基于系统工程的产品设计理论与方法及其应用

2023/2/91基于系统工程的产品综合

设计理论与方法及其应用东北大学机械工程与自动化学院闻邦椿==基于系统工程的产品综合设计理论与方法及其应用==2023/2/92基于系统工程的产品

综合设计理论与方法及其应用

0概论

1产品的功能与性能及产品设计质量的内涵

2产品设计方法分类及产品设计的三个阶段

3产品设计的第一阶段:规划阶段,7D设计总体规划

4产品设计的第二阶段:实施阶段,1+3+X综合设计

1)产品的功能优化设计2)产品的动态优化设计

3)产品的智能优化设计4)产品的可视优化设计

5产品设计的第三阶段:检验阶段,设计质量的检验

6综合设计法在某些产品设计中的应用00结语2023/2/93基于系统工程的产品的设计理论与方法及其应用

所介绍的内容主要引自以下0、1两部著作：0面向产品广义质量的综合设计理论与方法.科学出版社，2006

“基于系统工程的产品设计理论与方法”系列著作，共６册1产品的全功能与全性能综合设计机械工业出版,2008

2产品的主辅功能与功能优化设计机械工业出版,20083产品的结构性能与动态优化设计机械工业出版,20084产品的使用性能与智能优化设计5产品的制造性能与可视优化设计机械产品设计质量的检验与评估2023/2/94

0概论

0.1引言

0.2现代机械产品及制造技术的发展趋向

0.3我国装备制造业存在的若干不足

0.4产品研究与开发中的几个关键问题

0.5产品设计的重要性及其核心因素2023/2/950概论0.1引言装备制造业在国民经济发展中的重要地位。

制造业与装备制造业是国民经济的物质基础和产业主体，是富民强国之本，是国民经济高速增长的发动机，是推进信息化的主导产业,

是科学技术的基本载体，是实现技术创新的主要舞台,

是国家竞争力的重要体现，是国防建设的“装备部”，它决定着我国在国际分工中的地位。

我国是制造大国,是世界工厂,但还不是制造强国。2023/2/960.2现代机械产品及制造技术发展趋向

现代机械产品及制造技术的发展的趋向高速化高效化微型化柔性化综合化模块化自动化智能化网络化数字化集成化或大型化绿色化

图1现代机械产品及制造技术的发展趋向或精密化专用化或

“极端制造”方向综合集成方向

信息化方向绿色化方向2023/2/97图2中德日美四国制造业增加值变化情况

2023/2/980.3我国装备制造业存在的若干不足

新中国成立50多年来,我国制造业得到了长足的发展,已取得了重大成就,目前我国已成为制造业的大国、世界制造工厂。但我国与制造强国相比还有较大差距。原因是多方面的，以下几点应引起重视：

(1)目前我国许多重大装备还大量依赖进口;(2)许多难度较大产品的质量与性能与国外的相比,还有较大差距;(3)自主开发的产品还较少,有的还不能制造。

本世纪初我国正在走新型工业化道路,依靠科学技术进步，开拓出一条发展制造业及通向制造强国之路。2023/2/990.4产品研究和开发中的几个关键问题：（1）如何在科学发展观指导下开展产品研究开发和设计工作？（2）如何在产品设计中开展自主创新设计？（3）产品功能与性能的内涵是什么？（4）产品质量和设计质量的概念和定义及如何数学表述？（5）产品设计理论与方法有多少种及如何分类？（6）对产品设计工作应如何进行总体规划？什么是完整技术系统？什么是非完整技术系统？（7）如何有效地利用综合设计方法开展产品的设计工作？（8）1+3+X综合设计法的意义何在？（9）深层次的设计理论与方法的含义？（10）如何将广义优化技术、信息技术、虚拟技术和数字化技术应用于产品设计中？2023/2/9100.5产品设计工作的重要性及其核心因素

产品的自主开发首先依赖于设计，产品的设计可赋予某种产品“先天性”的本质特性。对产品质量的贡献率可达70%。有的专家说，产品设计是产品质量的“灵魂”。

据日本某部门的统计，发现因设计造成设备故障的比例占50%，因元件、材料原因造成故障的比例为33%，因制造不良造成设备故障的比例为17%。

全产品成本水平的70%-80%取决于产品的设计。

产品设计不仅能够提高产品的质量，还能缩短产品开发周期，降低设计与制造成本，可以满足用户提出的各方面的需求（即广义综合质量，即综合性能）。产品的5大要素:

质量Q、价格C、生产周期T、环境E和售后服务S。2023/2/911

几种运输工具的比较

1.飞机

适用于长距离运输（大于1500-2000km）能耗大，昂贵。

2.汽车

适用于短距离和中距离运输。不很经济，不能满足节能减排要求。

3.动车（高速列车）

适用于中距离运输（300–3000km）最经济,节能减排，我国人口众多，宜于推此种运输方式。2023/2/912

国外铁路提速线路表国别线路区间长度（km）速度（km/h）法国埃唐普—维耶尔宗144200莱索布赫—图尔116200图尔—波尔多349220勒芒—南特185200斯特拉斯堡—米卢斯106200瓦朗斯—阿维尼翁125200英国伦敦—纽卡斯尔432200伦敦—曼彻斯特296200伦敦—雷丁58200伦敦—埃克塞特277200伦敦—格拉斯哥6452002023/2/913

国外铁路提速线路表(续)国别线路区间长度（km）速度（km/h）法国埃唐普—维耶尔宗144200莱索布赫—图尔116200图尔—波尔多349220勒芒—南特185200斯特拉斯堡—米卢斯106200瓦朗斯—阿维尼翁125200英国伦敦—纽卡斯尔432200伦敦—曼彻斯特296200伦敦—雷丁58200伦敦—埃克塞特277200伦敦—格拉斯哥6452002023/2/914

国外铁路提速线路表(续)国别线路区间长度（km）速度（km/h）西班牙塔拉戈纳—巴伦西亚260200阿尔卡萨—阿尔瓦赛特—拉恩西纳240200拉恩西纳—巴伦西亚94200意大利罗马—那不勒斯214200米兰—博洛尼亚219200葡萄牙里斯本—波尔图337220瑞典斯德哥尔摩—马尔默597200斯德哥尔摩—哥德堡455200芬兰赫尔辛基—土尔库2002202023/2/915

在我国发展高速铁路的方针政策是正确的，与发展汽车及飞机产业相比，优点十分突出。

1适合我国国情（人口多，我国是发展中国家）；

2集中和统一引进国外先进技术，投资少；

3速度快，仅用了10年多一点的时间；

4水平高，有多项技术达到国际先进水平，甚至是国际领先水平；

5有强有力的领导，依靠集体力量来完成；

6符合科学发展观的要求，目前还正在寻求更上一层楼的发展科学技术的道路。2023/2/916

京津线：动车：350-390km/h；法国：=320km/h；日本：=270km/h。

中国列车多项指标处于世界领先水平：我国列车主要有四方面的优势：

1、载客量：3.3m宽的车体，西门子2.9m宽，增加一个座位/排；

2、能耗低：从北京到天津，能耗为8度/人，比磁悬浮列车的能耗要小，节能环保；

3、综合舒适性：新风35%以上的标准领先国际；噪音低，车厢内噪音比欧洲的70dB低，只有65dB，头车噪音为75dB，比日本/欧洲的82dB85dB低；

4、速度快：无渣轨道，自动驾驶系统，在运营条件下，速度达到390km/h。2023/2/917

对于京沪铁路，全程1320km，如果4小时到达，则平均速度=330km/h，因桥梁、隧道、转弯等处速度要下降，故实际速度在=350km/h-360km/h，有时需要达到=380km/h，在试验时，曾达到=420km/h。因此，需要使阻力降低、噪音也要降低，牵引力要增大、重量增加后，制动性能也待加强；预计车头头等座噪音控制在65-68dB；弓网、轮轨系统的动力学、车体空气动力学等工作也要深入研究。多系统优化，给出优化指标和标准。从大系统开始，进行各子系统的详细设计，顶层方案，成果最好、成本最低，目前车体价格2亿元/节。

总体规划：速度、列车、控制、制约因素、隧道、桥梁、转弯、局部速度等都需要进行详细的规划设计？原器件、子系统的仿真等工作做的较多，而整车的系统仿真则研究不够，因此需积极的开展深入研究。京津高速列车融合了世界各国的先进技术，系统化设计做的好，从而获得了很好的成果。日本、俄罗斯、印度、新西兰、阿根廷等国家专家来访问、参观，并表示出合作的意向。2023/2/9181产品功能与性能及产品广义质量的含义

1.1概述

1.2产品的主辅功能

1.3产品的三大性能

1.4产品的质量与设计质量的内涵

1.5产品质量和设计质量的一般公式

2023/2/9191.1概述

对产品设计工作者来说，设计产品所追求的首要目标是产品质量，假如某种产品的质量达不到要求，就会显著降低它的使用价值,甚至完全丧失使用价值，它就会在市场中缺乏竞争力，最终将会被市场所淘汰。产品设计工作者所考虑的问题不只是产品的质量（指的是使用质量），他们所要考虑的问题要比与使用质量相关的内容要多得多，即应该考虑包括产品的质量在内的五大要素:质量Q（狭义的）、成本C、设计制造周期T、环境E和售后服务S等所有要求，这些要求可以概括为用户、企业及社会对产品设计工作提出的各种质量要求。2023/2/9201.2产品的主功能的辅助功能

主功能转变加工对象（被加工物件、物体或物质）的几何形态、物理状态、化学组成、生理机能和进行信息的传输与处理等工作。辅助功能为实现基本功能需完成的辅助工作，例如，加工对象（物件、物体或物质）的转运、装卸和固定等；工作机构需获得所需的运动形式；系统需获得所需的动力；操纵指令信号的发出及执行；工况信息的采集、测试与系统的控制等。运动传输信息传输能量传输物质输出指令传递能量输入信息采集物质输入运动输入指令输入图3产品的主功能与辅助功能2023/2/921

主功能通常是用来改变物质的状态，具休地说，用来改变被处理物质、物体或物件的几何形态、物理状态、化学组成、生理机能或信息表现形式等各方面的工作，所以在机械产品中要出现物质形态的转变过程，常常呈现物质流的形式，也就是将输入物质的初始形态改变为新的形态。例如，车床的主功能是加工零件，用来改变工件的几何形态，它要将毛坯加工到所要求尺寸精度的零件。

辅助功能是为了实现主功能而需要完成的一些辅助工作，常常包括物质的转移、所需运动形式的转换、所需能量的输入、操纵指令的输入、信息的获取及处理等，也就是常常出现物质流、运动形式流、能量流、指令信号流和控制信息流等。2023/2/922

实现产品功能的具体内容

图2.2功能结构简图和对功能的要求及其主要特性图4产品功能要求及主要特性1、一组结构2、两个方面的结构实现主、辅功能所对应的结构3、三种机构驱动、传动、工作机构4、四类参数

几何参数、工艺参数运动参数、动力参数５五大系统物质转运系统、运动形式转换系统、能量传输系统、指令输入系统、状态控制系统

功能设计五项内容

用1、2、3、4、5加以概括2023/2/923

图5现代机械产品的三大性能系统可靠性

工作可靠性人机安全性材质造应性工作耐久性结构紧凑性环境无害性造型艺术性设计经济性结构性能Q狭义质量C价格T生产周期E环境S售后服务机械产品设计质量工效实用性工作稳定性指标优越性设备动力性状态测控性故障可诊性操作宜人性使用经济性制造工艺性零件规范性容差合理性生产时间性设备维修性装运可行性废品回收性制造经济性

工作性能

工艺性能1.3产品三大性能:结构性能、使用性能、制造性能2023/2/9241.4产品质量与设计质量的概念

在新产品开发中，要充分考虑用户的需求，使产品具有良好的质量（Q）（狭义的），合适的价格（C）、较短的交货时间或生产周期（T）、（可把前两者作为制造性能来考虑）、优良的工作环境（E）及良好的售后服务（S）这5个要素和前面所提出的三大性能是统一的，但三大性能的表述更为具体。

此外,产品的设计质量也可以概括为主辅功能和三大性能的综合，通过功能与三大性能的表示产品的设计质量更为具体。产品的质量与产品的设计质量是不相同的,产品的质量主要体现用户的要求,而产品的设计质量应体现用户、

企业和社会的所有要求。

2023/2/925

1.5产品质量与设计质量的一般公式

产品设计质量体现在主辅功能与三大性能的综合,因此,功能与性能构成产品设计质量的各个质量单元,我们称它们为质量元素。由此,由m质量单元组成的产品的设计质量可表示为

对于产品的设计质量是由功能和性能所组成,m的最大值不大于功能与性能数量之和。产品的使用质量与产品的设计质量是不相同的,它组成的质量元素也不同,所以由k个质量单元组成的产品的使用质量可表示为

对于产品的设计质量是由功能和性能所组成,m的最大值不大于功能与性能数量之和。2023/2/926

但是必须注意,功能与性能构成产品设计质量的各个质量单元,中,有少数是不必要的元素,因此,我们应该删去这些不必要的质量元素。由此,由n个必要质量单元组成的产品的设计质量可表示为

产品的使用质量与产品的设计质量是不相同的,它组成的质量元素也不同,所以由j个必要质量单元组成的产品的使用质量可表示为

这样可以使复杂的问题得到简化。2023/2/927

产品设计质量体现在主辅功能与三大性能的综合,因此,功能与性能构成产品设计质量的各个质量单元,我们称它们为质量元素。由于在整个质量系统中各个质量单元所起的作用是不相同的,它们有不同的权重,因此,可以用权重影响系数乘以各质量元素,使各个元素在系统中根据其作用大小实现其等价性的原则。由此,由m质量单元组成的产品的设计质量可表示为

产品的使用质量与产品的设计质量是不相同的,它组成的质量元素也不同,所以由k个质量单元组成的产品的使用质量可表示为

产品设计质量与质量的一般表达式

2023/2/928

产品的绝对质量很难看出质量实际的好坏程度,产品的最大绝对质量由此,由n质量单元组成的产品的相对质量设计质量可表示为

产品最大绝对使用质量产品相对使用质量可表示为

2023/2/929

2产品设计理论与方法的分类及三段设计

2.1概述

2.2产品的设计理论与方法简介

2.3产品的设计理论与方法的分类

2.4产品设计的7项内容

2.5产品设计的3个阶段

2023/2/9302.1概述

对产品设计工作者来说，设计产品所追求的首要目标是产品质量。假如某种产品的质量达不到要求，就会显著降低它的使用价值，甚至完全丧失使用价值，它就会在市场中缺乏竞争力，最终将会被市场所淘汰。产品设计工作者所考虑的问题不只是产品的质量（指的是使用质量），他们所要考虑的问题要比与使用质量相关的内容要多得多，即应该考虑包括产品的质量在内的五大要素，质量Q（狭义的）、成本C、设计制造周期T、环境E和售后服务S等所有要求，这些要求可以概括为用户、企业及社会对产品设计工作提出的各种质量要求。2023/2/9312.2产品设计理论与方法简介(多达数十种)

产品的设计方法的种类

(1)比较著名的设计理论与方法:

1)前苏联的TRIZ理论

2)德国普适理论(物质流、能量流、信息流)

3)美国的四个映射域公理设计理论(需求域、功能域、

物理域、过程域)

4)日本的QFD设计法和三次设计法等

我国也进行了大量研究，取得了许多重要成果。

(2)最近发展的主要设计理论与方法:

1)创新设计,概念设计

2)数字化设计,虚拟设计

3)全生命周期和全性能优化设计

4)材料与结构等一体化设计,多学科交叉综合设计2023/2/932

3.3产品的设计理论与方法的分类

2.3产品的设计理论与方法的分类

概念设计绿色设计ＴＲＩＺ发明解决问题功能设计全性能设计系统化设计过程常规设计过程

设计目标

设计环境现代机械设计方法汇总表

设计过程

设计方法

设计思想图6现代机械设计方法的分类和谐设计创新设计面向产品质量的设计基于价值工程的设计基于系统工程的设计稳健设计方案设计结构设计机构设计几何参数设计工艺参数设计造型设计传动设计摩擦学设计运动学设计动力学设计可靠性设计强度设计试验设计工艺设计监测系统设计诊断系统设计容差设计控制系统设计基础设计ＱＦＤ设计公理化设计

组合型设计三化综合设计1+3+X设计面向产品结构性能的动态优化设计面向产品工作性能的智能优化设计面向产品工艺性能的可视优化设计三次设计改型设计优化设计智能设计虚拟设计网络设计反求设计并行设计可视化设计协同设计相似性设计数字化设计快速反应设计集成设计柔性化设计融合设计模块化设计模糊设计优势设计CAＥ全生命周期优化设计面向产品总体质量的广义优化设计

设计内容2023/2/9332.4设计理论与方法的7项内容

分为七大类

(1)设计思想类:TRIZ发明解决问题、创新设计、概念设计

(2)设计环境类:绿色设计、和谐设计

(3)设计过程类:常规设计、公理化设计、QFD设计

(4)设计目标类:QFD设计、功能设计、全性能设计、

基于价值工程的设计

(5)设计内容类:动态设计、控制系统设计、工艺设计

(6)设计手段或方法类:优化设计、智能设计、虚拟设计、可视化设计、网络设计、协同设计

(7)综合类:综合设计

、结构与材料一体化设计、多学科交叉融合设计2023/2/9342.5产品设计的3个阶段设计思想域DI设计环境域DE设计目标域DO

设计过程域DＰ

设计内容域DC设计方法域DM质量检验域DA主观能动效应客观环境要求用户信息获取功能需求实现

功能与性能的需求实现功能性能评价全局性态规划一规划阶段二实施阶段三检验阶段2023/2/9353.产品的设的第一阶段:规划阶段3.1规划的七项内容：

（1）明确设计思想：在科学发展观和自主创新思想指导下完成产品设计工作；

（2）考虑设计环境：如政治、经济、人文环境、法律环境、社会环境（指国际与人际环境）、生态环境、技术环境的要求等；

（3）拟订设计步骤：设计过程和步骤是用户需求获取、制订设计任务书、产品概念设计、详细设计、工艺设计；2023/2/936

3.产品设计的第一阶段:规划阶段

（4）确定设计目标：也就是本书所指的面向产品的广义质量和实现产品功能和性能的优化

（5）规划设计内容：设计内容就是面向产品功能和三大性能的功能优化设计、动态优化设计、智能优化设计和可视优化设计等；

（6）选择设计方法：如选择广义优化设计法、可视优化设计法、数字化设计法等；

（7）检验设计质量：如通过评估、产品试验、用户试用等.2023/2/937

(1)产品的设计思想

产品的设计思想1指导思想:在科学发展观及自主创新的思想指导下开展设计;2设计理念:设计产品的主观意图及力图实现的全部理想;3设计规划:按照系统工程的思想进行产品设计总体规划.

图7产品的设计理念模型如以科学发展观和自主创新设计的思想做指导如设计产品的主观意图及企图实现的全部理想如按照系统工程的思想进行产品设计总体规划设计理念指导思想设计规划2023/2/938

(2)产品的设计环境

政治环境经济环境研发队伍环境保护人文环境法律环境产品设计图8产品的设计环境模型人际环境国际环境资源利用试验条件资金环境市场环境自然环境社会环境技术环境产品的设计环境1社会环境:包括政治、经济、人文、法律、国际、人际环境等;2自然环境:环境保护（环境友好）、资源合理利用（节约）等;3其它环境:技术环境、资金环境、市场环境等。2023/2/939

(3)产品的设计过程

产品设计过程规划：包括用户需求获取、功能方案设计、性方案设计、工艺设计、产品设计质量检验。质量检验域工艺性能优化（可视优化设计）产品功能优化功能优化设计工作性能优化智能优化设计结构性能优化动态优化设计面向产品的广义质量（功能+性能）功能与性能检验设计质量检验工艺设计实现工艺需求1+3+X综合设计获取用户信息制订设计任务书提出功能需求产品方案设计实现功能需求产品详细设计实现功能与性能需求功能域性能域工艺域用户需求域图9产品设计过程的5个映射域及5S设计过程模型2023/2/940

(4)产品的设计目标

产品设计可以五大要素目标：即产品的使用质量Ｑ、制造成本Ｃ、生产周期Ｔ、环境保护Ｅ和售后服务Ｓ。图10以产品五大要素为设计目标的5个映射域和5O设计规划模型使用质量制造成本生产周期环境保护售后服务使用质量制造成本生产周期环境保护售后服务ＵＱＭＣＭＰＧＥＡＳ2023/2/941产品设计可以功能和性能为目标：即主功能、辅助功能、结构性能、使用性能和制造性能。

图11以产品功能与性能为设计目标的5O设计规划模型主要功能辅助功能结构性能使用性能制造性能基本功能辅助功能结构性能使用性能制造性能ＭＦＳＦＣＰＵＰＭＰ2023/2/942

(５、６)产品的设计内容和方法

3

X动态优化设计智能优化设计可视优化设计面向产品的广义质量（功能+性能）1+3+X综合设计法++工作性能优化（智能优化设计）功能优化设计1特殊要求优化设计产品功能优化(功能优化设计)满足某种特殊要求

(某种特殊设计法）工艺性能优化

(可视优化设计)结构性能优化

(动态优化设计)

图12以产品功能与性能为设计目标的5O设计规划模型主辅功能结构性能使用性能制造性能特殊性能主辅功能结构性能使用性能制造性能特殊要求ＭＳＦＣＰＵＰＭＰOP2023/2/943

(7)产品的设计质量的检验

产品设计质量检验评价法对设计质量进行评估通过试验工作检验设计质量通过用户使用检验产品质量如通过用户使用如对产品进行试验如采用模糊评价法图13产品设计质量的评估及检验模型2023/2/9443.2完整性技术系统与非完整性技术系统

产品设计总体规划的7个映射域与产品设计的7D总体规划模型:(1)明确设计思想；(2)考虑设计环境；(3)确定设计目标；(4)拟订设计过程；(5)规划设计内容；(6)选择设计方法；(7)检验设计质量.。产品设计应是一个完整的技术系统：

(1)对产品设计工作进行全面系统的规划；

(2)对具体的设计过程制出订完整细致的计划；

(3)对设计结果进行评价与检验。完整的技术系统可以保证技术工作得到全面、系统、协调、稳定、高速、可持续地实现．克服产品设计工作中常常出现的随意性、片面性、主观性、盲目性等。非完整的技术系统会产生许多不良的结果，如延期、反工、误工、浪费等。2023/2/945

完整与非完整技术系统:(1)元素组成理论

设一完整的技术系统由

个元素所组成，其中为必要元素,因此,可以写成：

很明显,不必要元素对系统不会产生影响,所以在设计开始时,应该找出那些不必要的元素,并删去,这样可以简化设计系统的复杂性,减少技术工作的难度。

非完整的技术系统(缺少

个必要元素)可表示为

如果该系统是线性的话，那么，完整系统与非完整系统的关系是

2023/2/946

完整与非完整技术系统:(2)元素贡献率理论

假如每个元素的贡献率是相等的话，i个元素对系统的贡献率可以写成：

对于n个元素的完整系统其贡献率为１。

非完整的技术系统由于缺少i个必要元素,缺少i个元素的系统的总贡献率2023/2/947

完整系统与非完整系统质量之差为

完整的技术系统可以使技术工作得到全面、系统、协调、稳定、高速、可持续地开展。完整系统与非完整系统相对质量分别为

非完整的技术系统会产生许多不良的结果，如功能和性能达不到要求、返工、误工、延期、产品出厂后出现问题、产品经济性差、造成不必要的浪费等(表1)。2023/2/948

完整与非完整技术系统:(3)绝对质量与相对质量

技术工作中的各元素在整个系统中所起的作用是不相同的,它们有不同的权重,因此,可以用权重影响系数乘以各元素,使各个元素在系统中根据其作用大小实现其等价性的原则。完整系统与非完整系统的质量可分别表示为

技术系统质量的最大值为而完整与非完整系统的相对质量分别为

2023/2/9494.产品的设计的第二阶段:设计目标

4.1设计目标图14为贯彻产品设计目标的设计法全性能设计全功能设计贯彻设计思想的设计面向环境的设计基于系统工程的设计面向综合目标的设计面向生产周期的设计面向维修的设计面向产品成本的设计环境目标技术目标综合目标思想目标售后目标时间目标经济目标设计目标类2023/2/950

4.2设计内容设计内容类图15以设计内容命名的设计法方案设计结构设计机构设计运动学设计摩擦学设计动力学设计强度设计可靠性设计操纵系统设计工艺设计监测系统设计诊断系统设计造型设计控制系统设计容差设计参数设计传动机构设计驱动机构设计试验设计工装设计工作机构设计满足制造性能要求满足使用性能要求满足结构性能要求满足主辅功能要求4.产品的设计的第二阶段:设计内容2023/2/9514.产品的设计的第二阶段:设计手段

4.3设计手段设计内容类图25以设计内容命名的设计法方案设计结构设计机构设计运动学设计摩擦学设计动力学设计强度设计可靠性设计操纵系统设计工艺设计监测系统设计诊断系统设计造型设计控制系统设计容差设计参数设计传动机构设计驱动机构设计试验设计工装设计工作机构设计满足制造性能要求满足使用性能要求满足结构性能要求满足主辅功能要求图16以设计方法命名的设计法CAＥ虚拟设计智能设计数字化设计网络设计并行设计协同设计可视化设计设计手段类综合集成方向所用设计方法方向信息化智能化方向优化设计方向集成设计模块化设计综合设计相似性设计改型设计反求设计柔性化设计融合设计模糊设计优化设计稳键设计快速反应设计优势设计2023/2/9524.4产品设计的第二阶段:深层次综合设计法机械产品深层次的（1+3）+X综合设计法的内容与特点以功能优化设计为先导的设计现代机械动态优化设计现代机械智能优化设计现代机械可视优化设计动态优化设计动态可靠性设计工作参数智能控制工作过程智能控制产品装配可视化设计工作过程可视化1+3+X综合设计法的内容高维非线性不确定时变强耦合深层次的1+3+X综合设计法的特点图17现代机械深层次的1+3+X综合设计法的内容与特点多变量2023/2/953

4.5设计目标、设计内容与设计方法的关联性

首先要写出设计目标、设计内容和设计方法的组成元素公式，从而可以了解它们分别是由那些元素所组成，即

（1）

设计目标、设计内容和设计方法的关联方程式可表示为

(２)式中Ｂ，Ｄ，Ａ，分别为目标列阵、内容列阵和方法矩阵：

(３)

2023/2/9544.5设计目标、设计内容与设计方法的关联性下面再来谈具体的设计目标和设计内容，前面已经谈到，产品设计目标可分解为主功能、辅助功能、结构性能、使用性能和制造性能等5个方面的要求，这时也可以把这5个方面的要求看作是设计目标的5个子系统，且分别以表示；同样可以假定设计内容是由个子系统所组成的。当设计目标和设计内容的子系统均为

3时，方程式（3）可表示为

(4)其中

(5)如果A是对角矩阵，则设计目标与设计内容一一对应。2023/2/955

5.

产品设计的第三阶段：检验阶段

检验设计质量：建立产品质量的可靠性评估体系，采用模糊评价法、价值工程评价法等对产品设计质量进行评估，克服产品设计工作中的随意性，进而可提高产品的设计质量，使企业产品的设计质量得到有效的保证。此外，还要通过试验及在产品使用过程中来检验产品质量。

产品设计质量的检验：以试验方法为依据，以用户需求为驱动，以理论方法为参考。

例如，最近发生的有含三聚氰胺有毒奶粉事件，有数千名儿童受害，由于没有严格的检验制度，生产奶粉的厂家只顾企业自己的利益。2023/2/956

6.

综合设计理论与方法的应用

（1）已应用于大型离心压缩机的设计中

（2）已应用于香港华建公司振动桩机的设计中（3）已应用于河南某厂3090振动筛的设