产品工业工程设计分析和建模研究

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【摘要】产品设计是一种复杂的人类创造性思维活动。在分析产品设计及其过程的基础上，利用集合与映射的理论与方法，依次建立了产品设计、产品设计过程、产品概念设计过程的模型，给出了产品概念设计过程的网络算法框图，并且详细定义了后者的分解与综合的流程，为产品设计过程的模型化、规律化打下了良好的基础，同时也为产品全生命周期设计过程计算机软件支持工具的开发作出了有益的探索。

【关键词】设计 建立模型 映射 概念设计 集合

一、引言

目前国际上关于设计问题研究存在若干个大的流派。前苏联Altshuller　G　S等人提出的TRIZ理论在提供探索发明新产品的技术发展方向的思路上已有一定程度的普及；美国Nam　P　Sun等提出的AD（Axiomatic　Design）理论的基本逻辑体系的发展与TRIZ有一定的近似，但远未达到一种自成体系的程度，也未能达到可供构造技术系统的基础的程度；日本东京大学人造物工程中心（RACFE）的Tetsu　Tomiyama等提出的GDT（General　Design　Theory）理论利用现代信息理论的面向对象方法，在分析表达设计过程的开展上较之深入了一步，而德国学者提出的UDT（Universal　Design　Theory）理论则比较重视它的可实用化的基础方面的探索。

二、产品设计过程模型

三、产品概念设计模型

概念产品是企业根据市场及用户的需要，对产品的市场可竞争性、可生产性、经济性及主要尺寸、形状、功能描述。通常伴随一系列说明书、竞争性产品分析、项目的经济理由等。概念设计是由分析用户需求到生成概念产品的过程。

传统的CAD设计系统基本上是为了把设计人员头脑中已有的、基本成型的产品设计方案借助CAD系统表达出来，提高了工厂设计开发阶段的生产效率与质量，“而决定着产品最终价值80%以上的产品概念设计阶段，……，目前尚没有任何CAD设计系统可以提供设计支持”。“而详细设计阶段很难或不能纠正概念设计阶段的缺陷”。它严重影响了新产品开发，以及选择新产品方案的决策效率，所以需要一种可支持创新产品设计的新CAD系统，适应日益加快的新产品开发要求。因而开发一种符合人类进行产品创新设计的一般思维过程的、支持产品概念设计及决策的、高效率的CAD设计系统成为一种必然的趋势。当前，“概念设计日益引起人们的广泛关注和重视”。

产品的概念设计是产品设计过程中最重要、最复杂，同时又是最活跃、最富于创造性的设计阶段。一般情况下，设计人员在进行创造性思维的过程中，总是在已有经验和知识的基础上，根据用户的产品需求，按照一定的、有规律的设计步骤和流程，再结合贯穿始终的想象力与灵感，从而设计出符合用户需要的概念产品方案。在产品的概念设计过程中，自由度是整个产品开发过程中最大的。因为自由度大，对设计人员的约束也相对较少，不确定因素多，创新的空间大，设计的知识相应也较少，是最可能发挥创 造力的时候。

四、结论

产品概念设计过程建模是为了将产品设计过程中最前端的、最有创造性价值的、又最不确定的设计过程加以模型化、规律化，从而为产品设计者提供一套产品概念设计过程的计算机软件支持工具，并最终为实现产品全生命周期的一体化集成打下坚实的基础。

根据目前设计理论，计算机技术以及相关科学技术的发展现状，可以认为：基于计算机的产品概念设计系统仍然属于一种计算机辅助设计系统。也就是说，产品概念设计目前仍然将主要是处理人脑进行产品概念设计过程当中，那些相对有规律的设计工作（步骤和流程），它的创造性主要体现在依据规则和知识库对问题分析和解决的全面性、高效率性等方面。

参考文献：

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[2]黄洪钟，刘伟，李丽.产品协同设计过程建模研究[J].计算机集成制造系统-CIMS，2003，（11）.

[5]李养成.集与映射[M].长沙：湖南人民出版社，1981.