《数字化设计与制造》第03章

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1、数字化设计与制造第三章产品数字化设计1设计是产品生命周期中的第一个环节，也是最重要的环节。工程研究与实践表明：整个产品生命周期约80％的费用是由产品设计阶段(从产品定义到制造之前)的工作所决定的，而这一阶段本身所需费用则占不到总费用的3％。人类的创造性活动在整个产品设计过程中最为活跃，其工作对后续工作具有决定性影响。275%的修改工作由产品设计阶段引起80%的修改工作在产品制造阶段或后续阶段完成0102030405060产品定义产品设计工艺规划制造检验应用发生错误修改错误75%成本%80%3本章首先对具有代表性的典型设

2、计理论与方法进行介绍，在此基础之上阐述传统设计与数字化设计的差异及产品数字化设计的基本知识与流程，并介绍数字化设计过程中采用的设计手段与方法，最后讲述数字化设计中的过程管理。4内容提纲第一节概述第二节数字化设计过程第三节数字化设计实现方法和手段第四节设计过程管理5第一节概述设计方法学是在深入研究设计过程本质的基础上，以系统工程的观点研究设计的一般进程、规律及设计中思维和工作方法的一门综合性学科。设计方法学的研究成果包括设计理论和设计方法。设计理论是研究设计人员在产品设计过程的思维方式和基本规律。设计方法是产品设计的具体

3、手段，如功能—结构方法、并行设计、面向X的设计、可靠性设计、虚拟设计、智能设计等。一、典型设计理论与方法6第一节概述一、典型设计理论与方法1．欧洲流派的系统设计方法学2．美国流派的公理化设计方法3．苏联流派的发明问题解决理论体系4．日本流派的通用设计理论7第一节概述第二次世界大战结束后，德国意识到经济复苏的关键在于产品设计水平的提高，并积极开展设计知识获取与运用的研究，尤其是在设计理论方面成为世界发源地。20世纪70年代，德国学者G．Pahl和W.Beitz提出了具有代表性、权威性和系统性的产品设计方法学。他们将工程设

4、计过程主要分为4个阶段；明确任务阶段、概念设计阶段、具体化设计阶段和详细设计阶段，主张将从专业设计人员长期的设计实践中归纳总结出来的各种方法作为工程设计流程中各个环节的手段，贯穿到整个设计过程中。同时，他们将归纳和总结出来的大量工程设计知识经过系统化的整理，以设计目录的形式保存、传递和运用一、典型设计理论与方法1．欧洲流派的系统设计方法学背景8第一节概述系统设计方法学认为产品设计可以看成是有步骤地分析与综合，不断从定性到定量问题的求解过程。强调对原有产品设计经验和设计实践的整理，形成产品设计的准则性知识；强调对产品设计

5、阶段的划分，产品设计是不同阶段之间在知识支撑下的映射和反馈过程；以设计经验抽象、整理出来的设计知识和准则指导设计者进行产品开发。一、典型设计理论与方法1．欧洲流派的系统设计方法学特点这个过程很典型地代表了串行的产品设计与开发模式。9第一节概述公理化设计(AxiomaticDesign,AD)是由美国麻省理工学院的NamP.Suh教授等学者于20世纪70年代提出的产品设计公理体系。它成为美国设计理论均设计方法研究思想的代表之一。公理设计是通过对大量成功设计实例进行分析归纳、抽象设计过程的本质而形成的，是对产品设计的一种概

6、念性的、抽象的描述。一、典型设计理论与方法2．美国流派的公理化设计方法背景10第一节概述公理化设计的出发点是将传统以经验为主的设计转换到以科学公理、法则为基础的公理体系。其主要特点为：试图确立主导所有设计的一般规律；为设计建立科学基础，向设计者提供设计的科学依据以提供产品设计能力；提高设计的创造性，减少设计的随意性和设计中的错误和不合理性。一、典型设计理论与方法2．美国流派的公理化设计方法特点11第一节概述一、典型设计理论与方法2．美国流派的公理化设计方法公理化设计过程顾客需求┆┆功能要求┆┆设计参数┆┆过程变量┆┆映

7、射映射映射用户域功能域结构域过程域12第一节概述发明问题解决理论（TRIZ理论)方法的研究始于1946年，以G.S.Altshuller为首的由苏联的大学、研究所和企业所组成的数百人的研究组织分析研究了世界近250万件发明专利、综合多个学科领域的原理、法则形成了TRIZ理论体系。其主要目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。一、典型设计理论与方法3．苏联流派的发明问题解决理论体系背景13第一节概述无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客

8、观的进化规律和模式。各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。一、典型设计理论与方法3．苏联流派的发明问题解决理论体系核心思想14第一节概述以日本东京大学吉川弘之教授为首的日本学者自20世纪70年代起提出了采用数学形式来表达设计过程的思想，并将处理人类思维活