第二章_设计方法_功能分析法
【2019年整理】现代设计方法(ch1)
子系统，超系统：汽车=轮胎+发动机+转向系，交通系统性
③ 技术过程：加工过程，工作过程
④ 技术过程的特点：不唯一
1.3 技术系统及其确定
一、技术系统 2.技术过程的确定步骤：
① 根据信息集约和调研预测的资料，分析确定作业对 象及其主要转换要求；
② 分析比较传统理论、现代理论和实践，确定实现主 要转换的工作原理；
7 经济成本
8 人机工程
9安 全
10 包装运输
课题名称 起止时间 课题经费
基本功能 辅助功能 作业对象：物料形状、尺寸、理化性质等 工 况：负载情况 环 境：温度、湿度、振动、噪声、灰尘等 动 力：功率、力、转矩等 运 动：运动形式、速度、加速度等 结构尺寸：作业尺寸、体积、重量 生产率(理论的、额定的、实际的) 可靠度、维修度和有效度 一次性使用寿命、多次性使用寿命(大修) 材料费、设计费、制造加工费、管理费、税费 操作方便、省力、视野宽广、舒适、仪表显示清晰、造型美观适度 保证人身安全、设备安全、如：过载保护 触电保护、连锁装置等 考虑运输方法,如：防震 、防腐、防锈、各种标记等
3. 评价过程中的几项主要工作
选定评价准则。如：成本低、寿命长、结构简单、 可靠性高等等 为评价准则选定度量尺度。即评价好坏的标准
确定评价对象有关各项准则的价值。即按预定 度量尺度对评价对象进行评定
对各单独评价值进行合成，以便对评价对象做 出总的比较
4、评价的意义
评价是决策的基础和依据
方案评价是提高产品质量的首要前提
地设计，必须对每一设计程序的信息，随时进行审核， 决不许有错误的信息流入下一道工序。实践证明，产品 设计质量不好，其原因往往是审核不严造成的。因此， 适时而严格地审核是确保设计质量的一项重要原则。
第2章 系统化设计
2.2 系统化设计法
与传统的分析设计方法不同，系统化设计法是将工程设计任务或 传统的分析设计方法不同，系统化设计法是将工程设计任务或 不同 是将工程设计任务 机电产品看作技术系统， 系统工程方法进行分析和综合 并且按产 看作技术系统 进行分析和综合， 机电产品看作技术系统，用系统工程方法进行分析和综合，并且按产 最佳的设计方案。 系统开发的进程进行设计 以求获得最佳的设计方案 进行设计， 品或系统开发的进程进行设计，以求获得最佳的设计方案。 下面先介绍：技术过程与技术系统的概念。 下面先介绍：技术过程与技术系统的概念。 的概念 然后，再说明采用系统化设计法进行“原理方案设计” 系统化设计法进行 然后，再说明采用系统化设计法进行“原理方案设计”时的 “功 能分析法” 能分析法” 。
图1 客观需求的满足
这个实体系统称为技术系统 实体系统称为技术系统， 它所服务的过程则称为技术过程 这个实体系统称为技术系统，而它所服务的过程则称为技术过程。 则称为技术过程。 通过技术过程 某种客体产生转换 使人们的客观需求得到了满足。 技术过程， 产生转换， 客观需求得到了满足 通过技术过程，某种客体产生转换，使人们的客观需求得到了满足。 技术过程中接受操作者及技术系统施加的作用， 在技术过程中接受操作者及技术系统施加的作用，从而自己的状 中接受操作者 施加的作用 态产生改变或转换， 客观需求得到满足的物质称为作业对象（ 得到满足的物质称为作业对象 态产生改变或转换，使客观需求得到满足的物质称为作业对象（或处 理对象）。 理对象）。 对所有技术过程而言，作业对象可归纳为能量、物料和信息三大 对所有技术过程而言，作业对象可归纳为能量、物料和信息三大 技术过程而言 可归纳为能量 例如，加工过程中的坯料、发电过程中的电量、 类。例如，加工过程中的坯料、发电过程中的电量、控制过程中的电 信号等。 信号等。 只有在技术过程 转换了状态，满足了需求，才是作业对象 技术过程中 作业对象。 只有在技术过程中转换了状态，满足了需求，才是作业对象。
第二章信息系统的组成与功能教学设计粤教版高中信息技术必修2
-作业提交前，要求学生进行自评、互评，确保作业质量。
-教师在批改作业时，要及时给予反馈，指导学生改进学习方法，提高学习效果。
5.作业评价：
-建立多元化评价体系，从知识掌握、实践操作、创新意识等多方面评估学生的作业完成情况。
-鼓励学生在作业中展现个性，注重培养其独立思考和解决问题的能力。
-能够区分不同类型的信息系统，如事务处理系统、管理信息系统、决策支持系统等。
2.掌握信息系统的主要组成部分及其相互关系。
-了解信息系统的硬件、软件、数据资源、网络通信等基本组成部分。
-理解各组成部分之间的相互依赖和协作关系，以及它们在信息系统中扮演的角色。
3.学会分析信息系统的功能，理解其对社会、企业的作用。
1.知识基础：学生在初中阶段学习了信息技术基础知识，对计算机硬件、软件和网络通信等方面有一定了解，为学习本章节内容奠定了基础。
2.技能水平：学生在日常学习和生活中，已能熟练使用一些常用软件，具备一定的信息检索和处理能力。但在信息系统构建、功能分析等方面，实践操作能力有待提高。
3.学习兴趣：学生对新兴技术、创新应用具有浓厚兴趣，但对于理论性较强的知识点，可能存在一定的学习阻力。
-培养学生对信息系统的兴趣，激发学习动力。
2.培养学生的创新意识，鼓励尝试新技术。
-引导学生关注信息技术的发展趋势，了解新兴技术对信息系统的影响。
-鼓励学生在学习过程中提出创新性见解，培养解决问题的能力。
3.塑造正确的价值观，强调信息系统在促进社会进步中的积极作用。
-通过案例分析，让学生了解信息系统在提高工作效率、优化资源配置等方面的作用。
6.拓展视野，培养创新意识：
-引导学生关注信息技术的发展趋势，了解新兴技术对信息系统的影响。
第二章 DSS的规划、分析、设计与实施
CH2
⑶ 基本开发策略 快刀法 —— 对组织整体DSS的功能不明了，仅仅 知道某方面使用DSS， 则，先针对该方面开发 相应的功能，其他以后再说。 分段开发法 —— 建立一个专用DSS的同时，也建立一 个未来的开发计划，使开发的第一个 DSS的部 分成果，可以用于开发第二个，如果该计划适 当，则，一个 DSS生成器可以由连续几次开发 的专用DSS演进而来。
专用DSS
管理者（使用者） 中间人
适应性 DSS 修改 生成器
DSS建立者
技术支持者 技师
DSS工具
CH2
其中： 管理者——面对决策问题，必须采取行动 并为决策结果负责的人； 中间人——行政助理/幕僚，协助使用者 的人； 建立者——开发DSS的人； 技 术 支持者——为DSS生成器设计新功能构件 的人； 技 师——编程人员。
CH2
1.DSS的三个技术层次 从技术角度看，DSS 具有专用DSS、DSS生 成器与DSS工具等三个层次， 它们面向不同的 人员，起着不同的作用，相互间有着依托支撑 的关系。 ① 专用DSS 专用DSS 是面向用户的、能够提供决策持 功能的、基于计算机的信息系统。目前的 DSS 都是针对某一个或某一类特定的问题域的，因 此，专用DSS就是我们通称的DSS。
该框架说明——与DSS应用有关的层面有 四个：环境、用户、系统以及工作。 ① 环境 任何一个决策，都在某个固定的环境中制 定。对 DSS的“生存”产生直接影响的环境因 素主要有三个：组织、竞争和科技环境。 组织环境——决定DSS在组织中的地位和 生存空间，其主要影响因素有： 所注重的工作方式（传统/现代)； 权力形态（政治力量）。
CH2
竞争环境——可对DSS产生+/-两方面的影
心理学研究方法知识点归纳
第二部分心理学研究方法第一章导论第一节心理学研究的特殊性与原则1．心理学研究的特殊性（1）心理学研究具有科学研究的四个基本特征：继承性、创新性、系统性、控制性（2）心理学是介于自然科学和社会科学之间的科学，兼具二者的特点，这使得心理学具有以下几方面的特殊性：✧探究对象与研究者的特殊性：心理学的研究对象（被试）和研究这同属一类型，都是人。
✧研究过程的特殊性：一方面研究对象要根据研究这的要求或实验控制作出反应，另外一方面，研究对象的反映又反过来影响研究者的行为。
✧研究方法的特殊性：首先，任何实验处理、控制、操纵，都不能妨碍研究对象的心理健康发展，必须遵循人道主义精神，符合伦理性原则，这研究会使某些研究的客观性受到影响。
其次从现代科学的角度来看，目前心理学研究的方法多属“黑箱方法”，只能通过比较输入和输出的信息来推测心理过程。
第三，心理学的研究由于缺乏严格控制的实验，因而难确认变量之间的因果关系。
2．心理学研究的原则（1）客观性原则：是指研究者对待客观事实要采取实事求是的态度，不能歪曲事实，也不能主观臆测。
（2）系统性原则：要求研究者不仅要讲研究对象放在有组织的系统中进行考察，而且要运用系统方法去考察。
（3）理论与实践相结合的原则：心理学研究中，理论与实践是辩证统一的。
（4）教育性原则：要求研究者在进行研究时要符合被试的身心发展规律，具有教育意义，有利于被试正常发展。
（5）伦理性原则：应特别注意在创设情境时切忌采取违背伦理性原则的方法，如欺骗隐瞒、威胁恫吓。
社会心理学中著名的实验“模拟监狱实验”因为了这一原则受到了广泛的批评。
除上述原则外，心理学研究者还应遵循发展性原则、科学原则和有效性原则。
第二节心理学研究的方法体系1．心理学研究的哲学方法——唯物主义辩证法2．心理学研究的一般科学方法论——系统方法论所谓系统方法论是指“三论”（系统论、控制论和信息论）和“新三论”（耗散结构论、协同论、突变论）的基本思想和方法。
方法学总结1
第一章1.设计方法学的目的和作用：研制物美价廉的产品；使设计过程合理化，并为设计自动化创造条件；创造一种又快又好的培养设计师的理论；创造一种机械系统的一般设计理论及方法，使其适应日益拓展的机械工程学科。
2.产品规划思路：需求分析-调查研究-可行性论证-详细任务设计书3.方案设计思路：抽象出总功能（功能分解）-分功能、功能元（功能元求解）-功能载体（功能综合）-系统级原理方案解（评价）-最优系统原理方案解-原理方案图4.技术设计思路：总体设计-构型设计-商品化设计-模型试验-机器装配草图、计算说明及程序5.设计的步骤（逻辑维）：第二章1.创新性设计：就是要在设计中采用新的技术手段、技术原理以及非常规方法目的是提供具有社会价值的，新颖独特的成果的设计。
2.部分思维类型：形象思维与抽象思维；发散思维与集中思维；直达思维与旁通思维；逻辑思维与非逻辑思维象3.系统探求法（创新性技法）：用系统的提问方式打破思维定势，寻找通常被忽视的思路。
（设问探求法、奥斯本设问法、缺点探求法）。
4.功能：有输入到输出变换的抽象化描述，一般用一个动词表示。
5.总功能：技术系统输入到输出变换的抽象化描述，或者技术系统的用途及所具有的特定能力。
6.总功能分析方法：黑箱法（将待求的系统看作未知内容的“黑箱”，分析比较系统的输入及输出能量、物料和信号，其关系和差别就反映了系统的总功能）。
特点：要求设计者不从产品结构着手，而是从产品功能出发，这是设计方法的转变，它有利于抓住设计本质，扩大思路，摆脱传统思想，而取得更有突破性的设计方案。
7.功能分析法步骤看课件。
8.功能分解：分解原因；分解原则；分解方法；分解结果；分解结果的表示9.求系统原理解组合时的注意事项：a、相容性：功能分解之间必须相容，不得相互排斥，否则不得组合。
b、优先选用主要功能的最佳解，由该解出发，选择与其相容的其他分功能解。
c、提出对设计要求及约束条件不满足，或不令人满意的解。
现代设计理论与方法(最终版)
第一章设计方法学1. 现代设计目标：缩短产品设计周期；提高产品质量；降低生产成本。
T--缩短产品设计周期Q--提高产品质量C--降低其成本2. 传统设计法特点：静态的、经验的、手工式的、（近似计算）现代设计法特点：动态的、科学的、计算机化的、（精确计算）3.现代设计理论与方法的发展分为：（1)直觉设计阶段（2)经验设计阶段（3)半理论半经验设计阶段（4)现代设计阶段4.系统－执行特定功能而达到特定目的，相互联系，相互作用的元素。
具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。
5.系统化设计的特征：由上而下、由总到细。
基本方法：系统的分析和综合。
6.黑箱法定义：把系统看成是一个不透明的，不知其内部结构的“黑箱”，在不打开黑箱的前提下，利用外部观测，通过分析黑箱与周围环境的信息联系,了解其功能的一种方法。
根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。
7.系统化设计的步骤：8、评价的目标内容：（1) 技术评价目标——可行性，创造性，可靠性（2) 经济评价目标——成本，利润，市场潜力（3）社会评价目标——社会效益和影响9.技术-经济评价法（a)技术价Wt : Wt=(Piqi)/Pmax（Pi-各技术评分值；qi-加权系数；Pmax-最高分值5分或10分）（b)经济价Ww：Ww=Hi/H=0.7Hz/H （Hi-理想成本；H-实际成本）（c)技术-经济综合评价：均值法：W=（Wt+Ww)/2双曲线法：W= (Wt.Ww )10.产品价值V=F/C ( F-功能C-成本)11.寿命周期成本（要会画出它的曲线图，并做分析）C=C1+C2 C1-生产成本C2-使用成本12、提高V途径（分5种情况讨论）F ↑/C →=V ↑功能F →/C ↓=V ↑成本F ↑/C ↓=V ↑功能、成本F ↑↑/C ↑=V ↑功能F ↓/C ↓↓=V ↑成本第二章机械优化设计1.优化设计的数学模型统一形式描述：min f(x) x=[x1,x2,………xn]Ts.t. gi(x)<=0 i=1,2,3…mhj(x)=o j=1,2,……n(p<n)2. 迭代过程X（k+1）=x（k）+α（k）s（k）x（k）——第K步迭代点α（k）——第K步迭步长s（k）——第K步迭代方向3. 终止准则：（1）点距准则：(1)1 k k k ksαε+-=≤X X(2)下降准则：(3）梯度准则：4.一维搜索方法 : 对一维（也称一元或单变量）目标函数f(x)寻求其最优解x*的过得程称为一维优化，所使用的方法称为一维优化方法。
机械装备制造-第二章 机械制造装备设计方法 (重点)
例：普通车床的主参数是在床身上的最大回 转直径，主要性能指标是最大的工件长度。
升降台铣床的主参数是工作台工作面的宽度、 主要性能指标是工作台工作面的长度。
摇臂钻床的主参数是最大钻孔直径，主要性 能指标是主轴中心线至立柱母线的最大距离。
3.分为四个阶段
（1）产品规划阶段 （2）方案设计阶段 （3）技术设计阶段 （4）施工设计阶段 4.缺点：需要较长的开发周期和投入较大的
开发工作量。
二、变型设计（快速满足市场要求 的变化） （重点）
1.概念：在原有产品基础上，基本工作原理和总体 结构保持不变，按一定的规律演变出各种不同的 规格参数，布局和附件的产品，扩大原有产品的 性能和功能。
2.要求：组合产品的设计应先在一定范围内不同性 能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划 分并设计出一系列模块，通过模块的组合，构成 不同类型或相同类型不同性能的产品，以满足市 场的要求。
3.原理：按系列化设计的原理进行。
结论：在机械制造装备产品有一大半属于变型 设计和组合产品，创新设计的产品只占一小 部分。但创新设计的意义不容低估，是企业 在市场竞争中取胜的必要条件。变型设计和 组合设计是在基型和模块系统的基础上进行 的。而基型和模块系统也是采用创新设计方 法完成的。
是在设计的某一类产品中，选择功能、 结构和尺寸等方面较典型的产品为基型， 以它为基础，运用结构典型化、零部件通 用化、标准化的原则，设计出其它各种尺 寸参数的产品，构成产品的基型系列。 2.遵循的原则：零部件通用化、标准化、结 构的典型化、产品系列化。
3. 系列化设计的优缺点
优点：P23 缺点： P23 4. 系列化设计的步骤 （1）主参数和主要性能指标的确定
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求解方法
(1)参考有关资料或利用各种创造性方法开阔去探寻解法 (2)利用解法目录求解。
如图2-4所示为物理功能中的物料运送解法目录
4.求系统原理解
将各功能元解进行合理组合，就可以得到系统 的多个原理解。 进行功能元解的组合时常采用形态综合法。以 功能元为纵坐标，各功能元解为横坐标，构成 形态学矩阵。如表2-1所示。 从每项功能元中取出一种解进行有机组合，即 得到系统的一个原理解。如果有m个功能元， 第i个功能元有n个功能元解，则可能的原理解 个数为：N=n1 x n2 x…ni…xnm
功能分析法
——The
End
系统解的形态学矩阵（表2-1）
例：行走式挖掘机的形态学矩阵
系统原理解的可能方案数为：N=6 X 5 X 4 X 4 X 3=1440 如：A1+B4+C3+D2+E1 为电动履带式挖掘机 A5+B5+C2+D4+E2 为液压轮胎式挖掘机
练习：根据以下描述列出形态学矩阵
PowerPoint软件打印功能描述如下： 打印范围分：全部、当前幻灯片、给定范围共 三种情况； 打印内容分：幻灯片、讲义、备注页、大纲视 图共四种方式； 打印颜色/灰度分:颜色、灰度、黑白共三种设 置； 打印效果分：幻灯片加框和幻灯片不加框两种 方式。
进行动态多变量最优化处理，寻求最优解决方案和设计参数。 模拟系统真实工作情况，以得到符合实际情况的最佳解。
现代制造工程设计技术特点
5、系统性与综合性。采用逻辑的系统的设计方法，综
合运用自然科学理论和社会科学理论，同时采用数学工具和电子 计算机技术，总结设计规律，提供多种解决设计问题的科学途径。
5.求最优原理方案——比较法
粗筛选：把与设计要求不符的或各功能元解不 相容的方案去除。
如:行走挖掘机，若动力源为电动机，则与液力耦合器、 气垫、液压缸传动等功能元解不相容，不能能成可实 现的方案，必须去除。
定量评价 选择最佳方案
功能分析法的优点
设计步骤明确 规律性强 有利于采用计算机进行设计 有利于提高设计质量和效率 容易掌握
现代制造工程设计技术特点
1、社会性与环保性。产品设计向前向后延伸，以面 向社会、面向市场为指导思想进行全面考虑，强调顾 客参与设计过程，重视环保。 2、并行化与设计、制造一体化。设计与制造采用统 一的数据模型，不再是简单的串行工作方式。 3、计算机化与智能化。将计算机全面地引入设计。 利用计算机强大的计算功能，将设计进行整合与优化。 或借助于人工智能，由计算机模仿人设计出产品。 4、动态化与最优化。通过计算机
总功能
功能树 功能元 功能元解 创造性方法 解法目录 形态学矩形 功能原理解
综合评价Biblioteka 策评价法 最佳功能原理方案
1.总功能分析
只研究功能，不涉及实现功能的方法。 黑箱法：将待求的产品设计系统看成是一个具 有未知数内容的黑箱。示意图如图2-2所示。
2.功能分解
将复杂的总功能分解为简单的功能单元 功能树：用树状表示的功能关系图。树根表示总
功能，树枝表示分功能，树叶表示功能元。
例：行走挖掘机的总功能是取运物料，对它 的总功能 进行分解而形成的功能树如图2-3所示。
物料运送解法目录（图2-4）
3.功能元求解
功能元分类：
(1)物理功能元：反映能量、物质、信息变化的基本物理 作用。 (2)逻辑功能元 ： “与”、“或”、“非”三种，用于 功能的逻辑运算与控制。 (3)数学功能元：有加减、乘除、乘方开方、积分微分等 四类。
功能分析法
功能——指产品技术系统的用途或所具有的特 定工作能力。 功能分析法——探寻功能方案的主要方法。这 种方法将复杂系统的总功能分化为简单的功能 单元，再对每个功能无求解，然后进行组合， 得到系统多种总方案，然后分析比较，最后得 到最佳功能方案。
功能分析法
设计步骤和各阶段的应用方法
明确任务 黑箱法 分析
第二章 现代制造工程设计技术
第二节 功能设计
第一节 现代制造工程设计技术特点
现代制造工程设计是指把整个产品的开发过程 看成以下过程。
市场/客户 需求 产口设计 规范 设计人员的创 造性思维 技术文件 取得社会与 取得社会与 经济效益 经济效益
现代制造工程设计技术：制造领域应用科学知 识和现代技术手段进行的工程设计。
6、宜人性。传统设计是训练用户来适应机器的要求，而现
代工程设计则能为用户提供新颖舒畅、愉快、兴奋等精神功能， 满足“人——机——环境”的协调关系。
7、质量控制。重视产品在设计阶段的质量控制活动，全程
监控质量问题，避免设计出来的产品在质量上存在先天不足的缺 陷。
第二节 设计方法学
设计方法学：以系统论的观点研究产品的设计 程序、设计规律和设计中的思维与工作方法的 一门综合性科学。 研究目的是：总结设计的规律性，启发设计人 员的创造性，在给定条件下，实现高效、优质 的设计。
工程设计的内容
工程设计一般包括产品规划、原理方案设计、 技术设计和施工设计四项内容。
1.产品规划：提出详细的设计任务书 2.原理方案设计：作出产品功能原理方案图 3.技术设计：把产品的最优原理方案具体化 4.施工设计：把技术设计的结果变成加工过程所需的 技术文件。
以上工程设计中应尽可能地实现CAD/CAM一体 化，从而缩短产品生产周期，提高产品质量。