产品设计概述1课件

产品设计1主讲人：曾富洪攀枝花学院1第一章产品设计概述1.1制造业产品设计的意义21世纪产品设计相关领域设计方法学、新产品开发流程再造与项目管理、全球化并行协同设计、敏捷化战略联盟、设计支持新技术、数字化虚拟样机开发技术、仿真试验与性能评估技术、逆向工程与快速原型制造

产品核心竞争力以更短的新产品上市时间（TimeToMarket）、更优的产品质量（Quality）、更低的产品成本（Cost）、更好的服务（Service）和满足环保要求（Environment）

2第一章产品设计概述1.1制造业产品设计的意义新产品，指的是：采用新技术原理、新设计构思而开发生产出的全新型产品，或应用新技术原理、新设计构思，在结构、功能、材料、工艺等各方面对老产品进行重大改型，并显著提高原有老产品的性能或扩大功能而得到的改型新产品。

全新产品的企业带来新的经济增长点和丰厚的回报，甚至会影响整个行业，形成新的产业。移动通讯设备和产品（如手提电话）的开发成功和投放市场，以摩托罗拉（MOTOROLA）、爱立信（ERICSSON）、诺基亚（NOKIA）三大巨头为代表的移动通讯业，从90年代初开始就在全球逐步形成了一个庞大的新兴产业，拉动了全球经济的快速增长。(IBM的案例)

全新产品3第一章产品设计概述1.1制造业产品设计的意义改进型新产品的开发具有重要意义。一般来说，一个全新产品从构思到投入市场需要相当长的时间，企业需要为此承担很大的风险。因此，尽管新产品是市场的骄娇者，但它毕竟是少数，而更多推向市场的产品都是在已有老产品基础上，不断改进、完善、提高开发而出的新产品。改进型新产品的开发在世界各国都非常普遍，它对我国这样的发展中国家来说尤其重要。

我国特点:国内众多的制造企业已开始从单一的引进、消化、吸收国外新产品的设计和工艺，再国产化，向逐步改型自主开发和全新自主开发方向发展；新产品开发已从劳动密集型向技术密集型转变，从低技术含量向高技术含量的新产品转变，从低附加值向高附加值的新产品转变，

5第一章产品设计概述1.1制造业产品设计的意义产品整个生命周期

产品设计，订单处理，原料采购，产品制造，仓储运输，批发经营，零售6第一章产品设计概述1.1制造业产品设计的意义产品设计的意义作为产品整个生命周期中最重要的一个环节——产品设计占据极为重要的地位。在产品全生命周期中，设计阶段决定了整个成本约70%左右的成本，而制造阶段及后续其他相关阶段只决定约30%的总成本。并行工程的研究与实践也表明：约85%的产品开发费用由产品设计阶段的工作决定，而这一阶段本身所耗费的成本却不到总成本的7%。因此，对产品设计阶段的研究，尤其是概念设计过程的研究具有重要的意义

71.2现代产品设计理论概述1.2.1产品设计理论设计诠释人工智能专家Simon认为设计是问题求解的过程，是人们制定程序把产品由一种状态转换为所需要的另一种状态的过程

Pahlt等认为设计的实质就是用最好的方式来进行满足一切要求的智力活动

Suhf把设计定义为一种主体需求转换成客观存在的一个过程

Yoshikawa认为设计是一种从功能空间到属性空间的映射，是关于知识的抽象理论

个人观念：设计本质可以概括为6个字：

定位，约束，求解81.2现代产品设计理论概述1.2.1产品设计理论公理化设计思想的核心是多域映射，即把设计活动分为用户域（CustomerDomain）、功能域（FunctionalDomain）、物理域（PhysicalDomain）和流程域（ProcessDomain）。

用户域代表用户关心的目标，用顾客需求（CustomerNeeds）来代表。

功能域代表的功能需求，用功能需求（FunctionalRequirement）来代表，功能需求之间要满足约束（Constraints）。

物理域描述设计方案的设计参数（DesignParameters），

过程域是制造过程中工序和工艺的变量集合(processvariables,PVs)。10

日本人QFD理论

QFD由日本质量专家水野滋(ShigeruMizuno)和赤尾洋二(YojiAkao)提出，原始构想诞生于1966年。1972年第一次出现“质量配置（QD，QualityDeployment）”这一提法。随后三菱重工神户造船厂提出了质量配置表，最后形成了质量配置理论，即“将顾客需求转换成质量特征，控制产品设计质量，再进一步扩展到零部件质量、工艺特征以及它们之间的关系”。QFD理论产生的另一来源是前文提到的价值工程（VE，ValueEngineering），这就是所谓的狭义QFD。广义QFD是QD与狭义QFD的结合。所以现在的QFD实际上是多流派、多概念的理论。1.2现代产品设计理论概述1.2.1产品设计理论12TRIZ理论体系及创新方法简化模型可用：一种思想——最终理想解一组法则——技术系统进化法则四个工具——

技术冲突与发明原理物理冲突与分离方法物场分析与标准解

Howto模型与知识库一种算法——发明问题解决理论（ARIZ）1.2.1产品设计理论1.2现代产品设计理论概述苏联人发明问题解决理论（TRIZ）以G.S.Altschuller（阿奇舒勒）为首的专家，经过对250万份专利文献的研究，建立了一整套体系化的、实用的发明问题解决方法，这就是所谓的TRIZ法理论。141.2现代产品设计理论概述

1.2.2产品设计过程设计过程诠释:设计过程的本质就是对设计问题进行求解的过程，是在不确定的状态下所进行的一种实现自己或客观主体目的的一个决策过程。从信息转换的角度来讲，定义产品设计过程是将一个关于制成品的需求和需要的信息转换为产品知识的过程，其根本目的就是要创新或改进产品。

151.2现代产品设计理论概述

1.2.2产品设计过程描述性的设计过程：揭示了设计过程的本质。Yoshikowa以公理集合论为工具，建立了描述性的设计过程模型，把设计过程看成是一种从功能空间到属性空间的映射。Simon和Dixon给出整个设计过程的形式化描述，强调对设计过程动态抽象，并把这作为改进设计模型通用性的前提。Takeda基于一般设计论提出了设计过程的进化模型，定义了有限的属性集，该属性集是可以进化的，并在进化模型里，将设计过程描述成一个逐步由功能空间向属性空间进化的过程。161.2现代产品设计理论概述

1.2.2产品设计过程规范化的设计过程：Pahl等用系统的观点，将产品作为设计对象，设计对象可以视为一个技术系统，其功能是将物料、能量和信息的输入转换为相应的输出。在输入过程中，随时间变化的能量、物料、信号就形成能量流，物料流和信号流。

来自外界的影响物料能量信号输入输出物料能量信号技术系统（黑箱）对外界的影响171.2现代产品设计理论概述

1.2.2产品设计过程可计算的设计过程：其偏重于计算机可表达、可操作与可计算的产品设计过程理论，其主要的思想就是设计过程算法化、计算机化。Suh基于计算机技术提出了可计算的过程模型，通过设计矩阵，将功能要求领域映射到设计参数领域，从而将设计过程中定性的概念需求转变为定量的物理参数。JohnsonE的研究工作主要应用计算机技术、应用数学及跨学科技术，通过不断加强“优化算法库”、“知识库”及“专家系统”的建设，来操作设计过程，提高产品质量和市场竞争能力。

181.2现代产品设计理论概述

1.2.3产品设计求解传统的产品设计求解:

3)科学分析的问题求解方法是基于科学理论如统计和概率论、逻辑、集合论等进行知识泛化的求解。

4)基于综合的问题求解是一个方法学，它需要许多不同的方法进行比较，经过寻优、判定来对多种结果进行一种知识密集化的合成。

201.2现代产品设计理论概述

1.2.3产品设计求解智能的产品设计求解:1)基于知识本体的设计过程求解方法知识表达是人工智能技术应用于产品设计的基础，通常知识工程师与产品设计专家合作进行设计知识的获取，目前对知识的研究更多地偏向于对知识的理解和表达、知识的本体化

2)基于软计算方法的设计过程求解软计算方法中的一个熏要内容就是基因算法，它是对自然选择的进化过程进行模拟的随机并行搜索算法，将基因算法应用到设计问题中，可以降低人对设计过程主观影响的程度。

211.2现代产品设计理论概述

1.2.4产品设计过程中功能

3)从人工智能的观点来研究：人工智能领域对功能的研究主要是从基于模型的推理(Modelbasedreasoning，MBR)出发，强调由功能到结构的推理，以得到对功能的解释，也即所谓的功能推理，主要根据物理系统的结构分析其各组成部分的行为以及系统整体的功能，来判断预期功能是否实现等问题。功能推理主从功能建模入手，利用功能信