小人法 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法

小人法摘要 本文簡(jiǎn)述了設(shè)計(jì)的概念和內(nèi)涵，涉及的內(nèi)容和研究對(duì)象。由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不能滿(mǎn)足人們的需要，對(duì)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提出現(xiàn)代設(shè)計(jì)的目標(biāo)和特點(diǎn)。最后介紹了現(xiàn)代設(shè)計(jì)的經(jīng)典理論TRIZ理論，主要詳細(xì)介紹了小人法，以及小人法的應(yīng)用舉例。1.設(shè)計(jì)的概念和內(nèi)涵“設(shè)計(jì)”一詞有廣義和俠義兩種概念。從廣義上來(lái)講，設(shè)計(jì)就是將人類(lèi)的理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的實(shí)踐活動(dòng)。從俠義上來(lái)講，設(shè)計(jì)是指完成滿(mǎn)足一定客觀需求的技術(shù)系統(tǒng)的活動(dòng)，該技術(shù)系統(tǒng)包括圖紙、軟件程序、其他技術(shù)文檔等。從一般意義上來(lái)講，技術(shù)系統(tǒng)是指完成某個(gè)特定功能或職能的各個(gè)事物的集合，產(chǎn)品就是人造技術(shù)系統(tǒng)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)即屬于“設(shè)計(jì)”俠義概念的范疇。關(guān)于設(shè)計(jì)的含義，可以綜合理解為：為了滿(mǎn)足人類(lèi)社會(huì)的要求，將預(yù)定的目標(biāo)通過(guò)人們的創(chuàng)造性思維，經(jīng)過(guò)一系列規(guī)劃、分析和決策，產(chǎn)生載有相應(yīng)的文字、數(shù)據(jù)、圖形等信息的技術(shù)文件，以取得最滿(mǎn)意的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。然后，或通過(guò)實(shí)踐將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為某項(xiàng)工程，或通過(guò)制造將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，造福于人類(lèi)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是創(chuàng)造性的思維與活動(dòng)過(guò)程，是將創(chuàng)新構(gòu)思轉(zhuǎn)化為有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品過(guò)程。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)科學(xué)也在不斷向更深更廣的層次發(fā)展，其內(nèi)容、要求、理論和手段都在不斷更新，設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和外延也都在擴(kuò)大。設(shè)計(jì)不再僅僅是考慮構(gòu)成產(chǎn)品的物質(zhì)條件和能夠滿(mǎn)足的功能要求，而是綜合了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、人機(jī)工程學(xué)、人的心理、文化層次等多種因素的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)內(nèi)容上看，設(shè)計(jì)貫穿了產(chǎn)品從孕育到消亡的整個(gè)生命周期，涵蓋了需求獲取、概念設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、營(yíng)銷(xiāo)設(shè)計(jì)及回收設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)活動(dòng)，并把實(shí)驗(yàn)、研究、設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維修作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行規(guī)劃。當(dāng)今世界，由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的領(lǐng)域不斷被開(kāi)辟出來(lái)，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。同時(shí)，也是企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，而且這種競(jìng)爭(zhēng)已成為世界范圍內(nèi)技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)實(shí)力的全面發(fā)展。隨著對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)深化和生活水平的提高，人們對(duì)產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高。所有這些使人們對(duì)設(shè)計(jì)的要求發(fā)展到了一個(gè)新的階段，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：（1） 設(shè)計(jì)對(duì)象由單機(jī)走向系統(tǒng)；（2） 設(shè)計(jì)要求由單目標(biāo)走向多目標(biāo)；（3） 設(shè)計(jì)所涉及的領(lǐng)域由單一領(lǐng)域走向多個(gè)領(lǐng)域；（4） 承擔(dān)設(shè)計(jì)工作的人員從單人走向小組；（5） 產(chǎn)品更新速度加快，使設(shè)計(jì)周期縮短；（6） 產(chǎn)品設(shè)計(jì)有自由發(fā)展走向有計(jì)劃的發(fā)展；（7） 設(shè)計(jì)的發(fā)展要適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。因此為了滿(mǎn)足人們的需求，現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不僅依賴(lài)于自然科學(xué)技術(shù)，而且還受到社會(huì)科學(xué)和社會(huì)因素的支配與影響。這就是說(shuō)，現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，除了要求考慮技術(shù)方面的因素外，它還要求設(shè)計(jì)者應(yīng)將“產(chǎn)品人環(huán)境社會(huì)”視為一個(gè)完整的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)，必須從系統(tǒng)角度來(lái)全面考慮技術(shù)領(lǐng)域，還要考慮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益；不但要考慮當(dāng)前，還要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。2. 設(shè)計(jì)方法學(xué)研究對(duì)象和內(nèi)容2.1設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究對(duì)象設(shè)計(jì)方法學(xué)是以系統(tǒng)的觀點(diǎn)來(lái)研究產(chǎn)品的設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)規(guī)律和設(shè)計(jì)的思維與工作方法的一門(mén)綜合性學(xué)科，它是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的一個(gè)重要組成部分。設(shè)計(jì)方法學(xué)主要研究的內(nèi)容有：（1） 設(shè)計(jì)對(duì)象。設(shè)計(jì)對(duì)象是一個(gè)能實(shí)現(xiàn)一定技術(shù)過(guò)程的技術(shù)系統(tǒng)。能滿(mǎn)足一定需要的技術(shù)過(guò)程不是唯一的，能實(shí)現(xiàn)某個(gè)特定技術(shù)過(guò)程的技術(shù)系統(tǒng)也不是唯一的。影響技術(shù)過(guò)程和技術(shù)系統(tǒng)的因素有很多，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該全面系統(tǒng)地考慮、研究并確定最優(yōu)技術(shù)系統(tǒng)，即設(shè)計(jì)對(duì)象。（2） 設(shè)計(jì)過(guò)程和程序。設(shè)計(jì)方法學(xué)從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)來(lái)研究產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程。在設(shè)計(jì)方法學(xué)中，產(chǎn)品即設(shè)計(jì)對(duì)象被視為由輸入、轉(zhuǎn)換、輸出三要素組成的系統(tǒng)，重點(diǎn)討論將功能要求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖紙的這一設(shè)計(jì)過(guò)程，并分析設(shè)計(jì)過(guò)程的特點(diǎn)，總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程的思維規(guī)律，尋求合理的設(shè)計(jì)程序。（3） 設(shè)計(jì)思維。設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性活動(dòng)，設(shè)計(jì)思維應(yīng)該是創(chuàng)造思維。設(shè)計(jì)方法學(xué)通過(guò)研究設(shè)計(jì)中的思維規(guī)律，總結(jié)設(shè)計(jì)人員科學(xué)的、創(chuàng)造性的思維方法和創(chuàng)造性技法。（4） 設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣評(píng)價(jià)，其核心是設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。設(shè)計(jì)方法學(xué)研究和總結(jié)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立，以及應(yīng)用價(jià)值工程和多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行各種定性、定量的綜合評(píng)價(jià)方法。（5） 設(shè)計(jì)信息管理。設(shè)計(jì)方法學(xué)研究設(shè)計(jì)信息庫(kù)的建立和應(yīng)用，即探討如何把分散在不同學(xué)科領(lǐng)域的大量設(shè)計(jì)知識(shí)、信息挖掘并集中起來(lái)，建立各種設(shè)計(jì)信息庫(kù)，使之可通過(guò)計(jì)算機(jī)等先進(jìn)設(shè)備方便快捷地調(diào)用參考。（6） 現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法的應(yīng)用。為了改善設(shè)計(jì)質(zhì)量，加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，設(shè)計(jì)方法學(xué)研究如何把不斷涌現(xiàn)出的各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法應(yīng)用到設(shè)計(jì)過(guò)程中。2.2設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)方法學(xué)以系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)分析設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略過(guò)程和設(shè)計(jì)方法與手段，在總結(jié)設(shè)計(jì)規(guī)律、啟發(fā)創(chuàng)造性的基礎(chǔ)上促進(jìn)研究現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、科學(xué)方法、手段和工具在設(shè)計(jì)中的綜合應(yīng)用，對(duì)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、改造舊產(chǎn)品和提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有積極的作用。設(shè)計(jì)方法學(xué)研究的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1） 分析設(shè)計(jì)過(guò)程及各設(shè)計(jì)階段的任務(wù)，尋求符合科學(xué)規(guī)律的設(shè)計(jì)程序。將設(shè)計(jì)過(guò)程分為設(shè)計(jì)規(guī)劃（明確設(shè)計(jì)任務(wù)）、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)四個(gè)階段，明確各階段的主要工作任務(wù)和目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上建立產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的進(jìn)程模式，探討產(chǎn)品全生命周期的優(yōu)化設(shè)計(jì)及一體化開(kāi)發(fā)策略。（2） 研究解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的邏輯步驟和應(yīng)遵循的工作原則。以系統(tǒng)工程分析、綜合、評(píng)價(jià)、決策的解題步驟貫穿于設(shè)計(jì)各個(gè)階段，使問(wèn)題逐步深入擴(kuò)展，多方案求優(yōu)。（3） 強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新能力的重要性，分析創(chuàng)新思維規(guī)律，研究并促進(jìn)各種創(chuàng)新技法在設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。（4） 分析各種現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法，如系統(tǒng)工程、創(chuàng)造工程、價(jià)值工程、優(yōu)化工程、相似工程、人機(jī)工程、工業(yè)美學(xué)等在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的科學(xué)合理設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。（5） 深入分析各種類(lèi)型設(shè)計(jì)如開(kāi)發(fā)型設(shè)計(jì)、擴(kuò)展型設(shè)計(jì)、變參數(shù)設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)等的特點(diǎn)，以便按規(guī)律更有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)。（6） 研究設(shè)計(jì)信息庫(kù)的建立。用系統(tǒng)工程方法編制設(shè)計(jì)目錄設(shè)計(jì)信息庫(kù)。把設(shè)計(jì)過(guò)程中所需的大量信息規(guī)律地加以分類(lèi)、排列、儲(chǔ)存，便于設(shè)計(jì)者查找和調(diào)用，便于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用。（7） 研究產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。運(yùn)用先進(jìn)理論，建立知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，利用智能化手段使設(shè)計(jì)自動(dòng)化逐步實(shí)現(xiàn)。3.傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為基礎(chǔ)，運(yùn)用長(zhǎng)期設(shè)計(jì)實(shí)踐和理論計(jì)算而形成的經(jīng)驗(yàn)、公式、圖表、設(shè)計(jì)手冊(cè)等作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式、近似系數(shù)或類(lèi)比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在長(zhǎng)期運(yùn)用中得到不斷完善和提高，是符合當(dāng)代技術(shù)水平的有效設(shè)計(jì)方法。分析傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，可以看出傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都是依靠設(shè)計(jì)者用手工方式來(lái)完成的。首先憑借設(shè)計(jì)者直接的或間接的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)類(lèi)比分析或經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定方案，由于方案的擬定很大程度上取決于設(shè)計(jì)人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，即使同時(shí)擬定幾個(gè)方案，也難于獲得最優(yōu)方案。由于分析計(jì)算受人工計(jì)算條件的限制，只能用靜態(tài)的、近似的方法，參考數(shù)據(jù)偏重于經(jīng)驗(yàn)的概括和總結(jié)，往往忽略了一些難解或非主要的因素，因而造成設(shè)計(jì)結(jié)果的近似性較大，有時(shí)不符合客觀實(shí)際。此外，信息處理、經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)的存儲(chǔ)和重復(fù)使用方面還沒(méi)有一個(gè)理想的有效方法，解算和繪圖也多用于手工完成，這不僅影響設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高，也難以做到精確和優(yōu)化的效果。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與美學(xué)也未能做到很好的統(tǒng)一，使設(shè)計(jì)帶有一定的局限性。這些都是有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善之處。總之，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是一種以靜態(tài)分析、近似計(jì)算、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、手工勞動(dòng)為特征的設(shè)計(jì)方法。顯然隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、生產(chǎn)技術(shù)的需要的市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)以及先進(jìn)設(shè)計(jì)手段的出現(xiàn)，這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已難以滿(mǎn)足當(dāng)今時(shí)代的要求，從而迫使設(shè)計(jì)領(lǐng)域不斷研究和發(fā)展新的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是過(guò)去長(zhǎng)期的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)活動(dòng)的延伸和發(fā)展，是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的深入、豐富和完善。隨著設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，設(shè)計(jì)理論的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，設(shè)計(jì)工作包括機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。為區(qū)別過(guò)去常用的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法，人們把這些新興理論與方法稱(chēng)為現(xiàn)代設(shè)計(jì)?！艾F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)”就是以滿(mǎn)足市場(chǎng)產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時(shí)間、成本、價(jià)格綜合效益最優(yōu)為目的，以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為主體，以知識(shí)為依托，以科學(xué)方法及技術(shù)為手段，研究、改進(jìn)、創(chuàng)造產(chǎn)品活動(dòng)過(guò)程所用到的技術(shù)群體的總稱(chēng)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)不僅指設(shè)計(jì)方法的更新，也包含了新技術(shù)的引入和產(chǎn)品的創(chuàng)新。目前現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法所指的新興理論與方法主要包括優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方法學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、有限元法、工業(yè)技術(shù)造型設(shè)計(jì)、人機(jī)工程、并行工程、價(jià)值工程、反求工程設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、相似性設(shè)計(jì)、虛擬設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)、三次設(shè)計(jì)、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)等?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)系如下。（1） 繼承關(guān)系?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)是過(guò)去長(zhǎng)期的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)活動(dòng)的延伸和發(fā)展，它繼承了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的精華，克服了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些不足。（2） 共存與突破的關(guān)系。設(shè)計(jì)方法的發(fā)展，都有著時(shí)序性、繼承性，兩種方法在一定時(shí)間內(nèi)還會(huì)共存。當(dāng)前的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法正處于在發(fā)展之中，可以預(yù)見(jiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步必將有新的突破。4.現(xiàn)代設(shè)計(jì)的目標(biāo)及技術(shù)特點(diǎn)4.1目標(biāo)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)以經(jīng)驗(yàn)、試湊、靜態(tài)、定性分析、手工勞動(dòng)為特征，導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)質(zhì)量差，設(shè)計(jì)費(fèi)用高，產(chǎn)品缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域中相繼出現(xiàn)了一系列新型理論與方法。這些新型理論與方法統(tǒng)稱(chēng)為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)目標(biāo)使設(shè)計(jì)對(duì)象即技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)該具有的總體性能。按照現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，應(yīng)能達(dá)到一下設(shè)計(jì)目標(biāo)。（1） 功效實(shí)用性。這一般用系統(tǒng)總體的技術(shù)指標(biāo)的形式提出，如產(chǎn)量、質(zhì)量、精度等。（2） 系統(tǒng)可靠性。這是指系統(tǒng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)和給定的工作條件下，能夠可靠地工作的能力。（3） 運(yùn)行穩(wěn)定性。系統(tǒng)的輸入量變化或受干擾時(shí)輸出量不發(fā)生超過(guò)限度的或非收斂性的變化，而過(guò)渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)。（4） 人機(jī)安全性。采取一切措施，保證人身絕對(duì)安全，使機(jī)器故障造成的損失最小。（5） 環(huán)境無(wú)害性。機(jī)器產(chǎn)生的噪聲以及對(duì)環(huán)境的污染減小到無(wú)害的程度。（6） 操作宜人性。操作者工作時(shí)心情舒暢，不易疲勞。（7） 結(jié)構(gòu)工藝性。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足便于制造、加工、裝配、運(yùn)輸、安裝、維修等工藝要求，特別是自動(dòng)化的要求。（8） 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。一是評(píng)價(jià)一次投資變?yōu)橄到y(tǒng)或設(shè)備時(shí)，不同設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性比較；二是評(píng)價(jià)保持系統(tǒng)或設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，資源運(yùn)用的合理性，如運(yùn)用費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性比較。（9） 造型藝術(shù)性。在保證功能的前提下，造型合乎規(guī)律，使人產(chǎn)生美感和時(shí)代感，提高精神文明水平。（10） 設(shè)計(jì)規(guī)范性。設(shè)計(jì)成果遵從國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、政策和法令、法規(guī)，符合國(guó)家的技術(shù)規(guī)范化，貫徹“三化”。4.2現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)在許多情況下，一個(gè)設(shè)計(jì)方案不可能同時(shí)滿(mǎn)足所有的用戶(hù)要求，而能滿(mǎn)足同一用戶(hù)要求的設(shè)計(jì)方案一般來(lái)說(shuō)也不止一個(gè)，因此設(shè)計(jì)具有多解性。通常，設(shè)計(jì)不可能一次性完成后不再修改或不在新的條件下重新進(jìn)行，設(shè)計(jì)要適應(yīng)不同的條件和要求。設(shè)計(jì)的多解性為同類(lèi)功能的產(chǎn)品適應(yīng)不同要求提供了可能。設(shè)計(jì)既要滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)型、社會(huì)性的追求，又必須滿(mǎn)足各個(gè)方面的約束條件，如加工和制造條件、使用和操作條件、保養(yǎng)和維修條件、運(yùn)輸條件等；設(shè)計(jì)還需考慮產(chǎn)品本身的系統(tǒng)特性，也即整機(jī)或成套的機(jī)械產(chǎn)品都是有零部件組成的，有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品應(yīng)該是用系統(tǒng)工程方法對(duì)合格的零部件進(jìn)行科學(xué)的組合和合理的匹配的結(jié)果。設(shè)計(jì)還要面對(duì)市場(chǎng)和企業(yè)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)性問(wèn)題，即要求設(shè)計(jì)既要滿(mǎn)足市場(chǎng)要求，又要考慮企業(yè)的發(fā)展；既要解決技術(shù)可行和產(chǎn)品可靠的問(wèn)題，又要考慮經(jīng)濟(jì)問(wèn)題；既要解決設(shè)計(jì)本身的方法、手段和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，又要解決產(chǎn)品壽命周期中各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題等。為此，設(shè)計(jì)有必要在基于系統(tǒng)工程的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的指導(dǎo)下進(jìn)行。各種設(shè)計(jì)都是程度不同的創(chuàng)新活動(dòng)?？萍汲晒粩嘁援a(chǎn)品形式轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。每一個(gè)開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)都意味著有新的科技成果被應(yīng)用，每一次產(chǎn)品的改進(jìn)都是一次創(chuàng)新，設(shè)計(jì)過(guò)程體現(xiàn)了設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性的勞動(dòng)。從新的科技成果到新產(chǎn)品的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的成功關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)者是否能以不斷變化的市場(chǎng)需要為目標(biāo)，充分發(fā)揮自己的綜合分析和創(chuàng)新思維能力，善于把新的科技成果進(jìn)行科學(xué)而巧妙的構(gòu)思并應(yīng)用到新的產(chǎn)品中去。概括起來(lái)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)有如下特點(diǎn)。（1） 設(shè)計(jì)范疇擴(kuò)展化傳統(tǒng)設(shè)計(jì)只限于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，現(xiàn)代設(shè)計(jì)則將產(chǎn)品設(shè)計(jì)向前擴(kuò)展到產(chǎn)品規(guī)劃，甚至用戶(hù)需求分析；向后擴(kuò)展到工藝設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)形成一個(gè)有機(jī)整體。另外，設(shè)計(jì)范疇的擴(kuò)展還體現(xiàn)在面向“X”的設(shè)計(jì)技術(shù)，即在設(shè)計(jì)過(guò)程中同時(shí)考慮制造、維修、價(jià)格、包裝、發(fā)運(yùn)、回收、質(zhì)量等因素。（2） 設(shè)計(jì)手段計(jì)算機(jī)化傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)正在被計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)代替。計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已從早期的輔助分析計(jì)算和輔助繪圖，發(fā)展到現(xiàn)在的優(yōu)化設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、三維建模、設(shè)計(jì)過(guò)程管理、設(shè)計(jì)制造一體化、仿真和虛擬制造等。特別是網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，加快了設(shè)計(jì)進(jìn)程，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，方便了與其他部門(mén)或協(xié)作企業(yè)的信息交換。（3） 設(shè)計(jì)過(guò)程并行化 與產(chǎn)品有關(guān)各種過(guò)程的并行交叉進(jìn)行，可以減少修改工作量，有利于加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。又由于并行設(shè)計(jì)技術(shù)要求團(tuán)隊(duì)工作精神，要求各方面專(zhuān)家協(xié)同工作，因而有利于得到整體最優(yōu)解。（4） 設(shè)計(jì)過(guò)程智能化 在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，一切創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)都需要設(shè)計(jì)人員來(lái)完成。在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中，可以借助人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)，由計(jì)算機(jī)完成一部分原來(lái)必須有設(shè)計(jì)者進(jìn)行的創(chuàng)造性工作。（5） 設(shè)計(jì)手段擬實(shí)化 在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，產(chǎn)品和零件的外觀形狀，只有在制造后才能看到。由于三維模型造型技術(shù)、仿真和虛擬制造技術(shù)以及快速成形技術(shù)的出現(xiàn)，使得在零件被制造前就能夠看到其形狀，可以在此基礎(chǔ)上改進(jìn)效果。（6） 分析手段精確化 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，認(rèn)為載荷、應(yīng)力是集中的，依靠加大安全系數(shù)來(lái)提高可靠性。但在實(shí)際中，載荷、應(yīng)力往往是分布式的，并且提高安全系數(shù)并不總能提高可靠性。現(xiàn)代設(shè)計(jì)則考慮載荷、應(yīng)力的分布特性，利用有限元等強(qiáng)大的分析工具，準(zhǔn)確模擬系統(tǒng)的真實(shí)工作情況，得到符合實(shí)際的最優(yōu)解?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)運(yùn)用概率論，統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)。（7） 集成設(shè)計(jì)環(huán)境 利用計(jì)算機(jī)工具軟件，可以在系統(tǒng)集成測(cè)試與仿真環(huán)境下完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)。將三維實(shí)體造型、有限元分析、多體動(dòng)力分析、控制仿真等手段綜合起來(lái)，建立產(chǎn)品的虛擬樣機(jī)，以求得系統(tǒng)的整體最優(yōu)解。（8） 強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的邏輯性和系統(tǒng)性 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)采用經(jīng)驗(yàn)法和類(lèi)比法，現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的邏輯性和系統(tǒng)性。例如，設(shè)計(jì)方法學(xué)中的功能分析法，以“功能原理結(jié)構(gòu)”框架為模型，從抽象到具體，通過(guò)框架的橫向變異和總想組合，運(yùn)用“設(shè)計(jì)目錄”來(lái)獲得多種設(shè)計(jì)方案，再通過(guò)評(píng)比和優(yōu)化，最終選出最佳方案。（9） 動(dòng)態(tài)多變量?jī)?yōu)化 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程由于受設(shè)計(jì)手段的限制，一般只能進(jìn)行靜態(tài)分析?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)可以考慮載荷譜、負(fù)載率等隨機(jī)變量，進(jìn)行動(dòng)態(tài)多變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)。（10） 強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品環(huán)保性 隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的重視，要求環(huán)境保護(hù)的呼聲越來(lái)越高，這就要求設(shè)計(jì)出綠色產(chǎn)品，使產(chǎn)品運(yùn)行過(guò)程中污染小，對(duì)人體危害小。（11） 強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品宜人性 現(xiàn)代設(shè)計(jì)除強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量外，還特別強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，加美觀性、時(shí)代性、藝術(shù)性等，使產(chǎn)品造型具有藝術(shù)感染力，令使用者心情舒暢、愉快，滿(mǎn)足使用者的審美要求。（12） 強(qiáng)調(diào)用戶(hù)參與 用戶(hù)是產(chǎn)品消費(fèi)者，僅靠市場(chǎng)調(diào)研的結(jié)果并不能完全反映用戶(hù)的要求，所以現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)用戶(hù)參與設(shè)計(jì)過(guò)程，如此設(shè)計(jì)的產(chǎn)品才能反映用戶(hù)的需求，取得用戶(hù)的最大滿(mǎn)意。（13） 強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)階段質(zhì)量控制 現(xiàn)代質(zhì)量控制理論認(rèn)為，產(chǎn)品質(zhì)量首先是設(shè)計(jì)出來(lái)的，其次才是知道出來(lái)的，所以應(yīng)特別重視設(shè)計(jì)階段質(zhì)量控制，避免設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品在質(zhì)量上先天不足。（14） 設(shè)計(jì)制造一體化 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程是分離的，從設(shè)計(jì)到制造要進(jìn)過(guò)好幾個(gè)過(guò)程，往往會(huì)造成信息的“誤理解”；現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)、制造過(guò)程的一體化的并行化，強(qiáng)調(diào)從設(shè)計(jì)信息到制造信息的順暢傳遞、迅速反饋，設(shè)計(jì)和制造采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型。（15） 產(chǎn)品全壽命周期最優(yōu)化 現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)從市場(chǎng)調(diào)研、用戶(hù)要求，到產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、制造過(guò)程、質(zhì)量控制、成本核算、銷(xiāo)售價(jià)格、包裝運(yùn)輸、售后服務(wù)、維修保養(yǎng)、報(bào)廢處理、回收再利用等產(chǎn)品全生命周期的綜合最優(yōu)化。5.TRIZ理論之小人法及舉例TRIZ理論以辯證法、系統(tǒng)論和認(rèn)識(shí)論為哲學(xué)指導(dǎo)，以自然科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和思維科學(xué)的研究成果為根基和支柱，以技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則為理論基礎(chǔ)，包括了技術(shù)系統(tǒng)和技術(shù)過(guò)程、（技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化方向）理論化等基本概念。TRIZ理論提供了分析工程問(wèn)題所需的方法，包括矛盾分析、功能分析、資源分析和物場(chǎng)分析等。同時(shí)還提供了相應(yīng)的問(wèn)題求解工具，包括技術(shù)矛盾創(chuàng)新原理、物理矛盾分離原理、科學(xué)原理知識(shí)庫(kù)和發(fā)明問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)節(jié)法等。TRIZ理論針對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的求解提供了發(fā)明問(wèn)題解決算法，同時(shí)TRIZ理論還包括了一些創(chuàng)新思維的方法，例如屏幕法、小人法、金魚(yú)法等。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的部分物體不能完成必要的功能和任務(wù)是就用多個(gè)小人分別代表這些物體。不同小人表示執(zhí)行不同功能或具有不同的矛盾，重新組合這些小人，使它們能夠發(fā)揮作用，執(zhí)行必要的功能。通過(guò)能動(dòng)的小人，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。然后，根據(jù)小人模型對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。智能小人法是一種極好的工具，它可打破技術(shù)或?qū)I(yè)術(shù)語(yǔ)導(dǎo)致的思維定勢(shì)，并可用于在微觀級(jí)別上分析系統(tǒng)。小人法能夠更形象生動(dòng)地描述技術(shù)系統(tǒng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)用小人表示系統(tǒng)，更容易解決問(wèn)題，獲得理想解決方案。小人法的步驟：（1）把對(duì)象中各個(gè)部分想象成一群一群的小人（當(dāng)前怎樣）；（2）把小人分成按問(wèn)題的條件而行動(dòng)的組（分組）；（3）研究得到的問(wèn)題模型（有小人的圖）并對(duì)其進(jìn)行改造，以便實(shí)現(xiàn)解決矛盾（該怎樣打亂重組）；（4）過(guò)渡到技術(shù)解決方案。為了防止走私核原料，海關(guān)在檢查集裝箱時(shí)會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題：一方面要快速準(zhǔn)確地檢查大面積集裝箱內(nèi)是否有核原料，往往需要很長(zhǎng)時(shí)間；另一方面不能因?yàn)榇隧?xiàng)工作影響車(chē)輛通過(guò)海關(guān)的能力。建議利用小人法解決這個(gè)問(wèn)題。將系統(tǒng)用許多小人表示執(zhí)行不同的功能，然后重新組合這些小人，使小人發(fā)揮作用，解決問(wèn)題。核原料為中間的黑頭小人，四周被外殼小人包圍。假想我們利用一種工具儀器或材料，其應(yīng)該具備一定的特性，即工具儀器小人在通過(guò)外殼小人和黑頭小人時(shí)表現(xiàn)出不同的特性，如其與外殼小人相遇時(shí)不改變前進(jìn)方向，而其與黑頭小人相遇時(shí)，則改變前進(jìn)方向。實(shí)際應(yīng)用中，可以選擇高能粒子介子作為儀器工作小人，因?yàn)榻樽釉诤嗽舷嘧矔r(shí)會(huì)偏離原前進(jìn)方向，而與其他材料相遇時(shí)仍沿原來(lái)方向前進(jìn)。這樣可以快速探測(cè)集裝箱內(nèi)是否有核原料。普通的茶杯在喝茶時(shí)茶葉會(huì)順?biāo)热肟谥校o喝茶造成許多的不方便。對(duì)茶杯的矛盾要求是：一方