機械設計調研報告

-PAGE1-設計方法發(fā)展過程的調研報告設計方法是產(chǎn)品設計的靈魂。我查閱了一些有關設計方法和現(xiàn)代設計方法的資料，調研了它的發(fā)展史并進行了一些小總結。設計方法的發(fā)展大致經(jīng)歷了直覺設計、經(jīng)驗設計、中間試驗輔助設計和現(xiàn)代設計這四個發(fā)展階段。對于前三個階段，因其設計方法乃至相關原理均具有人工試驗、經(jīng)驗類比等特點，統(tǒng)稱為傳統(tǒng)設計方法。“現(xiàn)代”與“傳統(tǒng)”本就是繼承與發(fā)展的關系，沒有傳統(tǒng)就沒有現(xiàn)代，因此，在歷史的長河中，傳統(tǒng)與現(xiàn)代就是一對雙子星，失去了一方，另一方也就失去了存在的意義。就設計方法而言，每一時代的設計方法都是與該時代的科技與人文發(fā)展水平緊密相連的。每一次設計方法的大突破都有歷史變更的大背景。十六世紀之前，生產(chǎn)力水平以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主導，觀察世界的方式主要靠直覺、經(jīng)驗、猜測，相應的設計方法也以直覺設計為主，以經(jīng)驗的方式薪火相傳。十六世紀到十九世紀末人類花了約400年的時間完成了對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的突破，生產(chǎn)力水平逐漸以工業(yè)為主導。自然科學也分化出來，形成了多學科的完整體系，觀察世界的方式從之前的直覺、猜測、經(jīng)驗升級為理論、實證與定量分析和歸納。相應的設計方法也發(fā)展為理論結合實踐的設計。這些時期下的傳統(tǒng)設計方法是以理論公式及長期設計實踐中形成的經(jīng)驗、公式、圖標和設計手冊等為基礎，通過安全系數(shù)設計、經(jīng)驗設計、類比設計、分離設計等半理論經(jīng)驗的方式，完成方案擬定、設計計算、繪圖和編寫設計說明書等設計工作。傳統(tǒng)設計方法的對象產(chǎn)品一般具有產(chǎn)量大、壽命長、開發(fā)周期長、創(chuàng)新程度不高等特點。但隨著全球經(jīng)濟一體化的不斷推進，市場競爭的日益激烈，產(chǎn)品越發(fā)呈現(xiàn)出個性化、多樣化、壽命短、開發(fā)周期短、創(chuàng)新空間空前擴大等特點，同時產(chǎn)品開發(fā)涉及的技術與科學領域也越來越廣，因此傳統(tǒng)設計方法就顯得捉襟見肘、顧此失彼，越發(fā)難以滿足當今產(chǎn)品的設計要求，凸顯出自身的局限性。十九世紀末、二十世紀初是現(xiàn)代科學技術的誕生期，尤其在物理發(fā)面更顯著，科學技術開始超前于生產(chǎn)，并對生產(chǎn)起了決定性的促進作用，成為第一生產(chǎn)力。在此期間，二十世紀四十年代計算機的發(fā)明及八十年代后的普及，以及九十年代后信息革命的興起是一系列標志性的事件。設計方法也因此開始有了突破性的進展。傳統(tǒng)設計方法也因計算機的使用開始更新為現(xiàn)代設計方法?，F(xiàn)代設計方法可近似理解為：傳統(tǒng)設計方法+計算機+現(xiàn)代設計理念。現(xiàn)代設計理論是現(xiàn)代設計方法的基石。從二十世紀五十年代開始，為了適應生產(chǎn)力發(fā)展的需要，通過借鑒新興的統(tǒng)計分析技術、管理技術、信息技術和方法論，在傳統(tǒng)設計理論的基礎上相繼提出了一系列現(xiàn)代設計理論與方法，如公理化設計理論、發(fā)明問題解決理論、田口設計法、六西格瑪設計等。正如公理化設計理論的奠基人曾指出的，“經(jīng)驗或對比設計技術與方法極大地限制了實際設計水平的提高，對復雜產(chǎn)品的高效、系統(tǒng)的設計顯得無能為力，基于新的設計技術與方法理論，建立系統(tǒng)、完整的現(xiàn)代設計方法學和設計平臺，是應對設計挑戰(zhàn)的關鍵?！苯?jīng)過了多年發(fā)展，現(xiàn)代設計方法在現(xiàn)在設計理論的支撐下，已經(jīng)成為現(xiàn)代產(chǎn)品設計中必不可少的工具。現(xiàn)代設計方法是一系列設計方法的總稱，其中包括有限元、優(yōu)化設計、可靠性設計、健壯性設計、系統(tǒng)設計、創(chuàng)造及創(chuàng)新設計、反求工程及反求設計、計算機輔助設計、智能設計、自組織設計、動態(tài)設計等等幾十種側重點各不相同的方法。我就對其中的幾種重點的方法進行了搜索、資料匯總和說明。有限元方法，是指那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元。有限元方法最初被稱為矩陣近似方法，應用于航空器的結構強度計算。后經(jīng)過數(shù)十年的努力，隨著計算機技術的發(fā)展，有限元方法迅速從結構工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學技術領域，成為一種豐富多彩、應用廣泛并且實用高效的數(shù)值分析方法。優(yōu)化設計方法，是一種選擇最佳方案的設計方法。以數(shù)學優(yōu)化理論為基礎，建立目標函數(shù)，自動尋求最優(yōu)的設計方案，能使所設計的產(chǎn)品結構最合理、性能最好、質量最高、成本最低、有競爭力，同時設計時間又不要太長。健壯性設計，它同時又被稱為穩(wěn)健性設計，它是日本學者田口玄一提出的田口方法基礎上發(fā)展起來的一種低成本、高穩(wěn)定性的產(chǎn)品設計方法。系統(tǒng)分析與設計方法，是將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統(tǒng)，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現(xiàn)設計系統(tǒng)所需要完成的任務。需要指出的是，對于復雜的實際工程，常常采用多種設計方法綜合運用，有時甚至需要設計方法本身有所突破。根據(jù)以上的一些資料說明，我總結出按照傳統(tǒng)與現(xiàn)代的歷史辯證關系，不能狹義或者靜態(tài)的去理解我們現(xiàn)在所學的現(xiàn)代設計方法，不能把它當成一把開啟所有設計問題的金鑰匙。因為我通過調研它的發(fā)展史知道，所有的設計方法都