產(chǎn)品設(shè)計(jì)概述1課件

產(chǎn)品設(shè)計(jì)1主講人：曾富洪攀枝花學(xué)院1第一章產(chǎn)品設(shè)計(jì)概述1.1制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意義21世紀(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域設(shè)計(jì)方法學(xué)、新產(chǎn)品開發(fā)流程再造與項(xiàng)目管理、全球化并行協(xié)同設(shè)計(jì)、敏捷化戰(zhàn)略聯(lián)盟、設(shè)計(jì)支持新技術(shù)、數(shù)字化虛擬樣機(jī)開發(fā)技術(shù)、仿真試驗(yàn)與性能評估技術(shù)、逆向工程與快速原型制造

產(chǎn)品核心競爭力以更短的新產(chǎn)品上市時(shí)間（TimeToMarket）、更優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、更低的產(chǎn)品成本（Cost）、更好的服務(wù)（Service）和滿足環(huán)保要求（Environment）

2第一章產(chǎn)品設(shè)計(jì)概述1.1制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意義新產(chǎn)品，指的是：采用新技術(shù)原理、新設(shè)計(jì)構(gòu)思而開發(fā)生產(chǎn)出的全新型產(chǎn)品，或應(yīng)用新技術(shù)原理、新設(shè)計(jì)構(gòu)思，在結(jié)構(gòu)、功能、材料、工藝等各方面對老產(chǎn)品進(jìn)行重大改型，并顯著提高原有老產(chǎn)品的性能或擴(kuò)大功能而得到的改型新產(chǎn)品。

全新產(chǎn)品的企業(yè)帶來新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)和豐厚的回報(bào)，甚至?xí)绊懻麄€(gè)行業(yè)，形成新的產(chǎn)業(yè)。移動(dòng)通訊設(shè)備和產(chǎn)品（如手提電話）的開發(fā)成功和投放市場，以摩托羅拉（MOTOROLA）、愛立信（ERICSSON）、諾基亞（NOKIA）三大巨頭為代表的移動(dòng)通訊業(yè)，從90年代初開始就在全球逐步形成了一個(gè)龐大的新興產(chǎn)業(yè)，拉動(dòng)了全球經(jīng)濟(jì)的快速增長。(IBM的案例)

全新產(chǎn)品3第一章產(chǎn)品設(shè)計(jì)概述1.1制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意義改進(jìn)型新產(chǎn)品的開發(fā)具有重要意義。一般來說，一個(gè)全新產(chǎn)品從構(gòu)思到投入市場需要相當(dāng)長的時(shí)間，企業(yè)需要為此承擔(dān)很大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，盡管新產(chǎn)品是市場的驕嬌者，但它畢竟是少數(shù)，而更多推向市場的產(chǎn)品都是在已有老產(chǎn)品基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)、完善、提高開發(fā)而出的新產(chǎn)品。改進(jìn)型新產(chǎn)品的開發(fā)在世界各國都非常普遍，它對我國這樣的發(fā)展中國家來說尤其重要。

我國特點(diǎn):國內(nèi)眾多的制造企業(yè)已開始從單一的引進(jìn)、消化、吸收國外新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和工藝，再國產(chǎn)化，向逐步改型自主開發(fā)和全新自主開發(fā)方向發(fā)展；新產(chǎn)品開發(fā)已從勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，從低技術(shù)含量向高技術(shù)含量的新產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，從低附加值向高附加值的新產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，

5第一章產(chǎn)品設(shè)計(jì)概述1.1制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意義產(chǎn)品整個(gè)生命周期

產(chǎn)品設(shè)計(jì)，訂單處理，原料采購，產(chǎn)品制造，倉儲(chǔ)運(yùn)輸，批發(fā)經(jīng)營，零售6第一章產(chǎn)品設(shè)計(jì)概述1.1制造業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意義產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意義作為產(chǎn)品整個(gè)生命周期中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)——產(chǎn)品設(shè)計(jì)占據(jù)極為重要的地位。在產(chǎn)品全生命周期中，設(shè)計(jì)階段決定了整個(gè)成本約70%左右的成本，而制造階段及后續(xù)其他相關(guān)階段只決定約30%的總成本。并行工程的研究與實(shí)踐也表明：約85%的產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用由產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的工作決定，而這一階段本身所耗費(fèi)的成本卻不到總成本的7%。因此，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的研究，尤其是概念設(shè)計(jì)過程的研究具有重要的意義

71.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述1.2.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)詮釋人工智能專家Simon認(rèn)為設(shè)計(jì)是問題求解的過程，是人們制定程序把產(chǎn)品由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為所需要的另一種狀態(tài)的過程

Pahlt等認(rèn)為設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)就是用最好的方式來進(jìn)行滿足一切要求的智力活動(dòng)

Suhf把設(shè)計(jì)定義為一種主體需求轉(zhuǎn)換成客觀存在的一個(gè)過程

Yoshikawa認(rèn)為設(shè)計(jì)是一種從功能空間到屬性空間的映射，是關(guān)于知識(shí)的抽象理論

個(gè)人觀念：設(shè)計(jì)本質(zhì)可以概括為6個(gè)字：

定位，約束，求解81.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述1.2.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論公理化設(shè)計(jì)思想的核心是多域映射，即把設(shè)計(jì)活動(dòng)分為用戶域（CustomerDomain）、功能域（FunctionalDomain）、物理域（PhysicalDomain）和流程域（ProcessDomain）。

用戶域代表用戶關(guān)心的目標(biāo)，用顧客需求（CustomerNeeds）來代表。

功能域代表的功能需求，用功能需求（FunctionalRequirement）來代表，功能需求之間要滿足約束（Constraints）。

物理域描述設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)參數(shù)（DesignParameters），

過程域是制造過程中工序和工藝的變量集合(processvariables,PVs)。10

日本人QFD理論

QFD由日本質(zhì)量專家水野滋(ShigeruMizuno)和赤尾洋二(YojiAkao)提出，原始構(gòu)想誕生于1966年。1972年第一次出現(xiàn)“質(zhì)量配置（QD，QualityDeployment）”這一提法。隨后三菱重工神戶造船廠提出了質(zhì)量配置表，最后形成了質(zhì)量配置理論，即“將顧客需求轉(zhuǎn)換成質(zhì)量特征，控制產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，再進(jìn)一步擴(kuò)展到零部件質(zhì)量、工藝特征以及它們之間的關(guān)系”。QFD理論產(chǎn)生的另一來源是前文提到的價(jià)值工程（VE，ValueEngineering），這就是所謂的狹義QFD。廣義QFD是QD與狹義QFD的結(jié)合。所以現(xiàn)在的QFD實(shí)際上是多流派、多概念的理論。1.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述1.2.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論12TRIZ理論體系及創(chuàng)新方法簡化模型可用：一種思想——最終理想解一組法則——技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則四個(gè)工具——

技術(shù)沖突與發(fā)明原理物理沖突與分離方法物場分析與標(biāo)準(zhǔn)解

Howto模型與知識(shí)庫一種算法——發(fā)明問題解決理論（ARIZ）1.2.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論1.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述蘇聯(lián)人發(fā)明問題解決理論（TRIZ）以G.S.Altschuller（阿奇舒勒）為首的專家，經(jīng)過對250萬份專利文獻(xiàn)的研究，建立了一整套體系化的、實(shí)用的發(fā)明問題解決方法，這就是所謂的TRIZ法理論。141.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述

1.2.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程詮釋:設(shè)計(jì)過程的本質(zhì)就是對設(shè)計(jì)問題進(jìn)行求解的過程，是在不確定的狀態(tài)下所進(jìn)行的一種實(shí)現(xiàn)自己或客觀主體目的的一個(gè)決策過程。從信息轉(zhuǎn)換的角度來講，定義產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是將一個(gè)關(guān)于制成品的需求和需要的信息轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品知識(shí)的過程，其根本目的就是要?jiǎng)?chuàng)新或改進(jìn)產(chǎn)品。

151.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述

1.2.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程描述性的設(shè)計(jì)過程：揭示了設(shè)計(jì)過程的本質(zhì)。Yoshikowa以公理集合論為工具，建立了描述性的設(shè)計(jì)過程模型，把設(shè)計(jì)過程看成是一種從功能空間到屬性空間的映射。Simon和Dixon給出整個(gè)設(shè)計(jì)過程的形式化描述，強(qiáng)調(diào)對設(shè)計(jì)過程動(dòng)態(tài)抽象，并把這作為改進(jìn)設(shè)計(jì)模型通用性的前提。Takeda基于一般設(shè)計(jì)論提出了設(shè)計(jì)過程的進(jìn)化模型，定義了有限的屬性集，該屬性集是可以進(jìn)化的，并在進(jìn)化模型里，將設(shè)計(jì)過程描述成一個(gè)逐步由功能空間向?qū)傩钥臻g進(jìn)化的過程。161.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述

1.2.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程規(guī)范化的設(shè)計(jì)過程：Pahl等用系統(tǒng)的觀點(diǎn)，將產(chǎn)品作為設(shè)計(jì)對象，設(shè)計(jì)對象可以視為一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，其功能是將物料、能量和信息的輸入轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的輸出。在輸入過程中，隨時(shí)間變化的能量、物料、信號(hào)就形成能量流，物料流和信號(hào)流。

來自外界的影響物料能量信號(hào)輸入輸出物料能量信號(hào)技術(shù)系統(tǒng)（黑箱）對外界的影響171.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述

1.2.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程可計(jì)算的設(shè)計(jì)過程：其偏重于計(jì)算機(jī)可表達(dá)、可操作與可計(jì)算的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程理論，其主要的思想就是設(shè)計(jì)過程算法化、計(jì)算機(jī)化。Suh基于計(jì)算機(jī)技術(shù)提出了可計(jì)算的過程模型，通過設(shè)計(jì)矩陣，將功能要求領(lǐng)域映射到設(shè)計(jì)參數(shù)領(lǐng)域，從而將設(shè)計(jì)過程中定性的概念需求轉(zhuǎn)變?yōu)槎康奈锢韰?shù)。JohnsonE的研究工作主要應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、應(yīng)用數(shù)學(xué)及跨學(xué)科技術(shù)，通過不斷加強(qiáng)“優(yōu)化算法庫”、“知識(shí)庫”及“專家系統(tǒng)”的建設(shè)，來操作設(shè)計(jì)過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭能力。

181.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述

1.2.3產(chǎn)品設(shè)計(jì)求解傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)求解:

3)科學(xué)分析的問題求解方法是基于科學(xué)理論如統(tǒng)計(jì)和概率論、邏輯、集合論等進(jìn)行知識(shí)泛化的求解。

4)基于綜合的問題求解是一個(gè)方法學(xué)，它需要許多不同的方法進(jìn)行比較，經(jīng)過尋優(yōu)、判定來對多種結(jié)果進(jìn)行一種知識(shí)密集化的合成。

201.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述

1.2.3產(chǎn)品設(shè)計(jì)求解智能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)求解:1)基于知識(shí)本體的設(shè)計(jì)過程求解方法知識(shí)表達(dá)是人工智能技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，通常知識(shí)工程師與產(chǎn)品設(shè)計(jì)專家合作進(jìn)行設(shè)計(jì)知識(shí)的獲取，目前對知識(shí)的研究更多地偏向于對知識(shí)的理解和表達(dá)、知識(shí)的本體化

2)基于軟計(jì)算方法的設(shè)計(jì)過程求解軟計(jì)算方法中的一個(gè)熏要內(nèi)容就是基因算法，它是對自然選擇的進(jìn)化過程進(jìn)行模擬的隨機(jī)并行搜索算法，將基因算法應(yīng)用到設(shè)計(jì)問題中，可以降低人對設(shè)計(jì)過程主觀影響的程度。

211.2現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論概述

1.2.4產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中功能

3)從人工智能的觀點(diǎn)來研究：人工智能領(lǐng)域?qū)δ艿难芯恐饕菑幕谀Ｐ偷耐评?Modelbasedreasoning，MBR)出發(fā)，強(qiáng)調(diào)由功能到結(jié)構(gòu)的推理，以得到對功能的解釋，也即所謂的功能推理，主要根據(jù)物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析其各組成部分的行為以及系統(tǒng)整體的功能，來判斷預(yù)期功能是否實(shí)現(xiàn)等問題。功能推理主從功能建模入手，利用功能信