CAD/CAM技术 任课教师：飞行器制造工程系 课程性质：一级学科基础课 课程编号：071305 课程学时：32（1－10周） 课程学分：2

第二讲 现代设计理论与方法 主讲人 刘继红 Contemporary Design Theory and Methodology 工学博士/教授博导 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院飞行器制造工程系

第一节 绪 论 Introduction

决定竞争力的因素和手段 质量 设计 数量 制造 品种 技艺 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

设计与产品开发时间 设计 制造 时间 百分比（%) Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt. 时间 百分比（%)

设计与产品开发成本 设计 生产准备 与加工 原材料与 外购件的采购 管理和销售 对成本的影响 所需的工时成本 70 60 50 40 30 10 20 30 40 50 60 70 设计 生产准备 与加工 原材料与 外购件的采购 管理和销售 对成本的影响 所需的工时成本

设计与修改工作 75%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 80% 75% 10 20 30 40 10 20 30 40 50 60 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% 75%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

启 示 在设计越来越显示其重要性的今天，掌握新的设计思想、应用新的设计方法和技术、采用新的设计工具，对于提高企业产品竞争力，具有非常重要的意义。

设计理论与方法论DTM 设计理论与方法论是关于设计本质和设计方法的系统理论，目的在于揭示设计过程的本质规律，探索各种有效的设计方法，为实际的设计工作提供指南。

Design Theory and Methodology Design science uses scientific methods to analyse the structure of technical systems and their relationships with the environment. The aim is to derive rules for the development of these systems from the system elements and their relationships. Design methodology is a concrete course of action for the design of technical systems that derives its knowledge from design science and cognitive psychology, and from practical experience in different domain.

DTM相关领域

DTM研究方向 1、描述性设计过程模型 2、规范化设计过程模型 3、可计算设计过程模型 4、设计语言与表达 5、支持设计的分析方法 6、面向整个生命周期的设计DFX

设计理论与方法论

第二节 发展简史 History

2.1 萌芽期 十九世纪  二十世纪四十年代

1861年，德国的F.Reuleaux著书 “Konstrukteur”（机械设计者） 1875年又发表“理论机构学”一书 1877年，英国的W.C.Unwin著书 “The Elements of Machine Design”

2.2 成型期 二十世纪五十年代  二十世纪六十年代

欧 洲 1962年，在伦敦举行了第一届设计方法会议，主要围绕系统设计方法研究，探讨了设计过程的全面管理的系统方法和用于设计过程的系统技术，如运筹学、质量管理、价值工程等研究成果。 1968年，在英国，The Design Council成立。

美 国 1968年，在美国波士顿的MIT举行了“环境设计与规划中的新方法”会议，着重探讨了设计的复杂性问题，理解设计者如何用传统的设计方法解决设计问题。 大量关于创造论、设计论，以及工程设计的著作面世。 M.Asimov－“Introduction to Design”(1962) T.T.Woodson－“Introduction to Engineering Design”(1966) J.R.Dixon－“Design Engineering”(1966) D.Morrison－“Engineering Design”(1968)

日 本 渡边茂所著“设计论”（I，II，III）出版（1968）

2.3 成熟期 二十世纪七十年代

欧 洲 德国W.G.Rodenacker的著书“Methodisches Konstruieren”（方法论的设计）(1970)、瑞士V.Hubka(1973)、德国K.Roth (1981)、G.Pahl and W.Beitz(1977)等学者的著作相继问世，确立了以德国为代表的欧洲设计理论与方法论流派，即系统设计方法论。 70年代后期，欧洲成立了设计研究组织WDK（Workshop Design-Konstruktion）。 1979年，在英国出版发行了设计研究国际刊物“Design Studies”。

美 国 1978年，美国麻省理工学院机械系的N.Suh、A.Bell、D.Gossard等人在“Journal of Engineering for Industry”上发表论文，提出了面向制造系统的设计公理，确立了美国流派的设计理论与方法论，即设计原理。

日 本 1971年，由北乡薰等人编著的“设计工学系列丛书”出版发行，比较全面地论述了设计方法和技术。 日 本 1971年，由北乡薰等人编著的“设计工学系列丛书”出版发行，比较全面地论述了设计方法和技术。 1979年，日本东京大学吉川弘之教授在日本精密机械杂志上发表“一般设计学序说”一文，提出了一般设计学理论，从而成为日本设计理论与方法论研究的代表人物。

2.4 普及期 二十世纪八十年代以后

欧 洲 在欧洲设计研究组织WDK的组织下，1981年在意大利罗马举行了第一届国际工程设计会议ICED (International Conference on Engineering Design) 。之后，成为隔年主要在欧洲举行的设计研究交流盛会。 1984年，德国G.Pahl和W.Beitz的英文版著作“Engineering Design-A Systematic Approach”由The Design Council出版，成为系统设计方法论的代表作。

美 国 1985年，美国国家科学基金委员会NSF正式启动设计理论与方法论研究计划。 美 国 1985年，美国国家科学基金委员会NSF正式启动设计理论与方法论研究计划。 1987年，美国机械工程师协会ASME设计分会设立设计理论与方法论委员会。 1988年6月，举行了“The 1988 NSF Grantee Workshop on Design Theory and Methodology（简称Design theory‘88）”会议。 1989年，第一届国际设计理论与方法论会议举行。随后该年会成为设计理论与方法论研究交流的又一个重要会议 1990年，N.P.Suh著作“The Principles of Design”由Oxford University Press出版。

日 本 1983年，日本精密工学会设立“设计理论与CAD（D&C）专门委员会”。 1991年，日本机械学会设立“设计工程·系统部门”。 日 本 1983年，日本精密工学会设立“设计理论与CAD（D&C）专门委员会”。 1991年，日本机械学会设立“设计工程·系统部门”。 从1991年起，每年7月份的第2周被定为“设计研究会议周”，其间连续举行三个关于设计的国内国际会议。

第三节 一般设计学 General Design Theory

关于一般设计学 一般设计学是 以阐明在所有设计行为中普遍反映的人类智能活动的机理为基本课题， 以提出对所有技术领域的设计部门共同有用的指导原理为应用课题 的领域。 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

研究对象 设计对象 静态构造 设计过程 动态过程

研究方法 A  B A B 演 绎 A B A  B 归 纳

一般设计学理论体系 静态构造 动态过程 公理论 设计学 公理论 设计过程 演绎 功能/机械 解剖 设计 实验学 归纳

3.1 公理论的设计学 以关于人类智能的普遍得到承认的性质为假说或法则，用演绎的方法推导关于设计中的概念构造的定理。 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

基本概念(一) 实体 可以科学手段认知其属性的存在 如：自然界的万物、人工物、信息实体等 概念 将实体以语言、符号、图形来表达的结果

熏肉设计：例 假定 只有鲜肉、腐肉、风干肉三种自然物 s2 s1 s3 S={实体}={s1, s2, s3}

熏肉设计：例 T1=s1,s2 = “随时间肉质变化” T2={s2,s3} = “不能吃” 人类从存在的实体认识其特性，形成概念，进行记忆和认识。换言之，人类具有将实体按照共同特性进行分门别类的能力。 T1=s1,s2 = “随时间肉质变化” T2={s2,s3} = “不能吃”

熏肉设计：例 T1T2=s1,s2s1=s1 T1T2=s1,s2s2,s3=s2 “随时间肉质变化而且能吃”的肉 T1T2=s1,s2s2,s3=s2 “随时间肉质变化而且不能吃”的肉 T1T2=s3s2,s3=s3 “肉质不随时间变化而且不能吃”的肉

熏肉设计：例 熏 肉 ！ WHAT ? T1T2=s3s1=  “肉质不随时间变化而且能吃”的肉

基本概念(二) 实体集合 所有实体的集合 属性 实体具有的各种物理和化学性质 功能 在某种环境下，实体的作用

基本概念(三) 实体概念 人们通过体验实体的存在而确立的概念 抽象概念 人们按照意义或价值对实体概念进行分类所得到的关于各类的概念

抽象概念 抽象概念 属性概念 功能概念

关于设计的公理系 公理一：认识公理 公理二：对应公理 公理三：操作公理 人们可以通过属性、功能等认识或描述实体 实体集合与（理想）实体概念集合为1:1对应 公理三：操作公理 抽象概念集合是实体概念集合的拓扑

公理与设计概念三角形 实体 认识公理 对应公理 抽象概念 实体概念 操作公理

关于设计的定义 设计要求 设计解 设计 用户用抽象概念所指定的设计解的性质 包含在设计要求中，并拥有所有制造所需信息的实体概念 功能空间到属性空间的映射

设计 以功能概念为拓扑的 实体概念集合 以属性概念为拓扑的 实体概念集合

关于设计的定理 设计要求可用抽象概念集合的适当的要素的积表示 设计解是属性概念集合中适当的要素的积

3.2 公理论的设计过程 以关于人类智能的普遍得到承认的性质为假说或法则，用演绎的方法推导关于设计过程的定理。 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

关于设计过程的定理 T1T1T2T1T2T3 s1 s2 s3 T2 s2 T1 s3 s1 T3 在理想知识环境下，对应设计要求的详细化过程，存在实体概念的要素的序列，并且收敛于一点 T2 T1T1T2T1T2T3 s1 s2 s3 s2 T1 s3 s1 T3

设计过程模型(一) 对应型设计过程模型 全数对应模型 计算模型 产生式模型 收敛型设计过程模型 范例模型

全数对应模型    

计算模型 X1=f1(Y) X2=f2(Y)

产生式模型 功能空间 属性空间 中间模型 生成规则 生成规则

范例模型 设计要求T1 设计要求T3 设计要求T2 满足要求 N Y Birfrodog

3.3 功能/机械解剖 用归纳的方法分析设计对象的功能/机械结构。 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

3.4 设计实验学 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

思考单位 功能表现 未知机械 已知机械 属性表现 未知机械 已知机械 未知机械本身功能表现 Fs 已知机械本身功能表现 fs 未知机械处理对象功能表现 Fo 已知机械本身功能表现 fs 已知机械 已知机械处理对象功能表现 fo 未知机械本身属性表现 Ms 属性表现 未知机械 未知机械处理对象属性表现 Mo 已知机械本身属性表现 ms 已知机械 已知机械处理对象功能表现 mo

思考单位的推移 FsFs 设计要求的详细化 Fs  ms 由设计要求想起已有机械的属性 Ms  Ms 未知机械属性的详细化 ms  fs 已知机械的功能分析 fs  Fs 已知机械与未知机械的功能比较 Ms  Fs 未知机械的功能分析

设计过程模型(二) 功能属性推移模型 马尔可夫模型 流程模型 逻辑模型 认知模型

功能属性推移模型 功能 属性   

马尔可夫模型 0.28 0.45 Ms Fs 0.65 0.18 0.39 0.46 0.03 0.14 fs ms 0.32

流程模型 设计要求 设计要求详细化 已知机械分析 比较 变更 决定

逻辑模型 总功能 分功能 分功能 分功能 分功能 子功能 子功能 子功能 子功能

认知模型 问题提出 展开 评价 决定 提案

第四节 系统设计论 Systematic Design Methodology

4.1 绪 论 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

设计的任务 运用科学知识求得技术问题的解决方案，并在给定的材料、技术、经济、社会、环境等约束条件下对该解决方案进行优化 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

设计活动 从心理学角度看，设计是个创造活动，需要有数学、物理学、化学、力学、热力学、流体力学、电子学、生产技术、材料技术、和设计理论等坚实的基础 从系统论角度看，设计是给定的目标在部分相互矛盾的约束下的优化 从组织角度看，设计是原材料和产品加工和处理的重要组成部分 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

设计的类型 原始设计： Original Design 25% 开发某技术系统的独创的原理方案 适应设计： 变更某已有系统使之适应新的变化了的要求 变型设计： 改变系统的某些尺寸和布置 Original Design 25% Adaptive Design 55% Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt. Variant Design 20%

4.2 发展简史 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

Hanse(1965) Determine the crux of your task Combine the possible elements Determine the shortcomings of every solution Select the best solution Provide documentation to permit practical evaluation Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

Roth(1968) Task-formulation phase Functional phase Form design phase Documentation phase Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt. Algorithmic selection procedure for design based on design catalogues

Rodenacker(1970) Function of a machine Physical process Form design feature Designing is a transformation of information from the abstract to the concrete Designing is a reversal of physical experiments Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

4.3 基本概念 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

基本概念（一） 技术系统及其构成 设备、装置、机械、部件、零件 系统、子系统、子子系统、…

基本概念（二） 功能 能量、物质以及信息（信号）的变换 能量 物质 信息 能量 物质 信息

基本概念（三） 能量 物质 信号 总功能 子功能 复杂度 功能构造

基本概念（四） 物理效应（Physical Effect） 功能的实现伴随着物理现象的发生 功能是通过物理过程得以实现的 物理过程的发生基于物理效应 物理效应是用物理法则来表述的

Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

基本概念（五） 物理原理（Physical Principle） 物理原理 = 功能 + 物理效应

基本概念（六） 设计方案原理（Solution Principle） 设计方案原理 = 物理原理 + 形态

设计方案原理 子功能 物理效果 物理原理 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

4.4 设计过程 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

设计过程的主要步骤 明确任务 概念设计 实体化设计 详细设计 产品的作用 要求清单 概念 形状结构 文档 设计结果 明确产品用途 制订要求明细 产品的作用 要求清单 确定问题本质 构建功能构造 获得方案原理 组合方案原理生成侯选方案 评价方案 概念设计 概念 实体化设计 初始结构和形状设计 初始结构的评价与优化 初始形状的优化 零件明细表和生产方案生成 形状结构 详细设计 完善详细结构与形状 完成详细零部件图纸 完善生产方案 各种文档的检查 文档 设计结果

设计过程的主要步骤 被选择的任务 结构方案 任务 总体功能 零件 子功能 设计方 案原理 零件形状 最终结构 原理组合 零件 详细设计 概念 生产文档

4.5 概念设计 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

概念设计的任务 通过确定问题的本质，发现适当的设计方案原理，组合形成设计方案。

概念设计的步骤 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 要求清单 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 确定侯选方案 概念 侯选方案评价

概念设计的步骤 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 要求清单 概念 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 确定侯选方案 侯选方案评价 问题抽象化，确定问题本质

确定问题本质 方法：对要求进行抽象化处理 抽象化（Abstraction） 忽视特殊的附带的方面 突出强调一般的本质的方面

抽象化处理过程 步骤1：排除个人好恶 步骤2：省略与功能和重要的约束条件无关的项目内容 步骤3：将定量的数据转换成定性的描述，减少数据量 步骤4：将前一步骤的结果一般化 步骤5：用不拘于问题的词句描述问题

抽象化处理示例 连续测量尺寸和形状都未定的容器中的 液体变化量 容积：20l-160l 容器形状：未定 容器高度：150mm-600mm 油标与容器的连接在上部或侧面 汽油或柴油温度：-25-65C 最大输出信号精度：±3% 油的液面高度随时间变动 最小测量值：最大值的3% 容积有一定范围 容器形状多样 连接方式多种 容器高度不一 液体的液面高度 随时间变动 容积有一定范围 容器形状多样 测量液体连续变化量 连续测量尺寸和形状都未定的容器中的 液体变化量

概念设计的步骤 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 要求清单 问题抽象化，确定问题本质 概念 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 确定侯选方案 侯选方案评价 构建功能结构

功能构造的建立过程 步骤1：确定总体功能，并用黑箱表示 步骤2：将总体功能分解成若干子功能 步骤3：确定子功能之间的逻辑（顺序）关系 步骤4：确定特定子功能的输入/输出之间逻辑关系 步骤5：确定能量、物质、信号的流向间的物理关系

功能构造的建立示例 测量实验片 受力与变形 Eload受载能量 实验片 S信号 Edef变形能 变形后的实验片 变形信号 力信号 能量变换成 力与运动 Eload 实验片 S Edef 变形后的实验片 变形信号 力信号 给实验片加载 测力 测变形

概念设计的步骤 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 要求清单 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 概念 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 确定侯选方案 侯选方案评价 探索实现子功能的设计方案原理

设计方案原理的寻找 针对各种子功能，寻找对应的设计方案原理，并予以组合。 设计方案原理必须明确实现功能的物理效应和形态

获得设计方案原理的方法 传统方法 直观方法 推理方法 文献检索 自然物分析 技术系统分析 类推 实验 智暴法 635法 Delphi法 物理过程的分析 分类表的系统利用 设计目录的利用

设计目录 Betrachten wir zun鋍hst den Stellenwert der konstruktiven Abteilungen an der Festlegung der Gesamtdurchlauzeit eines typischen Industrieprodukts Gerade in der auftragsorientierten Industrie, und diese sprechen wir in unserem heutigen Beitrag prim鋜 an, verschlingt die Konstruktion oft die H鋖fte bis zwei Drittel der Gesamtdurchlaufzeit des Produkts. Jeder Auftrag l鋟ft als "Neukonstruktion", obwohl nur eine weitere Variante einer Produktgruppe gefertigt werden soll. Bis auf Normteile werden alle Teile neu festgelegt, auch die Dimensionsvarianten von typischen Teilen dieser Produktgruppe. Die Innovation findet synchron mit der Autragsabwicklung statt.

概念设计的步骤 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 要求清单 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 概念 选择合适的方案原理组合 确定侯选方案 侯选方案评价

设计方案原理的组合 形态学矩阵法 方案原理 p1 pj pm p2 … 子功能 F1 F2 Fi Fn 组合2 组合1

概念设计的步骤 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 要求清单 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 概念 确定侯选方案 侯选方案评价

选择合适的设计方案原理组合 原则1：满足任务和约束条件 原则2：满足要求 原则3：性能、结构实现的可能性大 原则4：在控制费用以内

概念设计的步骤 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 要求清单 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 确定侯选方案 概念 侯选方案评价

侯选设计方案的确定 基于简化假设的粗略计算 描述结构、形状、空间的草图绘制 初步实验 模拟仿真 文献检索 市场调查

概念设计的步骤 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 要求清单 问题抽象化，确定问题本质 构建功能结构 探索实现子功能的设计方案原理 组合方案原理以实现总体功能 选择合适的方案原理组合 确定侯选方案 概念 侯选方案评价

第五节 设计原理 Design Principles

5.1 绪 论

问题 设计优劣的基本标准？ 指导产生好的设计的原则？

5.2 基本概念

基本概念(一) 设计 必要功能 设计参数 约束条件 从功能领域到实体领域的映射 完整地描述特定需求的最少而且独立的功能FR 完整地描述实现必要功能的物理实体的参数DP 设计参数 约束条件 可接受的设计解的边界条件

基本概念(二) 必要功能 层次构造 设计参数 层次构造 金属切削 调速 … 刀具定位 工件夹持 车床 主轴箱 … 刀架 卡盘

基本概念(三) 信息量 实现某个特定必要功能所需知识的测度 与实现某个特定必要功能的概率密切相关 I=log2(1/p)

设计

5.3 设计公理

独立公理 第一设计公理 The Independence Axiom Maintain the independence of FRs 保持必要功能的独立性 The Independence Axiom Maintain the independence of FRs

第一设计公理 独立公理涉及必要功能和设计参数间的关系 含义： 在设计过程（功能域向实体域的映射）中，当确定满足必要功能的设计参数时，必须确保设计参数的变化只会影响相应的必要功能。

第一设计公理 替代命题 1： 好的设计总是保持必要功能的独立性 替代命题 2： 在可接受的设计方案中，设计参数的选择总是使得某个特定的设计参数只满足相应的必要功能而不影响其它必要功能。

信息公理 第二设计公理 The Information Axiom 设计信息量最小化 The Information Axiom Minimize the information contents of the design

第二设计公理 替代命题： 最佳设计是必要功能保持独立而且信息量最小的设计。

第二设计公理 信息公理涉及设计复杂程度 含义： 在所有满足设计公理的设计方案中，信息量最小的设计是最佳设计。

5.4 设计的分类与表达

设计分类 独立设计 Uncoupled design 干涉设计 Coupled design 准独立设计 Decoupled design

设计方程式 { FR } = [ A ] { DP } { FR } ：必要功能矢量 { DP }：设计参数矢量 [ A ] ：设计矩阵 FRi = Aij DPj

设计矩阵 [ A ]  A11 A12 … A1n A21 A22 … A2n . . . Am1 Am2 … Amn . . . Am1 Am2 … Amn  Aij=0: FRi与DPj不相关 Aij0: FRi与DPj相关

独立设计的表达 FR1=A11DP1 FR2=A22DP2 FR3=A33DP3 Aij0, 当i=j Aij=0, 当ij 设计矩阵为对角矩阵的设计为独立设计 FR1=A11DP1 FR2=A22DP2 FR3=A33DP3

干涉设计的表达 FR1=A11DP1+A12DP2+A13DP3 FR2=A21DP1+A22DP2+A23DP3 大多数Aij0 FR1=A11DP1+A12DP2+A13DP3 FR2=A21DP1+A22DP2+A23DP3 FR3=A31DP1+A32DP2+A33DP3

准独立设计的表达 FR1=A11DP1 FR2=A21DP1+A22DP2 FR3=A31DP1+A32DP2+A33DP3 Aij0, 当ij；Aij=0, 当ij Aij0, 当ij；Aij=0, 当ij 设计矩阵为三角矩阵的设计为准独立设计 FR1=A11DP1 FR2=A21DP1+A22DP2 FR3=A31DP1+A32DP2+A33DP3

5.5 设计公理的推论

推论1 干涉设计的独立化 Decoupling of Coupled Design 如果在设计方案中必要功能相互干涉，对设计方案进行分解，从而实现独立化。

推论2 减少必要功能数目 Minimization of FRs 尽量减少必要功能和约束条件的数目。

推论3 零件的集成 Integration of Physical Parts 在必要功能能够独立地得到实现的设计方案中，尽可能将设计特征集中到单个物理零件上。

推论4 标准化原则 Use of Standardization 使用与必要功能和约束条件匹配的标准件或可互换零件。

推论5 对称性原则 Use of Symmetry 使用与必要功能和约束条件匹配的对称形状或布置。

推论6 最大公差 Largest Tolerance 在表述必要功能时，指定最大允许公差。

推论7 信息量更少的独立设计 Uncoupled Design with Less Information 在满足必要功能的前提下，寻找比干涉设计所需信息量更少的独立设计。

5.6 设计定理

定理1 设计参数不足造成的干涉 FR1=A11DP1+A12DP2 FR2=A21DP1+A22DP2 FR3=A31DP1+A32DP2 Coupling Due to Insufficient Number of DPs 当设计参数的数目小于必要功能的数目时，或者得到了一个干涉设计，或者有的必要功能无法实现。 FR1=A11DP1+A12DP2 FR2=A21DP1+A22DP2 FR3=A31DP1+A32DP2

定理2 干涉设计的独立化 Decoupling of Coupled Design 如果一个干涉设计源于必要功能数目大于设计参数的数目，而且设计矩阵的子矩阵构成三角矩阵时，通过增加新的设计参数使两者数目相等并且使整个设计矩阵形成三角矩阵，干涉设计可以变成非干涉设计。

定理3 冗余设计 FR1=A11DP1+A12DP2+A13DP3 FR2=A21DP1+A22DP2+A23DP3 Redundant Design 如果设计参数的数目大于必要功能数目，所得到的设计或者是冗余设计或者是干涉设计。 FR1=A11DP1+A12DP2+A13DP3 FR2=A21DP1+A22DP2+A23DP3

定理4 理想的设计 Ideal Design 在一个理想的设计中，设计参数的数目等于必要功能数目。

定理5 重新设计的条件 Need for new Design 当给定的必要功能集合中，新增一个必要功能，或者替换一个功能，或者整个必要功能集合发生变化时，由原来确定的设计参数描述的设计方案不可能实现新的必要功能。此时，需要寻找新的设计方案。

定理6 独立设计的 设计参数决定顺序的独立性 Path Independence of Uncoupled Design 独立设计的信息量大小与为实现必要功能确定设计参数的顺序无关。

定理7 干涉与准独立设计的 设计参数决定顺序的非独立性 Path Dependence of Coupled and Decoupled Design 干涉设计或准独立设计的信息量大小取决于设计参数的确定顺序。

5.7 设计公理应用事例

设计公理在实际设计中的应用 第一设计公理用于指导确定设计参数，获得设计方案； 第二设计公理用于指导设计方案的评价与选优。

设计公理在实际设计中的应用 首先根据第一设计公理，寻找独立设计；在获得若干个独立设计之后，再根据第二设计公理，确定最佳设计。 第一设计公理 能否有效地运用第一设计公理是衡量设计人员是否富于创造性的标志。 FR2 FR1 FR4 FR3 第一设计公理 DP11 DP21 DP12 DP22 DP31 DP32 第二设计公理 DP21 DP23 DP22 DP24

应用事例1 冰箱 冰柜

应用事例1 必要功能相同，设计参数不同，冰箱与冰柜，哪个产品设计更佳？ FR1 = 保温（防止冷气外逸） FR2 = 存取物品

应用事例1 冰柜 冰箱 DP11=垂直门 DP12=箱体 DP21=水平门 DP22=箱体

        = = 应用事例1 冰箱 DP11垂直门 DP12箱体 FR1 FR2 A11 A12 A21 0 冰柜

    = 应用事例2 DP1 DP2 FR1 FR2 A11 0 0 A22 FR1=起瓶塞 FR2=起瓶盖 DP1=尖头形状 opener DP1 DP2 FR1 FR2   A11 0 0 A22   = FR1=起瓶塞 FR2=起瓶盖 DP1=尖头形状 DP2=凸翘结构

应用事例3 注塑设备

    = 应用事例3 FR1=塑料熔液流量 FR2=塑料熔液温度 DP11=螺旋转速 DP12=烘筒温度 A11 A12

应用事例3

    = 应用事例3 A11 0 A21 A22 DP21 DP22 FR1 FR2 FR1=塑料熔液流量 DP21=齿轮泵

应用事例4 柜员机ATM FR1=分离钞票 FR2=传送钞票 FR3=检验钞票 FR4=收集钞票

应用事例4 钞票分离机构设计

应用事例4 钞票分离机构设计 FR11=对顶张钞票施加前向力 FR12=对下一张钞票施加后向力

应用事例4 钞票分离机构设计

应用事例4 钞票分离机构设计

第六节 创新设计 TRIZ

TRIZ ? Theory of Inventive Problem Solving Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch First patent certificate at age 14 Started working on TRIZ ideas in 1946 studying patents for Russian Navy Wrote a paper on Theory in 1947 Sent to Gulag for 7 years. Continued work 1954-85. Over 2 million patents analyzed. Moved towards psychological aspects after 1985. Total effort 1946-1990 circa 1500 person-years Some of Altshuller’s co-researchers move to West following fall of Iron Curtain

Genrich Altshuller (1926-1998) Background: TRIZ 4 Key Discoveries The same problems and solutions occur again and again across different industry sectors and professions The strongest solutions identify and eliminate conflicts The strongest solutions turn threats into useful resources Market and technology trends are highly predictable Genrich Altshuller (1926-1998)

Background: TRIZ Philosophy Generic Problem Generic Solution Access World Specific Solution Specific Problem Evaluation Me / My Company

基本概念 Ideality = 技术系统 理想度（Ideality）法则 实现某种功能的，具有一个或多个子系统的系统。 任何技术系统始终趋向更可靠、更简单、更有效，等等，总之，趋向更理想。 All technical systems evolve towards ideality. Benefits Ideality = Costs + Harms

基本概念 技术矛盾 （Technical Contradiction） 物理矛盾 （Physical Contradiction） 温度高 外壳开洞 零件散热效能 零件结构强度 减 增 改善某个特性或参数将导致另外的特性或参数劣化。 盛 物理矛盾 （Physical Contradiction） 金属容器 酸 蚀 同一元素要求具备两种相反的属性。 ？ 温度高 温度低

基本概念 功能模型：物－场模型 功能分解为两种物质及一种场。技术系统功能的实现指物质之间的相互作用促使功能向期望的方向转变。 物质相互作用使用的能量 F S1 S2 受控物质 控制工具或物质

TRIZ方法论的发展

Algorithm for Problem Solving 1) Define the problem List all requirements and constraints We want this but we can’t because of this. We get this because of this. 6) Determine Input Parameters Use 2 of 39 or other parameters 7) Physical Technical Contradiction Convert between the two contradictions If Technical then use Contradiction Matrix 2) Create Ideal Final Result (IFR) Eliminate the deficiencies Preserve the advantages Not more complicated No new disadvantages 8) Determine General Solution Use 40 Inventive Principles 3) Determine the differences Compare original system with IFR 9) Examime Solutions Convert generic solutions to specific Does solution increase Ideality? No – go to step 5 Does solution solve the problem? Yes – IMPLEMENT 4) Create Ideality Equation List differences as Benefit, Cost, Harmful 5) Determine Contradictions Technical or Physical contradictions

Solving a Problem with TRIZ Define Technical System (Function Model) Use 39 Parameters Identify Ideal Final Result (IFR) Physical Contradiction Want A and Technical Contradiction B : C Convert Compare/Contrast Existing system with IFR Separation Principles Contradiction Matrix Establish Ideality Equation (Σuseful/Σharmful) Solutions Problem Solved? No Yes Identify system level contradictions Compare solution Ideality with Existing system Create System Model Compare with IFR Substance-Field (Su-Field) Algorithm Identify contradictions at sub- or super-system level Implement

39 Parameters Weight of moving object Power Weight of stationary object Length of moving object Length of stationary object Area of moving object Area of stationary object Volume of moving object Volume of stationary object Speed Force Stress, pressure, or tension Shape Stability of the object's composition Strength Duration of action by a moving object Duration of action by a stationary object Temperature Illumination intensity, brightness, etc. Energy used by moving object Energy used by stationary object Power Loss or waste of Energy Loss of substance Loss of Information Loss of Time Amount of substance/matter Reliability Measurement accuracy Manufacturing precision External harm affects the object Object-generated harmful factors Ease of manufacture Ease of operation Simplicity Ease of repair Adaptability or versatility Device complexity Complexity of control Extent of automation Productivity

40 Inventive Principles Rushing through or skipping "Blessing in disguise" or "Turn Lemons into Lemonade" Feedback Mediator or intermediary Self-service Copying Cheap short-lived object instead of expensive durable one Replace mechanical system Pneumatics or hydraulics Flexible shells or thin films Porous materials Change the color Homogeneity Rejecting and regenerating parts Transformation of physical or chemical states of an object Phase transitions Thermal expansion Strong oxidants Inert atmosphere Composite materials Segmentation Taking out (Extraction) Local quality or conditions Asymmetry Combining or merging Universality Nesting Counterweight Preliminary counter-action Preliminary action Cushion in advance Equipotentiality Inversion or ‘the other way round' Spheroidality - Curvature Dynamics Partial or excessive actions Moving to another dimension Mechanical vibration Periodic action Continuity of useful action

Contradiction Matrix Worsening Feature Improving Feature

TechOptimizer

TechOptimizer 发现问题 产品创新周期 功能分析 特征转移

TechOptimizer 产品创新周期 方案生成 技术预测 科学原理检索

TechOptimizer 产品创新周期 方案评估 网络助手

TRIZ knowledge base

Pro/Innovator（亿维迅公司） 产品介绍

TRIZ事例 惡化 移動件重量 新問題: 1.問題 2.衝突表 改善 參數1 參數5 3.解答 美國專利 US04648571 目標: 提升機翼升力 方法: 增加機翼面積 新問題: 機翼重量增加 1.問題 2.衝突表 惡化 改善 參數1 移動件重量 參數5 移 動 件 面 積 原理2:提煉 原理17 :移至新維度 原理29 :氣壓或液壓 原理4 :非對稱 3.解答 美國專利 US04648571

TRIZ事例

TRIZ事例 問題: 刀把剛性與 定位精度衝突 CNC刀把設計 解決: 引用彈性鋼球

更多的TRIZ应用 日本三菱公司等

关于TRIZ的认识 只支持方案概念的生成 只提示解决问题的线索 没有相关专业的知识，再多的线索也没用 方案概念的试验验证与评价需要时间

第七节 并行设计 Concurrent Design

传统的串行产品开发模式的弊端

并行工程的提出 日本：60年代丰田汽车公司的并行工程实施 美国：1987年DARPA(Defense Advanced Research Plan Agency)的DICE计划提出

并行工程提出的技术背景 计算机网络和数据库技术：CSCW 仿真技术：分析手段 CAX技术的成熟：产品开发支持手段

并行工程的定义 The simultaneous development of product and process Concurrent engineering is a systematic approach to the integrated, concurrent design of products and their related processes, including manufacturing and support. This approach is intended to cause developers, from the outset, to consider all elements of the product life cycle from conception through disposal, including quality, cost, schedule and user requirements. --IDA Report R-338

Sequential Engineering Sequential engineering VS Concurrent engineering Conceptual Design Product Engineering Process Engineering Assembly/ Inspection Maintenance/ Training Conceptual Design Sequential Engineering Product Engineering Process Engineering Assembly/ Inspection Concurrent Engineering Time savings Maintenance/ Training

串行工程

并行工程

相关概念 Concurrent engineering Simultaneous engineering Concurrent design Product lifecycle design Integrated product and process design 

并行工程的主要内容

并行工程的三要素 协作 Collaboration 技术 Technology 过程 Process

并 行 工 程 系 统 框 架 界面管理 工具 协调 管理 信息 环境 … 集成用户界面及界面管理系统 CAX DFX QFD 应用工具封装集成 协调 冲突管理与仲裁控制 并 行 工 程 系 统 框 架 PDM集成框架 管理 IPT的组织 与管理 资源信息 管理 产品信息 管理 过程信息 管理 … 数据库 信息 环境 网络、通讯、多媒体会议系统

并行工程团队的建立 职能部门制 矩阵管理组织 集成产品开发团队IPT

过程管理 过程建模 过程分析 过程重组 任务管理 信息流分析 产品模型 组织重组 实时监控 工作流重组 可靠性评价 组织模型 工作流模型 资源重组 资源模型 动态模拟 任务定义 效益评价

产品数据管理 数据库 网络 SQL Server 6.x Windows NT Sybase ... Novell ... 全局接口 ... 数据库 网络 SQL Server 6.x Windows NT Sybase ... Novell ... 全局接口 MRPII PMIS ... CAx FEM CAPP Solidworks Pro/Engineer AutoCAD Design NCP 图纸管理 文档管理 BOM管理 工作流管理 零件基本数据管理

冲突管理 冲突避免 冲突检测 冲突解决

质量功能配置QFD Quality Function Deployment

DFX: Design for X 面向产品生命周期的设计 Design:-产品设计 -过程设计 X:-装配、加工、维护、报废、回收等环节 -质量、成本、时间、生产率等竞争因素

DFX分类

并行工程实施实例 昌河汽车并行工程CACE 工作报告 新大洲摩托车并行工程 江汉石油钻头股份公司并行工程

The End 完