機(jī)械設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告

-PAGE1-設(shè)計(jì)方法發(fā)展過(guò)程的調(diào)研報(bào)告設(shè)計(jì)方法是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈魂。我查閱了一些有關(guān)設(shè)計(jì)方法和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的資料，調(diào)研了它的發(fā)展史并進(jìn)行了一些小總結(jié)。設(shè)計(jì)方法的發(fā)展大致經(jīng)歷了直覺(jué)設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、中間試驗(yàn)輔助設(shè)計(jì)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)這四個(gè)發(fā)展階段。對(duì)于前三個(gè)階段，因其設(shè)計(jì)方法乃至相關(guān)原理均具有人工試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)類比等特點(diǎn)，統(tǒng)稱為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。“現(xiàn)代”與“傳統(tǒng)”本就是繼承與發(fā)展的關(guān)系，沒(méi)有傳統(tǒng)就沒(méi)有現(xiàn)代，因此，在歷史的長(zhǎng)河中，傳統(tǒng)與現(xiàn)代就是一對(duì)雙子星，失去了一方，另一方也就失去了存在的意義。就設(shè)計(jì)方法而言，每一時(shí)代的設(shè)計(jì)方法都是與該時(shí)代的科技與人文發(fā)展水平緊密相連的。每一次設(shè)計(jì)方法的大突破都有歷史變更的大背景。十六世紀(jì)之前，生產(chǎn)力水平以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主導(dǎo)，觀察世界的方式主要靠直覺(jué)、經(jīng)驗(yàn)、猜測(cè)，相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法也以直覺(jué)設(shè)計(jì)為主，以經(jīng)驗(yàn)的方式薪火相傳。十六世紀(jì)到十九世紀(jì)末人類花了約400年的時(shí)間完成了對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的突破，生產(chǎn)力水平逐漸以工業(yè)為主導(dǎo)。自然科學(xué)也分化出來(lái)，形成了多學(xué)科的完整體系，觀察世界的方式從之前的直覺(jué)、猜測(cè)、經(jīng)驗(yàn)升級(jí)為理論、實(shí)證與定量分析和歸納。相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法也發(fā)展為理論結(jié)合實(shí)踐的設(shè)計(jì)。這些時(shí)期下的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是以理論公式及長(zhǎng)期設(shè)計(jì)實(shí)踐中形成的經(jīng)驗(yàn)、公式、圖標(biāo)和設(shè)計(jì)手冊(cè)等為基礎(chǔ)，通過(guò)安全系數(shù)設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、類比設(shè)計(jì)、分離設(shè)計(jì)等半理論經(jīng)驗(yàn)的方式，完成方案擬定、設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖和編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等設(shè)計(jì)工作。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的對(duì)象產(chǎn)品一般具有產(chǎn)量大、壽命長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、創(chuàng)新程度不高等特點(diǎn)。但隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的不斷推進(jìn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，產(chǎn)品越發(fā)呈現(xiàn)出個(gè)性化、多樣化、壽命短、開(kāi)發(fā)周期短、創(chuàng)新空間空前擴(kuò)大等特點(diǎn)，同時(shí)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)涉及的技術(shù)與科學(xué)領(lǐng)域也越來(lái)越廣，因此傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法就顯得捉襟見(jiàn)肘、顧此失彼，越發(fā)難以滿足當(dāng)今產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，凸顯出自身的局限性。十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的誕生期，尤其在物理發(fā)面更顯著，科學(xué)技術(shù)開(kāi)始超前于生產(chǎn)，并對(duì)生產(chǎn)起了決定性的促進(jìn)作用，成為第一生產(chǎn)力。在此期間，二十世紀(jì)四十年代計(jì)算機(jī)的發(fā)明及八十年代后的普及，以及九十年代后信息革命的興起是一系列標(biāo)志性的事件。設(shè)計(jì)方法也因此開(kāi)始有了突破性的進(jìn)展。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法也因計(jì)算機(jī)的使用開(kāi)始更新為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法可近似理解為：傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法+計(jì)算機(jī)+現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)理論是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的基石。從二十世紀(jì)五十年代開(kāi)始，為了適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展的需要，通過(guò)借鑒新興的統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)、管理技術(shù)、信息技術(shù)和方法論，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上相繼提出了一系列現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法，如公理化設(shè)計(jì)理論、發(fā)明問(wèn)題解決理論、田口設(shè)計(jì)法、六西格瑪設(shè)計(jì)等。正如公理化設(shè)計(jì)理論的奠基人曾指出的，“經(jīng)驗(yàn)或?qū)Ρ仍O(shè)計(jì)技術(shù)與方法極大地限制了實(shí)際設(shè)計(jì)水平的提高，對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的高效、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得無(wú)能為力，基于新的設(shè)計(jì)技術(shù)與方法理論，建立系統(tǒng)、完整的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)和設(shè)計(jì)平臺(tái)，是應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵?！苯?jīng)過(guò)了多年發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在現(xiàn)在設(shè)計(jì)理論的支撐下，已經(jīng)成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中必不可少的工具?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是一系列設(shè)計(jì)方法的總稱，其中包括有限元、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、健壯性設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)造及創(chuàng)新設(shè)計(jì)、反求工程及反求設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)、自組織設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)等等幾十種側(cè)重點(diǎn)各不相同的方法。我就對(duì)其中的幾種重點(diǎn)的方法進(jìn)行了搜索、資料匯總和說(shuō)明。有限元方法，是指那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。有限元方法最初被稱為矩陣近似方法，應(yīng)用于航空器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算。后經(jīng)過(guò)數(shù)十年的努力，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元方法迅速?gòu)慕Y(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計(jì)算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為一種豐富多彩、應(yīng)用廣泛并且實(shí)用高效的數(shù)值分析方法。優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，是一種選擇最佳方案的設(shè)計(jì)方法。以數(shù)學(xué)優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，建立目標(biāo)函數(shù)，自動(dòng)尋求最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，能使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)最合理、性能最好、質(zhì)量最高、成本最低、有競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)間又不要太長(zhǎng)。健壯性設(shè)計(jì)，它同時(shí)又被稱為穩(wěn)健性設(shè)計(jì)，它是日本學(xué)者田口玄一提出的田口方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種低成本、高穩(wěn)定性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方法，是將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需要完成的任務(wù)。需要指出的是，對(duì)于復(fù)雜的實(shí)際工程，常常采用多種設(shè)計(jì)方法綜合運(yùn)用，有時(shí)甚至需要設(shè)計(jì)方法本身有所突破。根據(jù)以上的一些資料說(shuō)明，我總結(jié)出按照傳統(tǒng)與現(xiàn)代的歷史辯證關(guān)系，不能狹義或者靜態(tài)的去理解我們現(xiàn)在所學(xué)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，不能把它當(dāng)成一把開(kāi)啟所有設(shè)計(jì)問(wèn)題的金鑰匙。因?yàn)槲彝ㄟ^(guò)調(diào)研它的發(fā)展史知道，所有的設(shè)計(jì)方法都