针对理想的机械工程设计支持系统的研究

1、在工程设计研究13(2002)5564工业部10.1007 / s00163 - 001 -0007- 4针对理想的机械工程设计支持系统的研究大卫G.Ullman摘要：本文详细介绍了在开发进展理想的机械设计的支持系统。它试图填补这个工程师的需求和目前市面上的计算机辅助设计(CAD)系统之间的差距。自从强调了计算机辅助设计(CAD) 这个术语，电脑已成为人类设计师的强有力的助手，这篇文章的内容是设计师的的中心任务。它紧紧根据设计师所做的项目和他们开发的信号系统项目的类型。17项关于理想机械设计的支持系统在这里被一一列举出来。这些先进的信号系统直接应用于设计过程和实际应用与发展中，对于这十七项中的

2、任何一项,根据目前他们的发展情况，他们是目前最先进也是有很大未来发展空间的研究项目。关键词：机械工程设计、计算机辅助设计(CAD),支持系统。1介绍本文总结了理想机械工程设计支持系统的发展进程。近30年来,计算机辅助设计系统已经被他们的开发者作为支持系统工程设计,发展产品的系统加以吹捧。这是说计算机辅助设计(CAD)系统在关于怎样在工作场所使设计得以实现方面有重大的影响,令人惊讶的是,很少有关于这个系统的对设计者和最终产品方面影响的正式研究。这篇文章介绍了一种讨论这些效应结构。2000年2月11日收到:/2000年12月9日校稿:2001年9月19日接受: /2001年11月13在线发表200

3、1年Springer-VerlagD.G.Ullman俄勒冈州立大学机械设计方面的荣誉退休教授,机械工程研究所硕士论文。具有较强的权威性性公司的董事长,Corvallis大街800号,美国俄勒冈州97330。电子邮件：:本文由Autodesk资助;但是, 声明这些意见和结论的作者主要是基于他的工作。最近,并被认为是彻底的,全身心投入此项尖端研究的学者只有八个，他们大多集中在二维 1,15,17,18,22,23,24,25。作者没有发现他们关于影响参数系统的研究性文章被出版。在这样做的同时,他们总结了目前已知的和需要的研究东西。最后,探讨了计算

4、机辅助设计(CAD)系统发展来支持增加用于开发的产品活动部分。这个学期的计算机辅助设计(CAD)强调计算机对于人类的设计师是一种援助,所以本文的主旨是中心设计者。它是根据这个活动紧紧依赖这个活动的设计师和他们开发的信息系统执行。在许多方面,这是以前发表的两个文件的一个更新（“绘制图纸在机械设计过程中的重要性”和“设计的发展史存在的问题、设计合理性以及设计意向系统”）。 最近的一些文章提出13个突出的问题需要解决去实现并且提出了一种去改进设计过程和有此引起的设计信息潜在的工程设计的疑问。这第一笔由基金会出资进行研究研究的论文是有五个具有不同的背景和经验的机械设计工程师发表的。他们每个人都会给于关

5、于其中一两项的详细说明书，但是实际的机械设计中的问题的还是在现实的实践中遇到。当工程师们正着手于解决问题时，他们被强烈的要求去思考解决办法。他们的口头报告,图纸,手势被录像和录音大约能够持续6到10 小时。根据被誊写的这些录音资料数据获得一个关于这次设计会议的草案。每一个设计者都在他们解决问题的方法中绘制了几张图纸加以说明。所有的这些都是在图纸上。计算机辅助设计(CAD)系统没有被用于研究,因为没有设计者在他们的日常设计中使用计算机辅助设计(CAD)它的使用对一个已经复杂的实验来说会增加劳动强度。根据长达40多个小时的数据显示,15节关于每门科目的概念、布局、详细的典型设计被精选出来。这个草拟

6、数据中其中的15个章节涵盖了这些数据的174数据单元。通过总结分析观测结果得出结论绘制成图纸并将将之运用于以下几个方面:1、档案的几何形态设计的2、设计师之间和设计师和生产人员之间的思想交流3、作为一种分析工具，通常, 不确定的尺寸和图上的公差进行开发4、模拟的设计5、作为一个完整性检查者，作为草图或者其他正在绘制中的图纸剩下的设计细节，这些对于设计师来说变得清晰。实际上,帮助建立一个完成剩下设计任务的议程6、作为一个设计师的短期记忆的延伸。设计师往往无意识地使用草图帮助他们记得的他们可能忘记的想法。1990年的图纸再次被发现并且是支持证明这些这个说法。此外,虽然受试者不使用计算机辅助设计(C

7、AD)系统,但是结果却表明:1、计算机辅助设计(CAD)系统必须允许草图的输入。2、计算机辅助设计(CAD)系统必须考虑到设计师使用的多种的接口界面。这虽然不意味着更多的方法去定义一个交际圈，但是必须去寻找一个满足设计者需求的接口与计算机辅助设计（CAD）上的图像相交流。3、计算机辅助设计(CAD)必须能够识别域相关的因素及完成他们的实体。4、CAD工具需要能够管理约束(甚至)摘要和功能的限制)并且确保他们的满意,因为这是明显的,人类的设计师在对他的认知能力是有限。因此这篇文章表明,计算机辅助设计(CAD)系统已经成熟了并指出,至少在某种程度上有以上四种结论。然而,即使最新的系统是和理想的机械

8、工程设计支持系统之间仍有很大的差距。这篇文章对最理想的系统被描述并对对其进展进行了讨论。2一个模型设计问题的解决对设计者来说或许在将来的某天能够戴上承载他（她）们理想和发展一种硬件陈述的“理想的帽子”。关于认知过程、计算机辅助设计(CAD),和快速成型的研究正在它的领域进行。这种现状意味这我们可以在我们头上陈述足够好的可担保的硬件将被开发出的概念。我们还可以假想计算机辅助设计(CAD)系统已经足够先进，能够很好的承载我们的想法和处理好零件和总体的发展变化。计算机辅助设计(CAD)系统的发展需要的到设计者认知工作的理解。只有这样想法设想和表达陈述直接的互通才有可能。所以去探究关于这个环节已知的知

9、识，考虑人类问题的解决者和用数字表示的外部环境直接的关系是非常重要的。这组数据是基于纽厄尔和西蒙对模型的研究并被称为数字处理信息系统(IPS)。这些数据图表是关于设计信息的产生和储存的一个简单的“地图”。这些图标同时也展示了一个内部的，人类解决问题的环境(设计者的内心)和外部环境(设计者思想外的客观环境)。对于设计师来说,两个位置对应的是两种不同类型的记忆:短期记忆(STM)和长期记忆(LTM)。设计师外部的记忆方法有很多,有许多“设计存储地点”包括图形表示法、媒体例如：纸张和CAD工具,以及其它媒体，如：文本笔记、手册和各位同仁。每种记忆方式都有它运用于实际设计场合的背景和方法。短期记忆（S

10、TM）和长期记忆(LTM)特征细节是基于纽尼尔和西门的思维模型。 它的延伸已经被制成视觉图片以及他的影响已被编码。人们必须认识到这个模型在这所包含的内容虽然不完全同意认知心理学,但是他们足够安全提供为讨论CAD在机械设计中的作用讨论依据。2.1短期记忆短期记忆是非常快并且强大的。短期记忆的内容是我们意识到信息,也就是说,我们的有意识的心智。所有的设计操作(例如,视觉感知和图纸创作)是基于短期记忆（STM）的信息。不幸的是,STM容量能力有限。研究表明,它是限于大约七个认知单位或者大量的信息。在设计中,这些碎片是视觉图像信息的形式能信息、事宜的心理模式以及在CAD中表示想法的步骤，或者其他离散的

11、信息碎片。虽然短期记忆的容量的有限,但它是一种处理时间仅是100毫秒的快速处理器。2.2长期记忆另一方面，长期记忆有本质上的无限容量，但是进入长期记忆的通路也慢了。进入长期记忆的通道也不是直接的。记忆也必须是一些提示或是基于短期记忆的信息检索策略引发。在设计中，有一部分内容被储存在长期记忆中。那些有相对比较简单的线索供引发记忆,因为,在任何时候,目前重要的设计部分都是在STM中并能充当长期记忆中的知识思想的指针。23外部环境,在这个试验（1990年）中,很明显许多绘画行为不习惯于用文字记载设计过程中的结果。但是绘制本省就是设计活动的一部分。如果这个画表可以将他们所做的这些呈现在他们脑海中,他们就可以按他们脑海中呈现的这样做而不用做草图,笔记和在纸上计算。因此,我们可以得出的外部环境常被用作长期记忆和短期记忆的延伸。在外部环境中运用媒体来提高设计者的认识能力是至关重要的。区分开媒体和人类的认知之间的关系密不密切是这篇文章的一