現(xiàn)代設計方法_5設計方法學_new

1、設計方法學設計方法學第五講第五講 設計方法學設計方法學設計方法學設計方法學 基本要求：基本要求： 學習學習設計方法學概念與方法，設計方法學概念與方法，初步掌握設計系統(tǒng)、設計規(guī)劃、設計評價、設初步掌握設計系統(tǒng)、設計規(guī)劃、設計評價、設計思維與設計工具。計思維與設計工具。設計方法學設計方法學設計方法學的產生與發(fā)展設計方法學的產生與發(fā)展 概概述述設計方法學及其研究對象設計方法學及其研究對象概述概述設計方法學設計方法學 設計方法學的產生與發(fā)展設計方法學的產生與發(fā)展 設計方法學是一門正在發(fā)展和形成的新興學科，它的定義、研究對象和范疇等，當前尚無確切的、公認的表述，但近年來它的發(fā)展極快，受到各國及有關學者廣

2、泛的關注。 在最早進行設計方法學研究的學者中，應該提到德國的FReuleaux，1875年他在理論運動學一書中第一次提出了“進程規(guī)劃”的模型，即對很多機械技術現(xiàn)象中本質上統(tǒng)一的東西進行抽象，在此基礎上形成一套綜合的步驟。這是最早對程式化設計的探討，因而有人稱他為設計方法學的奠基人。概述概述設計方法學設計方法學 自20世紀60年代初期以來，由于各國經濟的高速發(fā)展，特別是競爭的加劇，一些主要工業(yè)國家往往采取措施來加強設計工作，從而使得設計方法學研究在這一時期取得了飛速發(fā)展。 20世紀70年代末，歐洲出現(xiàn)了由瑞士的VHuhka博士、丹麥的MMAndeasen博士及加拿大的WEEder教授組成的歐洲設

3、計研究組織WDK（Workshop Design-Konstr-uktion）。此后，WDK發(fā)起并組織了一系列國際工程設計會議ICED（International Conference on EngineeringDesign），參加會議的人員和范圍逐漸擴大。 1980年前后，由于德國學者、西歐和北歐學者、日本學者及美國學者先后不斷地來華講學，使我國學者，開始對西方各學派進行學習與研究。 設計方法學的產生與發(fā)展設計方法學的產生與發(fā)展 概述概述設計方法學設計方法學 關于什么是設計方法學，不同學者有不同看法，目前比較完整和有一定代表性的是瑞士VHuhka博士提出的一些觀點。他認為設計方法學是研究解

4、決設計問題的進程的一般理論，包括一般設計戰(zhàn)略及用于設計工作各個具體部分的戰(zhàn)術方法，他還提出了其主要領域及大致結構，包括進程模式、進程規(guī)劃、進程風格、方法、方法學行動規(guī)劃、工作方法、工作原則等。 設計方法學的產生與發(fā)展設計方法學的產生與發(fā)展 概述概述設計方法學設計方法學設計方法學具體的研究對象有： （1）設計對象：設計對象是一個能實現(xiàn)一定技術過程的技術系統(tǒng)。 （2）設計進程：設定技術過程及規(guī)劃技術系統(tǒng)的邊界，確定技術系統(tǒng)的總功能，包括物質功能和精神功能。 （3）設計評價：優(yōu)選多個設計方案的方法是，先根據一定的準則和方法對各方案進行評價，然后按正確的原則和步驟進行決策，逐步求得最優(yōu)方案。 設計方法

5、學的產生與發(fā)展設計方法學的產生與發(fā)展 概述概述設計方法學設計方法學設計方法學具體的研究對象有： （4）設計思維：設計是一種創(chuàng)新，設計思維應是創(chuàng)造性思維，創(chuàng)造性思維有其本身的特點和規(guī)律，并可通過一定的創(chuàng)造技法來激發(fā)人們的創(chuàng)造性思維。 （5）設計工具：把分散在不同學科領域的大量設計信息集中起來，按設計方法學的系統(tǒng)程式分類列表，建立各種設計信息庫，通過計算機等先進設備方便快速地調用參考。 （6）現(xiàn)代設計理論與方法的應用：把成批涌現(xiàn)且不斷發(fā)展的各種現(xiàn)代設計理論與方法應用到設計進程中來，使設計方法學更臻完備。 設計方法學的產生與發(fā)展設計方法學的產生與發(fā)展 概述概述設計方法學設計方法學解決發(fā)明問題的理論（

6、解決發(fā)明問題的理論（TRIZ）TRIZ的產生：也稱為的產生：也稱為TIPS（Theory of Inventive Problem Solving). 1946年，前蘇聯(lián)海軍專利員年，前蘇聯(lián)海軍專利員G. S. Altshuller 在分析在分析并總結并總結20萬項專利的基礎上提出的。到萬項專利的基礎上提出的。到1980，他的團隊研究了，他的團隊研究了200萬項專利。萬項專利。TRIZ是基于知識的、面向人的、系統(tǒng)化的、解決發(fā)明問題的方法學。是基于知識的、面向人的、系統(tǒng)化的、解決發(fā)明問題的方法學。TRIZ給出了解決技術系統(tǒng)問題、進行發(fā)明和創(chuàng)造設計的原理和規(guī)律。給出了解決技術系統(tǒng)問題、進行發(fā)明和創(chuàng)

7、造設計的原理和規(guī)律。TRIZ的基本內容的基本內容：技術系統(tǒng)進化理論；分析與理想解；物場分析法；：技術系統(tǒng)進化理論；分析與理想解；物場分析法；76個標準解；效應知識庫；矛盾解決原理。個標準解；效應知識庫；矛盾解決原理。設計思維設計思維設計方法學設計方法學技術系統(tǒng)進化理論技術系統(tǒng)進化理論技術發(fā)展的S曲線設計思維設計思維設計方法學設計方法學技術系統(tǒng)進化定律設計思維設計思維技術系統(tǒng)進化理論技術系統(tǒng)進化理論設計方法學設計方法學技術系統(tǒng)進化理論技術系統(tǒng)進化理論技術系統(tǒng)進化模式設計思維設計思維設計方法學設計方法學分析與理想解分析與理想解功能分析：從完成功能的角度，而不是技術的角度，分析系統(tǒng)、子系統(tǒng)和零部件的

8、功能中，哪些是有用的，哪些是無用的，哪些是有害的。搞清楚各種功能以及首要功能。設計中的重要突破、成本或復雜程度的顯著降低往往是功能分析的結果。資源分析：問題的解越接近理想解，可用資源就越重要。在設計中認真考慮各種資源有助于開闊設計者的眼界。資源按照應用性質分為8類：自然資源、時間資源、空間資源、系統(tǒng)資源、物資資源、能量資源、信息資源、功能資源。任何系統(tǒng)，只要還沒有達到理想解，就應該具有可用資源。理想解：低成本、高質量、無污染等是產品的理想狀態(tài)。產品處于理想狀態(tài)的解稱為理想解。理想解的特點：消除了原系統(tǒng)的不足之處；保持了原系統(tǒng)的優(yōu)點；沒有使系統(tǒng)變得更復雜（采用原成本或可用資源）；沒有引入新的缺陷

9、。理想解的確定：設計的最終目的是什么？理想解是什么？達到理想解的障礙是什么？出現(xiàn)這種障礙的結果是什么？不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？創(chuàng)造這些條件存在的可用資源是什么？設計思維設計思維設計方法學設計方法學物場分析法物場分析法物場分析法原理及其模型：所有的功能都可以分解為3個基本元件，即兩種物和一種場。一個存在的功能必定有3個基本元件構成。相互作用的3個基本元件的有機組合將產生一個功能。功能分類及其模型：有效功能：設計者根據當前用戶需求或潛在用戶需求確定的功能。不足功能：功能是合理的，但作用未達到有效功能。過剩功能：功能是合理的，但作用超過了有效功能。有害功能：負作用。確定小問題：發(fā)明原理、分離原理

10、、標準解、效應知識庫。設計思維設計思維設計方法學設計方法學76個標準解個標準解 從第從第1 1類到第類到第3 3類標準解都是解決系統(tǒng)的性能問題；第類標準解都是解決系統(tǒng)的性能問題；第4 4類標準解解決類標準解解決檢測或測量問題；第檢測或測量問題；第5 5類標準解是簡化系統(tǒng)的方法，使系統(tǒng)更理想化。類標準解是簡化系統(tǒng)的方法，使系統(tǒng)更理想化。 產品設計中的問題要用簡練的語言說明，并且包括問題的約束或限制產品設計中的問題要用簡練的語言說明，并且包括問題的約束或限制性條件。當問題符合條件時，性條件。當問題符合條件時，7676個標準解可以作為解決問題的模板。個標準解可以作為解決問題的模板。設計思維設計思維設

11、計方法學設計方法學效應知識庫效應知識庫什么是效應？效應是TRIZ中一種基于知識的問題解決工具。運用效應可以使解決方案更理想。效應是指應用本領域特別是其他領域的有關定律解決設計中的問題。功能是產品創(chuàng)新的出發(fā)點和落腳點。效應可以用于解決功能元功能是產品創(chuàng)新的出發(fā)點和落腳點。效應可以用于解決功能元求解問題，功能通過效應存在。解決科學和工程學之間的縫隙求解問題，功能通過效應存在。解決科學和工程學之間的縫隙。設計思維設計思維設計方法學設計方法學矛盾解決原理矛盾解決原理解決矛盾是獲得問題解所應遵循的一般規(guī)律。TRIZ主要研究技術矛盾和物理矛盾。技術矛盾（Technical Contradiction）：是

12、指一個作用同時導致有用和有害兩種結果。常常表現(xiàn)為一個系統(tǒng)中兩個子系統(tǒng)之間的矛盾。物理矛盾（Physical Contradiction）：是指為了實現(xiàn)某種功能，一個子系統(tǒng)或元件應具有一種特性，但同時出現(xiàn)了與此特性相反的特性。物理矛盾的核心是指對一個物體或系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)有相反的需求。技術矛盾總是涉及兩個基本特征；物理矛盾僅涉及系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)或部件。物理矛盾往往比技術矛盾更尖銳；但其解決比技術矛盾更容易。設計思維設計思維設計方法學設計方法學規(guī)范特征：TRIZ用規(guī)范的語言描述問題的技術矛盾，使用39個參數。設計思維設計思維技術矛盾解決原理技術矛盾解決原理設計方法學設計方法學技術矛盾解決原理技術矛盾解決原理發(fā)明原理：TRIZ用規(guī)范的語言描述問題的技術矛盾，使用39個參數。設計思維設計思維設計方法學設計方法學TRIZ解決創(chuàng)新問題的過程解決創(chuàng)新問題的過程確認技術矛盾。特定術語描