机械现代设计与创新设计22创新设计21现代设计的概念21.ppt

第2章机械现代设计 人类在改造自然的历史长河中,一直都在不断地进行设计活动。设计是复杂的思维过程,设计过程蕴涵着创新和发明的机会。设计是根据客观的需求,提高人们的创造性思维,将指定的任务转化为满足该任务要求的技术系统的一种活动。设计不仅只是围绕产品图纸和有关文件进行的一系列工作,其目的是将预定的目标,经过一系列规划与分析决策,产生一定的信息(文字、数据、图形),形成设计。设计是把各种先进技术转化为生产力的一种手段,是先进生产力的代表,反映了社会的生产力水平。 传统设计即常规设计,传统设计分为初步设计、技术设计、施工设计三个步骤。传统设计往往采用类比法、经验法、模仿法,它的思维方式是收敛式思维,多是利用设计手册中有关数据,采用较大安全系数,强调零部件计算。传统设计法的优点是比较简单,设计费用低廉。传统设计面向的问题偏重于技术。现代设计是将传统设计中的经验、类比法设计提高到逻辑的、理性的、系统的新设计方法,是在静态分析的基础上,进行动态多变量的最优化。现代设计既体现了更高层次的学科,又是方法科学。现代设计主要面向功能目标,将技术、经济和社会环境因素结合在一起统筹考虑,把设计作为系统工程对待,强调创造能力的开发,注重综合分析的设计,重视设计方案的选择,考虑对多种方案的评价,其思维方式是发散型的思维。现代设计是学科综合化、统一化在方法科学上的一次突破,它是一门新兴的交叉学科。现代设计与传统设计比较,有下列几个特征:(1)系统性。把设计对象看作一个系统,同时考虑系统与外界的联系,用系统工程概念进行分析和综合,通过功能分析、系统综合等方法,力求系统整体最优,使人机之间的功能相互协调。(2)创造性。现代设计强调创造能力开发和充分发挥人的创造性;重视原理方案的设计、开发和创新产品。只有创新才能有所发明。但是,今天的科学技术已经高度发展,创新往往是在已有技术基础上的综合。有的新产品是根据别人的研究实验结果而设计,有的是博采众长,加以巧妙地组合。(3)综合性。在设计过程中,综合考虑、分析市场需求、设计、生产、管理、使用、销售等各方面的因素;综合运用优化及系统工程、可靠性理论、价值工程、技术等学科的知识,探索多种解决设计问题的科学途径。(4)程式性。研究设计的一般进程,包括一般设计战略和用于设计各个具体部分的战术方法。要求设计者从产品规划、方案设计、技术设计、施工设计到实验、试制,按步骤有计划地进行设计。,现代设计方法实质上是科学方法论在设计中的应用。冠以“现代”二字是为了强调以引起重视,其实有些方法也并非是现代的。经分析,可归纳为下列具有普遍意义的方法:(1)信息论方法,如信息分析法,技术预测法等,它们是现代设计方法的前提。(2)系统论方法,如系统分析法,人机工程等。(3)控制论方法,如动态分析法等。(4)优化论方法,如优化设计等,它是现代设计法的目标。(5)对应论方法,如相似设计等。(6)智能论方法,如计算机辅助设计、计算机辅助计算等。(7)寿命论方法,如可靠性和价值工程等。(8)离散论方法,如有限元及边界元方法等。(9)模糊论方法,如模糊评价和决策等。(10)突变论方法,如创造性设计等,它是现代设计法的基础。(11)艺术论方法,如艺术造型等。CAD等许多专题的培训班和讨论会,并在高校开设有关现代设计方法等专题课程。德国、瑞士的学者比较重视设计程序的研究:明确设计任务,对设计任务进行抽象化的功能分析和求解(设计目录),将开发新产品的内容要求转化为产品图纸。这种方法思路清晰。英国自1963年开始提出工程设计思想后,广泛开展设计竞赛,加强设计过程中的创造性开发和技术可行性、可靠性、价值分析方面的研究,从而改变了设计水平低的局面。日本自1960年以来开始有关现代设计方法的研究,提高设计人员素质,开展工程技术教育。现在日本在产品开发中的更新速度受到全世界的关注,其产品的竞争能力已给许多国家造成巨大威胁。美国的学者强调“创造性设计”,提倡设计中创造能力的开发,把设计活动分为创造—分析—决策三个步骤。在美国的设计工作中,产品设计图纸基本上由计算机绘制,设计者可以摆脱常规的技术工作,集中精力进行创造性设计。我国对现代设计方法的研究是从上世纪80年代开始的,通过派留学生到国外进修学****和请国外专家来讲学,组织各种类型的讲****班,培训班、开展国内外学术交流等,来推广和普及现代设计的基本知识。由于世界各国对设计方法的研究越来越重视,目前已成为一项国际性学术活动。有关国家组织了关于现代设计方法的国际会议,比如国际工程设计会议(ICED)就是其中之一。2.