会效益 预算投资费用及项目进度和期限,现代机械设计方法,第三节 功能分析设计法,1 功能分析和总功能分解 功能是对技术系统中输入和输出的转换所作出的抽象化描述。功能还可以表述为：功能条件属性。其含义是在不同的条件下利用不同的属性，同一物体可 以实现不同的功能。,现代机械设计方法,2 功能元求解 选择工作原理 构思功能载体 3 方案综合 功能原理的形态学矩阵 4 设计工具 设计目录 知识库,现代机械设计方法,第四节 评价决策,1 评价目标树 评价目标： 技术目标：技术性能 工艺性 可靠性 自动化程度 经济目标：成本 利润 投资额 回报率 市场寿命 社会目标：国家政策 国际惯例 资源 节能 环境污染等 目标树： 总目标为Z，一阶子目标为Z1、Z2，二阶子目标为Z11、Z12、，Z21、Z22、依此类推。 目标重要度系数（加权系数）： gi，gi1，gi1， 一阶加权系数g1,g2,；二阶加权系数g11,g12,g21,g22,现代机械设计方法,评价目标树,现代机械设计方法,建立目标树要满足：,把起决定作用的设计要求和条件，作为主要目标，避免面面俱到和 主次不分 各目标之间必须是相互独立的，不能互相矛盾 在目标树中，高一级子目标只同低一级中相关联的子目标联系,现代机械设计方法,2 目标重要度系数（加权系数）,加权系数是反映评价目标重要性程度的量化系数，加权系数大，意味着重要程度高。 加权系数的确定有两种方法 经验法：根据以往或他人的经验，人为地给定评价目标的加权系数gi1,并且gi和为1，i取1,2,3,. 判别表计算法：该方法是根据评价目标的重要程度两两加以比较，并给分进行计算，目标同等重要各给2分，某一项比另外一项重要分别给3分和1分，某一项比另外一项重要的多，则分别给4分和0分，各评价目标的加权系数为：,现代机械设计方法,判别表计算法,现代机械设计方法,例：对某种产品进行评价，5个评价目标的重要程度依次是：价格，舒适性和寿命，维修性，外观，试确定各目标的加权系数 解：按判别表法确定各评价目标的加权系数如下表,现代机械设计方法,3 简单评价法,用简单评价法可对有关方案作定性的评价和优劣排序，不反映评价目标的重要程度和方案的理想程度 3.1 点评价法 各方案评价目标逐项作粗略评价，用行（）不行（）信息不足（？）3种符号表示，最好做总平决策,现代机械设计方法,3.2 名次计分法,一组专家对n个方案进行评价，每人按方案优劣排出名次，并给名次最高者n分，名次最低者1分，依次类推，最后把每个方案得到的分数相加，总分高者为佳。 对评分者意见的一致性程度可用一致性系数C表示，此系数在0和1之间，一般要求C0.7。一致性系数的计算公式如下：,现代机械设计方法,6个专家对某型汽车的5种造型方案按名次计分法进行评价、排队后给分（最佳方案5分，最差给1分），如表示：,现代机械设计方法,由表看出：方案优劣排序为：1-2-3-4-5 计算评价一致性系数C: 专家数m6,方案数n5,现代机械设计方法,4 评分法,评分法根据规定的标准用分值作为衡量方案优劣的尺度，对方案进行定量评价。如有多个评价目标，则先对各目标评分，再经处理求得总分 4.1评分标准,4.2 评分方法 采用集体评分法，有几个评分者以评价目标为序对各方案评分取平均值或去除最大，最小值后的平均值作为分值，以减少个人主观因素对评分的影响。,现代机械设计方法,4.3总分计分方法,分值相加法，分值连乘法，均值法，相对值法或有效值法等,现代机械设计方法,现代机械设计方法,电池评分线图,现代机械设计方法,现代机械设计方法,现代机械设计方法,5 技术经济评价法 技术经济评价法的依据是相对价，其中包括方案的技术价和经济价 5.1 技术评价：通过技术分析验证所采用的技术原理的正确性，预测设计方案的性能。 技术评价通过求方案的技术价Wt进行： Pi第i个技术评价指标的评分值 gi-第i个技术评价指标的加权系数 Pmax最高分值（十分制为10分，五分制为5分） wt0.6表示方案在技术上不合格，必须改进,现代机械设计方法,5.2 经济评价,经济评价的目的是求方案的经济价： WeHI/H H 实际制造成本， HI理想制造成本 一般We0.7意味着实际生产成本高于允许生产成本，在经济上不合格 5.3 技术经济综合评价 （1）总价值(相对价）W 直线法 抛物线法： 一般取W0.65,现代机械设计方法,(2)优度图（S图）,许用区,现代机械设计方法,例题：,现代机械设计方法,现代机械设计方法,现代机械设计方法,相对价 W10.676 W20.632 W30.605 方案1在允许区域内,现代机械设计方法,6.模糊评价法,根据评价目标X及加权系数g建立评价目标集XX1,X2,Xn和加权系数集G= g1,g2,gn ，根据评价标准P建立评价集P= P1,P2,Pm 。求出各方案评价目标对于不同评价标准的隶属度，建立各方案的模糊评价矩阵。按一定的模型合成模糊矩阵，求出考虑加权的综合模糊评价，折算为按百分比表示的隶属度。用最大隶属度原则评价方案优劣顺序，决策采用何种方案。,现代机械设计方法,例题： 今确定以计算管理系统为优化对象，提出了购买专用软件，购买通用软件，或自行开发3种方案，投资必须 控制在30 万元以内。 15万元为中，低于 5万元为优，同时建立性能和周期等评价目标，以及相应的加权系数。 利用模糊评价方法评价三种方案,现代机械设计方法,专家按优、中、差对各指标评价,现代机械设计方法,现代机械设计方法,现代机械设计方法,现代机械设计方法,现代机械设计方法,作出模糊评价，模糊评价矩阵虽然反映了评价的全貌，但没有反映加权系数，将模糊评价矩阵与加权系数集合成，建立模糊评价（归一化处理），Z=Q*R,现代机械设计方法,现代机械设计方法,第五节 商品化设计思想及方法,1 产品与商品 产品：为满足人们需求而设计的具有一定用途的物质产品和非物质形态服务的总和。 商品：通过市场交换的产品。 2 商品化的思想 在新产品的开发过程中，始终贯穿工业设计思想，以企业内部因素（财务，制造）和外部因素（设计开发，销售）为出发点，探讨在产品设计上如何使之良好配合。 3 设计与营销策略 4 设计与产品定位,现代机械设计方法,5 设