.现代设计技术

第二章现代设计技术第一节机械设计过程现代产品已经变得如此复杂以至于绝大部分产品从概念发展到硬件，都需要有一支由不同专业领域的人员组成的团队来完成：参加项目的人员越多，就越需要进行交流和组织，以保证不会忽略重要的问题以满足顾客的需求。1.1为什么要研究设计过程人们对新的、具有好的性价比、高质量的产品的需求是持续不断的

另外，全球化的市场已经孕育着非常快速和加速发展新产品的需求。为了市场竞争的需要，一个公司必须高度有效地进行产品设计。最后，新产品不能按预期正常工作，推向市场需要的时间过长，或者成本太高带来的问题。据估计，有85％是由不好的设计过程造成的。决定一种产品成功或失败的重要影响因素图2.1并行工程中的可控制变量产品设计因素关注的是产品功能

即产品能承担的工作：功能对设计者的重要性是一个重要主题。与功能相关的因素包括产品的形式、材料和制造过程。形式包括产品的风格、形状、颜色、质地及其他与其结构有关的因素。与形式同等重要的是用于制作该产品的材料和制造过程。

功能、形式，材料和制造过程是设计人员主要关心的4个变量。

对市场交易来说，产品的形式和功能也同样重要因为目标市场的消费者主要是通过产品能做什么(它的功能)和它看起来像什么(它的形式)来判断商品的。如图2.1所示，

目标市场是市场交易的一个重要因素：市场交易的目标就是赚钱——达到预测的销售量。销售也受到公司对产品的推介能力、产品配送能力和产品价格的影响。

市场交易不仅依靠产品形式和功能，也依靠公司的产品生产能力如图2.1所示，生产椭圆圈中生产系统是核心因素。需要注意的是产品如何设计和如何生产都关系到制造过程。依照产品功能选择的形式和材料影响到可以采用的制造过程，这些过程转而会影响到成本，进而影响产品的价格。这正是产品设计、生产和市场交易如何交错相关的一个例子。衡量设计过程有效性的3个量是产品成本、质量和推向市场需要的时间。产品设计的实际成本一般只是产品制造成本的一小部分。数据表明，用于开发汽车的设计活动成本仅占汽车制造(不包括推广和销售)成本的5％。这个数字随行业和产品的不同会有所变化。但是，对大多数产品来说，其设计成本是制造成本的一小部分。1.2结合产品成本、质量和推向市场需要的时间来评价设计过程

设计质量对制造成本的影响要远大于5％。

设计过程的结果可以改变产品制造成本达50％或更多(对于一般制造过程为±25％)。

总结：在设计过程中做出的决策虽然本身花费很小，但是其对产品成本的影响是巨大的：设计决策直接决定了使用的材料、购买的物品、零部件及其形状、产品推销、产品价格和销售，焦点是设计过程中做出的决策。产品成本在设计之初被预定，而在设计完成以后被花费

在20世纪60年代和70年代初，施乐控制着复印机市场。然而，到80年代市场中有了40余家不同的复印机生产商，施乐的市场份额显著下降：部分原因是由于施乐产品的成本问题，事实上，在1980年施乐决策者就已经意识到一些生产商能够用比施乐低的价格卖与其功能相似的一种产品了，在关于这个问题的一项研究中，施乐集中关注每一个零部件的成本，通过将机械中的塑料零部件与具有相似功能的日本和欧洲机械中的零部件相比较，他们发现日本厂家生产的零件比施乐公司或欧洲厂家节省50％的成本。施乐将成本差距归因于3个因素：日本的材料成本低10％，工具和工艺成本低15％，其余的25%(差距的一半)在于如何设计零部件。案例产品流的大秧部分修成本劝不仅饿是在县设计迈过程款中预肆定的鞋，而胆且是纺在设赏计过咐程的醒早期亦就被无预定慌的。一个悄典型浙产品急大约75％的俭制造杆成本等在概丹念设仇计阶测段末意期就抽已经冠预定竟了。剪这意织味着谦，自油此以肃后做陕出的朱决定拍只能胃影响药产品料制造裁成本腹的25％，述而投怨入成柏本是奖用于提产品笑设计革的花嚼费。侦在没雅有确限定制年作成邀本之包前，码大量敢的资剖本已齿经花爽掉了荣。设计皱过程替的结腥果对菌产品听的质革量也金有很铜大的绸影响谎：显拌然，除非府把质仙量设坟计到因产品汁中去粮，质抛量是差不能农制造傅到产蜡品中淹去的秀。啊“质塘量”争是设油计工切程师耕负责谈的一悟个综同合因颂素。因此冈，在碌设计湾过程累中所福做出遭的决雅策决纤定了格消费倘者获更得的胸产品践的质锐量。最重铃要的拖质量轰度量句指标批是“经按照腿既定描的功己能工饭作”丢。此边项和芽“含敬有最若新技务术”敬、“海有许缴多特旺点”秆都是举产品菠功能懒的度浪量指袭标。内“寿锯命长右”及资其他键大部俯分度石量指雅标依减赖于晌形式也的设域计、馋材料借和制息造过棕程的伟选择熔。另一朝个有诵关质岗量的燃指标裤来源盘于施桑乐公燃司的出另一玻项研溉究。脱该研可究关推注“雹下线向率”铸，即们：统计犬在装拆配过池程中耻没能愁装配本在一辩起的它零件拜的数型量——这些舌零件狱要从烈装配猎线上哲逐个倦落下档。如恰果假突设一花个公炊司采烦取了滴质量建控制汽技术(如在阵生产致过程广中测垃量零熄件的言几何租尺寸湿和／疲或其徐他特莫性)，以就保证说零件李达到孝生产生规范野的要身求，蚊而且蒸进一李步假射设零役件在菠到达载装配核线时戒，也雹符合劳设计求规范务，那么肤那些换没能帐装配暮到一霸起的晶零件嫌的设述计就畏是不充好的箩。这矮些失忠败的免设计奔必须约被废馋弃或测者重蔑新设洽计，姨无论坝是哪赏种选统择都集会增弄加制教造过伶程的柱成本潜。图2.淹2汽车揭开发桨中的简设计袖改变除了形影响巷产品倚的成瓣本和秀质量娇外，反设计抵过程洒还影啦响到弄新产仿品生杏产需雨要的尸时间，设汗计过肚程中恳的反饮复或棚改变狱是设距计过蒙程中继的一昌个基伶本部介分。检然而权，这鹊种改苏变发肺生在愈设计贤过程驱的后遥期会悔由于劫推翻司前面世的工腊作，赵造成些比在稼设计诞过程浓前期盏改变厌更多散的费童用。在图2.阿2曲线怒中，B公司馒在设励计方雕案已摇经实旦施投闲产后旨还在汁对设吉计进床行改混变。双其实和，B公司拦在销舒售其炮产品疾的过万程中努还在潮对汽床车进让行设休计。耗这不涂仅造忌成生次产过疤程中猴工具纲和装荒配线滤的改延变，国而且间可能签会召逆回汽哥车进侮行翻驳新，蒜二者瘦必然暗会极苹大地性增加危花费趣，毫剧无疑浆问也蜡会失票去消盐费者仰的信赌任。另一裳方面兼，A公司蕉在设刻计的拔初期腥进行绪了大肯量的想改变研，并很在投命人生张产前颤完成蝇了设蔽计。期早期赏设计怠的改磁变需跨要更汤多的辨工时篇和努筝力，损但是宴不要矩求有直硬件四或文眯档上繁的改记变。如果养在设串计的毙初期虏进行疯改变奥所花而费的蛇工时箭费是10皂00美元扮，则痰在细禾节设忧计后虹改变嫂设计席所花拐费的矛工时合费就荐会是10茎00补0美元逼，在佩生产狮开始仿后进偷行改肠变，忆则花坏在工倍具、彻销售染和商闲品信百誉上乔的钱租会达务到10饥00脊00跳0美元羽，甚印至更埋多。从图2.漆2中可汇以看愁到，A公司逢比B公司铁做了更多偏的设现计改鸣变。这笛意味筒着A公司赖探究浆了更头多的愤设计址可能明性，形也至冷少部号分揭均示出谨在项条目后秋期不委再进蛛行修拦改的鹿原因。另外伶，A公司路设计边汽车倦所花说费的时间要少离于B公司蛾。这窃一切拼都是两由两腰个公呼司不筋同的忙设计陕理念扁决定析的。A公司壁在产为品开集发的销早期缩慧阶段肚雇佣隶了大翅量的构工程应技术斥人员匆，而赶且鼓呆励这瓦些技狂术人冲员应册用最正新的头设计辈技术哭，早舱期探朵究所惊有的茶可能玻方案阔以排叶除后精期改伸变的秤需要容。相裙反，B公司姥聘用认了少太量的嗓技术遗人员术并且迫使看他们拢尽快青地得溜到结轨果，制适成硬悉件，印不鼓霸励他点们去醉探求雅更多赵的可合能力逐案，笋设计屋的一荷条格庙言：蠢“早期恐失败工，造眯成经秘常失洗败”，热正适跨用于渔此例声。为叨了获蔑得好蜘的设验计，形改变师是必泉需的偶。早搏期的块改变蚂不仅谎比后届期改兆变容丢易，刷而且线花费山也少循。B公司订的技夫术人胁员却驴花费卸了很经多的椅时间芝去“裹救火叮”。征实际抽上，塌许多吴工程离技术迹人员寒都像B公司晃的人雀员那术样花配费50％的枕时间通在“恢救火码”。许多风年来帮，人右们一才直认弓为在吃高质牲量产侮品与废低开竟发和贵制造斑成本鞠之间枯存在填一个挖交换键，即冈：开发裙和制勺造一抽个高桂质量辜的产也品需侍要花成费更写多的授成本。然庄而近患年来凳的经妖验表混明，提高摔产品赚质量嗓和降皂低成禽本是踩可以身联手亩共进屠的。。1.徒3设计俱过程20世纪驼的产旺品和陈制造萄过程究已经单变得蚕如此钻复杂顾，以偷至于圣一个桶人不凭再具疫有足胀够的菜知识鉴或时连间用涂于产搂品升栋级换绩代的辣方方找面面泉。人望们组恒成不涛同的细团队气分别柿负责波市场孕、设往计、怒制造希和整牺体管粒理。韵这个斯变革井就是饰人们午称之增为按饿专业胀分隔旺的设冤计方勇法。图2.饶3按专为业分毫隔的贡设计薯方法由图2.小3的结桨构中收可以逗看出肿，工程匠设计楼过程替从产夹品开粪发的后其他鹿活动由中分惯隔开抱。不幸室的是香，公流司采帆用按饲专业筒分隔内设计君过程两制造间的产尘品经啄常不仆是消叨费者刑所想极的。际这是锣因为睬在这惧种产年品开虽发过纲程中灵存在屠许多生缺陷语。首先，市阀场可制能没播有能贡够向赶工程康设计罩传递畅一幅附消费莲者需领求的静清晰忘图像掘。因港为设古计工工程师克没有缸直接船和消穿费者为沟通励而且添与市防场的奖交流绪有限掘，所康以会丽有很肌大可幅能对修设计许问题作产生走不完支全或床不正秒确的革理解贵。其次，设宜计工天程师梢不能言像制姨造的街专业痛人员蔑那样决多地抽了解诞制造桃过程赏，因烤此，涝有些构零件郑画出咬后可往能无黑法加帅工，厕或者领无法疲用现洲有的块设备耐加工尾。更进张一步抱地，制牙造专吸家可荣能知描道制含造产牛品更收省钱缘瑞的方饺法。并行露工程的概厦念开常始打夺破这剑些“已墙”蝇。这夸个理扑念强着调制举造过场程的筛改进米要与胞产品让的更瓶新同蹲步。椒并行捕工程葬的实蒙现通阴过指幕派制篇造工膏程师嚷的代掉表参田加设朴计团饼队，板以便炭于他伯们在显整个鸟设计轧过程扛中与亿设计杜工程浴师相宣互沟窑通。英其目准的就司是要汇在产茄品完辰善的解同时胁，也火使制朗造过借程得窗到改寇进。并行测工程搁的理迈念又翼被扩滚展并蛛称为协同倍设计，又东变为集成臭生成值与过雨程设满计(IP柏PD)：虽横然“搏并行咽”，错“协权同”陪和“详集成腿”的勒意义歇基本学相同桶，但役是，监术语路上的雅变化篇也隐踏含着售对采傍用什椒么方检法才来能有姥效地挖发展只产品词的认薪识上箩的进生一步田提炼甜。协同浸设汁家主要慰聚焦锅于将损人员咽团队深、设赴计工崇具和疮技术盾、与皆产品轧有关公的信凯息及辞用于描产品张开发册和制懂造过效程信厦息的访集成框。协同胁设计舞方法动的一约个关可键是重视贷信息：工题程图你样、议计划恼。概园念草栗图及怕会商屡记录娘等都糟能提斥供信喊息，旧必须纺将它培们在绸恰当吗的时盒候交胖给适傅宜的誓人，弓这不嗽仅关号系到仍对信画息的训开发旷，而乌且还权包括构对信华息的柳发布收。传统差的做酬法是间，在葛设计凉过程叨中，清最强壤调的蹄是图贯样设掠计的养完善桃。在箱协同彻设计榨中这牙个做疫法进本一步贝扩展宏到关盾注需棋求信渴息、基概念脆和进正度计踪蝶划等砌不能暂表达糕成一梯般图螺样形扭式信通息的择完善。工具务和技泄术通避过信流息将旷开发退团队平联系掀起来愿。虽遵然许佩多工拉具是闲以计老算机钢为基啦础的掩，但毕是许片多设挑计工钢作还削是要张采用摇铅笔支和纸水张来假完成承。事荣实上蜻，协同码设计80％是辫依靠嫂公司果智力肚资源动，仅20％靠抚计算吵机的扇支持。因肥此，我们跃强调浅的不留是计看算机滩辅助插设计瞒而是滨影响潜设计若中智帅力资勿源的箱技术扛和支剑持它挺们的忆工具断。协同颠设计端的一僵个重澡要方绒面就妻是同仁时关瓣注产难品的尖发展石和与视之相头关的拘过程话，在关键铁特性照中列随出的移两个侨过程妖就是煤产品该开发抖过程茄和制北造过欧程，协搁同设钟计促蜂使工报程师捕们在智设计炎产品千时将故精力靠投入令到这狗两个确过程录。1.老4产品锤寿命图2.修4产品递寿命餐周期伪图设计疼过程勉不仅西是产肌生产滨品，锄而且邪要对筋它的遵寿命蛾和死颠亡负强责确定瘦需求规划脊设计勒过程提出挑工程程说明提出循概念形成睁产品上述衰的五泊个阶牙段考千虑了异产品悄寿命遮期内拢会发并生的圆情况尘。当淘设计抖工作啊完成持时，成产品瓜投人朴生产沟，除煤非有资工程涨上的耀改变彩，设庙计工氧程师捎就不碰再参裕与与艳产品例有关化的事细务了惰。制造装配威发已放安装肌使用退役害、分载解、析重新去利用晕和再巷循环如图2.馆4中所言示，采对产现品的屠保养脏需要劝对出且现的寸问题崭进行认诊断蝴，诊轿断中蹄可能流需要族测试桨，还贼必须睛把产腊品修营理好茅。每习个消早费者集都有艳过这浴样不国愉快阁的经坝历——不能予清洗奸产品尸。这饿种缺纯陷往议往是也由于绞不良缩慧的设控计造闭成的挑。设计笛问题鉴有多最个令御人满磨意的俯答案帅，而切没有爷明显驴的最除佳答现案。1.川5设计望问题阔的各耀种解厅决方情案例1：选择炉多大攀尺寸暮的5级螺卷栓可湿以将般两块45沈#钢板百连在倚一起?其中妻每块饿钢板范的厚树度是4m恒m，宽渣度6c挡m，两察块钢赖板搭朗接在厕一起香，载追荷10宏0N。例2：设计津一个福连接门，将恢两块中厚4m秆m，宽6c扇m的45划#钢板屋相互孝搭接鸣起来用，载供荷为10哑0N。两个写问题亏的唯庸一不筋同就伍是起始犯条件。第姨一个创问题销描述幻玉的是膛分析害性问鹅题。滋要解季决它扫，需泽要找梦到正肝确的拦公式纲并代肆人正第确的合数值作，第渴二个宿问题掏描述劲的是咬设计属问题壮，不腊是很面确定纺，描寇述中盘没有爆给出阵找到葬解决按方案素所需久的所乐有信事息，虏没有管给出胜可能旦的答件案，嫂且答笔案的鞋约束汪条件厨也不溉完整诱。这舌种问萝题就裂需要都我们碌补充楚上那拉些缺抓少的暂信息渴来完转整地迷理解债它。所有妈设计圣问题替都是存界定脑不清蚂楚的弃。两个各问题礼另外上的一溉个不闯同点氏就是狗可能勇的答案泥数量鞠不同。对用于第柿一个路问题瓜，正套确的太答案航只有资一个务。而阳第二厌个问膛题，等没有如正确宽的答剑案。专事实闭上，尺对这雹个问昌题可需能有态很多麻种好荒的解维决方执案，飘但要通界定茎什么惨是“投最好师的答脖案”云不是零不可积能也董是很扶困难夹的。学再看裹一看互在同鱼一市柿场竞圆争的柴不同棕汽车饲、电涨视机然和其圣他产矛品。神设计-的目佣标就锁是要短寻求杜一个丧好的拌解决内方案孟，以讨花费烈最少探的时梨间和栋其他般资源凡获得够优质功的产涨品。所有刺的设蚁计问既题都脉有多依个令立人满涨意的岁解答至，但脸没有口明显谦的最乔佳解萄答。在备图2.嘉5中表其示了祥影响然得出渣什么腊设计木答案洁的因臣素。哀领域第知识屑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