3- 现代产品设计理论和方法-2、构思方法
现代设计方法
1、现代产品设计在产品开发中的地位。
随着制造科学的提出和先进制造工艺、制造装备的导入，使得现在产品设计在产品开发中的作用已经比以前任何时期都更加突出，到目前为止，已经形成一个重要的研究热点，并且设计理论和方法的研究，也不仅仅停留在学术讨论和实际问题的个别解决上，而是面向全局的现代产品设计理论。
作为产品整个生命周期中最重要的一个环节——产品设计占据极为重要的地位。
在产品全生命周期中，产品设计阶段决定了整个成本约70％左右的成本，而制造阶段及后续其他相关阶段只决定约30％的总成本。
并行工程的研究与实践也表明：约85％的产品开发费用由产品设计阶段的工作决定，而这一阶段本身所耗费的成本却不到总成本的7％。
正因如此，对产品设计阶段的研究，尤其是概念设计过程的研究，愈来愈受到国内外广大设计研究人员、企业和学术团体的高度重视。
积极开展现代产品设计理论方法与实践方面的研究，并在我国制造业中推广这种策略，对于提高企业的竞争能力，具有重要的意义。
当前现代产品设计理论的研究主要包含以下三大部分，即现代设计理论、产品设计过程、产品设计求解和产品设计过程中的功能，因此现代产品设计是产品开发的重要环节，无论是制造新产品，还是改造老产品，产品设计都是一项复杂而又细致的工作。
它是决定产品质量的关键，直接影响产品的制造成本、生产周期、工艺准备、物资供应、生产组织等。
在技术上决定着产品的前途和命运。
2、现代机电产品的文化特点并举例。
1)文化的普遍性，指它是一种社会现象，是社会和群体的纽带，具有极强的共性，正是基于这种特性，才使企业了解和把握消费成为可能。
如林肯汽车机械设备生产线生产的汽车的贵族文化、由机电设备生产出的“阿迪达斯”运动产品的运动文化、由酿酒机械设备生产的“孔府家酒”的家文化等，都在产品中注入了贵族、吉祥、浪漫、亲切等众多的人类情感，使人产生联想、回味、感慨等许多美好的感觉，使机电产品接近消费者的情感，征服消费者的心灵，受到消费者的喜爱。
产品设计的思维形式和表达方式
产品设计的思维模式和表达方式作者：许垂霖摘要：当今社会，科技的发展日新月异，信息更新的步伐不断加快。
在我们所生活的这个世界中，可以说我们无时无刻都是在与周围的产品设计互动着。
比如用电脑的键盘打字；用手按下开关；坐在舒适的靠背椅上带着耳机听歌等等，这些我们经常发生的动作在很多人的观念里是顺其自然的感觉，殊不知其实这里面包含了产品设计的许许多多的设计思维模式以及设计者所要表达的方式。
我们之所以能够使用我们周边的物品来辅助我们的日常工作和生活，就是因为产品设计者着重在对其产品设计上注入了最佳人性化设计的理念以及让人一目了然却又不失美感的外观。
可以说现在很多的产品设计的思维模式和表达方式都是从“以人为本”为出发点而进行的设计。
那么在现今越智能化，集中化，社会化大批量生产方式的现代社会，产品设计的思维模式以及表现方式都集中体现在那些方面呢？它对人们的生活又带来什么影响呢？本文将着重探讨产品设计的思维模式和表达方式这两个方面的内容。
一、产品设计的思维模式1、产品设计的基本要求。
1、功能性要求：物理功能——产品的性能、结构的方便性、安全性、宜人性等；心理功能——产品的造型、色彩、肌理和装饰诸要使人愉悦等；社会功能——产品象征或显示个人的价值、兴趣爱好或社会地位2、审美性要求：产品的审美不是设计师个人主观的审美，只有具备大众普遍的审美情调才能实现其审美性。
产品的审美，往往是通过新颖性和简洁性来体现，而不是依靠过多的装饰才成为美的东西，它必须是满足功能基础上的美好的形体本身。
3、经济性要求：产品设计师必须从消费者的利益出发，在保证质量的前提下，研究材料的选择和构造的简单化，尽量减少成本，提高功能，这样才能为用户带来实惠，最终也为企业创造效益。
4、创造性要求：设计的内涵就是创造。
产品设计必须是创造出更新更便利的功能，唤起新鲜的造型感觉。
5、适应性要求：产品总是为特定的使用者在特定的使用环境中使用而设计的。
因此，产品设计必须考虑产品与人和环境的关系，要处理好“产品——人——环境”三者之间的关系，真正达到“设计以人为本”的要求。
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。
现代设计理论与方法
§2机械设计的流程和特点（续）
机械设计的本质：
图
0-6
是功能到结构
机 械
的映射过程，是技
设 计
术人员根据需求进
作 业
行构思、计划并把流源自程设想变为现实可行
图
的机械系统的过程。
武汉理工大学智能制造与控制研究所
§2机械设计的流程和特点（续）
❖机械设计具有个性化、抽象性、多解性的 基本特征，如图0-7所示：
§3.2成型期
❖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。
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。
所引起，而80%的修改工作在产品制造阶段或后续阶段陆续 完成。
图0-4 设计与修改成本的比例
武汉理工大学智能制造与控制研究所
§1.1 设计在产品开发中的重要地位(续)
因此，可以得到这样的启示： 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。
❖ 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。
§1.1 设计在产品开发中的重要地位(续)
产品设计仅 需整个产品开 发过程中大约 8%的工时成本
现代设计理论与方法
1.工业产品设计特征：需求特征、创造性特征、程序特征、时代特征2.现代设计方法与传统设计方法相比，主要完成了一下几个方面的转变：（1）产品结构分析的定量化；（2）产品工况分析的动态化; (3)产品质量分析的可靠性化；（4）产品设计结果的最优化；（5）产品设计过程的高效化和自动化3.现代产品设计按其创新程度可分为：开发性设计、适应性设计、变型设计4.现代产品设计的进程：产品规划（决策）、原理方案设计、技术设计、施工设计5.优化设计：借助最优化数值计算方法和计算机技术，求取工程问题的最优设计方案6.优化设计过程：设计课题分析、建立数学模型、选择优化方法、上机计算择优7.优化数学模型三要素:设计变量X、目标函数f（X）、约束条件gu（X）≤0,hv（X）=08.要运用数值迭代法寻找到目标函数的极小值X，这里关键要解决三个问题：如何确定迭代步长a、怎样选定搜索方向S、如何判断是否找到了最优点，以中止迭代9.无约束优化问题采用迭代中止准则：点距足够小、函数下降量足够小、函数梯度充分小10.可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力11.可靠性四要素：研究对象、规定的条件、规定的时间、规定的功能12.失效率：产品工作t时刻尚未失效的产品，在该时刻t以后的下一个单位时间内发生失效的概率13.机械可靠性设计和机械常规设计方法的主要区别：它把一切设计参数都视为随机变量，表现在：零部件的设计应力s是一个随机变量；零件的强度参数c也是一个随机变量14.CAD技术：利用计算机的软硬件辅助设计者对产品进行规划、分析、计算、综合、模拟、评价绘图和编写、技术文件等设计活动15.有限元法定义:基本思想：16.单元分析：连续体离散化后，即可对单元体进行特性分析，简称为单元分析主要工作：选择单元位移模式（位移函数）和分析单元的特性，即建立单元刚度矩阵。
16.有限元法的解题步骤：结构的力学模型简化、单元划分和插值函数的确定、单元特性分析、整体分析（单元组集）17.整体结构的节点力与节点位移之间的关系：18.工业造型的设计基本内容：产品的人机工程设计、产品的形态设计、产品的色彩设计、产品的铭牌、表识、字体等的设计19.反求工程（RE）：也称逆向工程、就是针对消化吸收先进技术的系列分析方法和应用技术的综合的一项新技术。
产品造型设计
产品造型设计一、概述工业设计是从20世纪初发展起来的一门独立的学科;1919年包豪斯Bauhuas的建立,标志着现代工业设计基本概念的诞生;;工业设计的目的是为了使人们的生活更加便利、高效和清洁,为人们创造一个美的生活环境,向人们提供一个新的生活方式;1920年美术教育家俞剑华先生在其编着的最新图案法总论中写到：“图案Design”; 1929年,陈之佛先生提出工艺是适应人类日常生活的要素——‘实用’之中,同时又是和艺术的作用融合抱合的一种工业活动;”20世纪二三十年代是中国设计的萌芽期;但几十年来,中国工艺美术实践走上了以特种工艺为中心的道路;重视工业设计是我国新形势的客观需要;工业设计最突出的职能和使命是发现市场需求,从现有物质技术条件出发,与各相关方面及专家合作,努力满足市场需求,并创造市场需求；使工业产品在物质功能和精神功能上以最佳状态结合、适应市场需求；努力使消费者和制造商双方都能满意;它是企业增强市场竞争力的关键环节之一,是丰富社会物质文化生活的一个重要方面;1998年,国家教委专业调整, “工业设计”成为一个与“艺术设计专业”并列的二级学科保留;第一节工业设计的基本概念现代工业设计的概念是在现代社会中艺术与技术的发展和变革中诞生的;1980年ICSID对工业设计下了如下的定义：“就批量生产的工业品而言,凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工以及装饰以新的品质和规格,叫工业设计;”产品和产品系统时工业设计的主要范畴;工业设计的目标是什么呢机能与美的统一,满足现代人类生理与心理需求的最高目的;设计,就是一种构思与计划,以及把这种构思与计划通过一定的手段视觉化的活动过程,这个视觉化,也可以叫做形成化,是具体给予特定的形,是一个造型活动,是回到最初的出发点,进行完全新的再形成;在任何工业产品设计中,都存在“人与物”和“物与物”的关系;所谓“人与物”的关系,即人与产品的关系;它通过对使用者的生理和心理直接影响的因素表现出来,这些由工业设计师解决;所谓“物与物”的关系,即产品的内部构造的关系,由工程师解决;处理这两种关系,决定了工业设计师和工程师在现代工业中的合作与分工;当今时代,许多新产品之新,不是表现在物理性能的“新发现”上,而是表现在对人体性能的新把握上,新在艺术的高度上;例如：汽车,年年变换车型,汽车的价值很大程度上取决于造型设计,这实际上是一个产品设计的思路问题;工业产品设计要符合“宜人”原则,即使人更舒适、更方便、更安全、更健康;第二节工业设计的基本要素及相互关系产品存在的基本条件或系统的组成要素为：功能、物质技术条件、造型形象,这三者相互联系和作用;功能是目的,物质技术条件是基础,造型形态是手段,由此构成系统与要素的对立统一;从产品造型综合效果出发,研究系统内部各要素之间的相互关系及其规律,进而由此来把握产品形态的特征,这是综合的科学方法;丰富和演化、认识工业造型设计的依据,便是探求提高产品优良质量的有效方法;一、功能与造型形态功能是第一位的,是整个设计中居主导地位的因素,对于产品的形态有着决定性的影响;早期的功能学说,是美国芝加哥学派苏立文Sullivan所倡导的“功能决定形式”理论;包豪斯的原则也是沿袭这句真理,即任何一件东西,都因其功能的不同而有不同的形态;赖特Wright是早期独立实现功能学说的大师;他强调：一方面重视人类的需要与感情的因素；另一方面,人与自然的和谐关系,在形态与功能并重的创作中,形态要引起精神的舒适,愉悦的心理要素,同时造型必须体现功能,有助于功能的发挥而不是阻碍;如果只重视功能而无视于形态的塑造,必将产生机械的功能主义的弊病；如果只讲求形式的表现,无视于功能的需要,则将造成虚伪的形式主义;功能与形式必须互为表里,密切结合,使造型更加完美;在任何有意识的造型表现中,功能是判定其价值的根本;随着时代的发展,功能的含义更为广泛;我们对功能的理解应该包含以下三种基本形态：物理功能Physical Function；生理功能Physiogical Function；心理功能Phychological Function；物理功能是指构成形态的有关材料、结构等因素而言,不同的材料有着不同的结构,因而塑造的形态也不同,不考虑物理功能,形态很难塑造成功;例如,我们做椅子,就要考虑用什么材料、什么加工工艺,从而塑造什么样的形态;生理功能是指构成形态与使用上的舒适及应用功能的条件的发挥;因为产品是为人所使用的,人在使用过程中如果感觉不舒服,其产品的设计就彻底地失败了;例如,椅子形态再好看,人做上去很不舒服,衣服又被夹住了,这个椅子好看又有何用因此,设计时必须考虑人体工学等的要求,以达到安全、舒适、方便的多重效果;心理功能是指该形态的视觉美感效果;塑造的形态当然要使人类在精神方面产生积极的效果,利用美学原理塑造美的形态;功能决定“原则形象”,内容决定“原则形式”,这是现代设计的一个基本原理;任何时候设计师都要了解自己设计的产品功能所包含的内容,并使造型适应它,表现它;形态本身也是一种能动因素,具有相对的独立价值,它在一定条件下会促进产品功能的改善,起到催化剂的作用;二、物质技术条件与造型形态结构、材料、工艺繁多为艺术造型的物质技术条件因素,是实现产品功能和造型的客观物质基础,又是塑造产品形象的“语言”;它给产品造型以制约,同时又给它以推动;没有适当的构造,形就“搭”不起来;例如纸张折叠抗压结构也受材料和工艺的制约,不同的材料与加工工艺能实现的结构方式也不一样;设计的造型美是通过形、色、质三大因素给予观赏者以感情影响;任何造型的形、色、质是依附于材料和工艺技术,并通过工艺技术体现出来的;不同的材料与加工技术会在视觉和触觉上给人以不同的感觉;由于材料的配置、组织和加工方法的不同,使造型产生轻、重、软、硬、冷、暖、透明、反射等不同的形象感;因此,材料的加工,尤其是表面装饰工艺的应用,不仅丰富了造型的艺术效果,而且成为造型质量的重要标志;丹麦设计家克林特Klint说：“选择正确的材料,采用正确的方法去处理材料,才能塑造逼真的美;”第三节工业设计的社会作用工业设计的目的是为了使人们的生活更加便利、高效、舒适和清洁,为人们创造一个美的生活环境,向人们提供一个新的生活模式;可以说,工业设计是在设计人的生活方式,是在引导人们的生活潮流;设计不仅仅是技术工作,不仅仅是经济活动,不仅仅是艺术创作,而且具有指导和教育大众的职能;概括起来讲,工业设计对社会有以下几个直接的作用;1、设计质量的提高和对产品各部分合理的设计、组织,促使产品和生产更加科学化,科学化的生产必将推进企业管理的现代化;现代企业应该是生产一代,开发一代,储备一代;2、创新的设计,能促使产品开发和更新,提高市场竞争能力、推进产品销售、增强企业经济效益;3、设计充分适应和满足人对产品物质功能与精神功能两方面的要求,既丰富了人们的生活,又使企业具备了应付市场劣势、立于不败之地的能力;4、设计的审美表现力成为审美教育的重要手段之一;它给平凡的、实用的劳动与生活过程带来了艺术的魅力;5、设计促进了社会审美意识的普遍提高,对发展人类文明有着潜移默化的作用;对工业设计重要性的认识不只是设计界内部的事,它需要整个社会的共识,设计师们担当着引导作用;当然,设计师们必须深刻理解“吸铁石原理”;设计师们必须与大家站在同一起跑线上,但需稍站前一些,不断引导人们向前走;如果相距太远,吸铁石就失去磁性,纵然你的想法再好,也是徒劳;第四节工业设计师的基本素质工业设计师的基本素质,主要反映在以下几个方面;一、具有创新意识对于一个设计师来说,任何一种先进的设备都只是一个辅助手段,重要的和基本的是他应具有创造性思维能力;设计创造性思维的形式主要有抽象思维、灵感思维、形象思维;设计创造性思维是上述三种思维方式的有效综合;工业设计师具备较强烈的创新意识,在具体的设计中,就能表现出相当的独创性;越有独创性的构想对于问题的研究就越易产生不寻常的反应和不落常规的联想,从而按照新方法对过去的东西加以重新组织,产生全新的、科学的、先进的设计方案;二、善于利用现有资源做好设计工作工业设计本身是一种应用学科、一门边缘科学,所涉及的领域很广,需要设计师要创意性地开展工作;在具体的设计中,方方面面的限制是很大的,设计师必须要有超越能力,在限制中充分利用资源做好设计工作;三、有较强的观察能力和发现问题的能力设计的过程是解决问题的过程,而解决问题的前提是发现问题;设计师要善于从多角度去观察事物,注意别人不太注意的点,去培养一对“设计师的眼睛”;以上所述,我们称之为工业设计师应具备的基本素质;作为从事具体工作的设计师,当然还需要很多这样、那样的素质和知识结构;第五节工业设计师的基本工作界面专业设计师,必须具备相应的工作环境和工具;设计师通过这些工作界面将自己头脑中的构思表达出来,同样通过这些工作界面进行设计研究和分析,完成这个创造过程;一、设计工作室设计工作室按使用功能分为设计空间和资料存放空间两部分;随着现代技术的发展,电脑的使用逐步代替手工绘制,电脑越来越成为设计不可缺少的工具;常用软件有Photoshop,Coreldraw和3DMAX,MAYA,CAD等;当然,电脑只能是工具中的一种,基本手绘能力是设计师比不可少的;尤其是在创意阶段,既方便、又快捷的仍是手绘技术;二、模型工作室手绘设计效果图,电脑效果图尽可以表现设计的立体效果,但不管你技术如何高超,立体效果如何好,毕竟还是平面的东西;为了深入研究设计的好坏,必须做成立体模型,这是设计程序中的重要环节;设计师在模型工作室中通过工具和材料等研究和表现自己的设计构思,完善细节设计,以至做成完全能工作的产品样机;设计程序工业产品的门类很多产品的复杂程度也相差很大,每一个设计过程皆是一种创造过程,也可以说是一种解决问题的过程;由于产品设计物与许多要素有关,因而设计并不只是单纯解决技术上的问题,它除满足产品本身的功能外,尚应考虑如何解决与产品有关的各式各样的问题;以此观点来考虑,设计者必须明确设计的要素,并根据其设计技术把这些设计问题相关的要素变换成最适当的、最协调的产品;第一节接受项目,指定计划1、项目可行性报告它应具备业主的要求、对产品设计的方向、潜在的市场因素、要达到的目的、项目的前景及可能达到的市场占有率、企业实施设计方案应当具有的心理准备及承受能力等;2、项目总时间表根据要求,制定一个时间进程计划,并展示整个设计过程;项目总时间表主要是把握和安排合理的时间计划,有助于业主统筹安排生产计划和销售计划,并确定生产投入规模与资金的阶段分配;这一计划通常进行若干次协商与调整,签定设计委托合同,明确责任;第二节市场调研,寻找问题任何一个好的产品的造型设计,都不是毫无根据地只是追求奇特的形状苦思冥想出来的;同一产品的形状千变万化,但它们都是根据实际需要而决定的,功能是第一位的;工业产品设计是创造一个能艺术地反映出功能特征性的形象,任何一个产品都没有长期统治市场的标准式样,因此,这就要求不断地创新,寻求和功能密切结合的美的形式;产品竞争力的关键是产品能否给人、给消费者带来使用上的最大便利和精神上的满足;要使自己的设计不落俗套,就必须站在为使用者服务的基点上,从市场调研开始;调研主要分为产品调研、销售调研、竞争调研;通过品种的调研,搞清楚同类产品市场销售情况、流行情况,以及市场对新品种的要求；现有产品的内在质量、外在质量所存在的问题,消费者不同年龄组的购买力,不同年龄组对造型的喜好程度,不同地区消费者对造型的好恶程度；竞争对手产品策略与设计方向,包括品种、质量、价格、技术服务等；对国外有关期刊、资料所反映的同类产品的生产销售、造型以及产品的发展趋势的情况也要尽可能地收集;通过调研,收集到各种各样的资料,为设计师分析问题、确立设计方向奠定了基础;第三节分析问题,提出概念在调研的基础上,设计师要开动脑筋,充分发挥设计师的敏感性特点,去发现问题所在;爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为解决问题也许仅是数学上或实验上的技能而已,而提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却是创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步;”工业设计师第一个任务就是认清问题所在;一般问题来自各式各样的因素,设计师要把握问题的构成;这一能力对设计师来说是非常重要的;这与设计者的设计观、信息量和经验有关;如果缺乏应有的知识和经验,就只能设计出极其幼稚的物品;明确了问题的所在,就应了解构成问题的要素;一般方法是将问题进行分解,然后再按其范畴进行分类;问题是设计的对象,它包含着人机环境要素等,只有明白了这些不同的要素,方可使问题的构成更为明确;设计师能否提出设计观念是非常重要的;发现了问题,明确了问题的所在,也能找到解决问题的方法,但如何找到最佳点和最佳方法,这就要求设计师具有创造性的思维：通过发现与思考,提出新的设计概念,并在这一概念指导下从事设计工作;为了解决---------怎样-------例：设计门把手、助动工具、电话从使用方式,从观念结构,从材料,从造型等、从竞争对手的弱项处等都可以作为入手点,但首先是提出设计概念,也就是设计的方向,只有方向明确,工作才能展开;有了设计概念,设计的方向明确了,便可进入下一设计阶段;在这时,应尽可能地收集、整理有关资料而暂不置评,因为任何资料都可能是未来解决方案的基础;解决任何问题的资料一般包括一下内容关于使用环境的资料；关于使用者的资料；关于人体工程学资料；有关使用者的动机、欲求、价值观的资料；有关设计功能的资料；有关设计物机械装置的资料；有关设计物材料的资料；相关的技术资料；市场竞争资料；其他有关资料;以上收集的资料,作为设计构想的来源,加以系统整理;第四节设计构思,解决问题有了设计概念,占有大量资料,设计工作将进入构思阶段;构思,是对既有问题所作的许多可能的解决方案的思考;这时,不要过分注意限制因素,因为它往往会影响构思的产生;构思的过程往往是把较为模糊的、尚不具体的形象加以明确和具体化的过程;这时,就要手、脑、心并用;19世纪英国艺术和设计思想家J.鲁斯金Ruskin曾这样说过：“设计必须由最精巧的机械,即人类的双手来完成;至今我们没有设计出,以后也不可能设计出任何能像人类手指那样灵巧的机械;最好的设计源于心,又融合了所有的情感—这种结合优于脑与情感的结合,而两者又优于手与情感的结合;如此造就出完整的人;”只有这样“完整的人”,其设计构思才可能具有创造性;例如：日本大阪第四届国际设计竞赛的命题是“火”;它包括“亮”“热”等系统的设计范围;我们首先对火进行研究,从而希望得到与火发生关系的设计答案：思考到这一步,重点考虑从哪一点往下发展,一个一个地思考,总想选择一个有新意的创意点;这时候,“炕”跃然纸上;炕是中国传统的取暖设备,是既便宜效果又好的产品,这是一个可以发展的方向;设计思考推到这一步,似乎看到了希望;中国传统的“炕”是一种取暖设备与建筑紧密结合的典范,中国民间建筑的给暖文化所传达出来的设计概念,对进入1世纪的今天仍然有它的现实意义;过去的东西是旧的,但其设计思想并不一定是过时的;设计就是这样,不断地将可能性进行综合,从看上去互不相干的东西逐步推进到一个组合体中;设计构思主要是为了解决“设计的概念”;有时候,设计概念是十分简单的;例如：爱快.罗密欧Alka Romeo和Nuvola意大利文意为“云”车的设计,由Walter De Silva 领导的设计群想要设计一部相当罗曼蒂克的复古车,而不是预测3000年后的造型,他们的设计思考点是对感情的重视;Walter De Silva表示：“我们想传递情感;”“专业的汽车设计表现出理性与创造性的融合及平衡,但在这个例子中,我们不象是在设计一部能批量生产的车,而像是决定将情绪及情感列入最优先的考虑;”这部车的设计是成功的,它较好地解决了“情感”问题,使汽车这种现代化工业形象得以“人化”,这毫无疑问是一种未来的取向;当一个新的“形象”出现时,要迅速地用草图把它“捕捉”下来,这时的形象可能不太完整,不太具体,但这个形象又可能使构思进一步深化;这样的反复,就会使较为模糊的不太具体的形象轮廓逐渐清晰起来—这就是设计中的草图阶段;草图主要是设计师本人分析研究设计的一种方法,是帮助自己思考的一种技巧;草图重要是给自己看的,因此不必过分讲究技法,或许只是几根简单的线条;当然,在有些情况下,草图要与业主同时讨论,这时的草图应该讲究一定的完整性;草图的完成,就完成了具体设计的第一步,而这一步又是非常关键的一步,因为它是从造型角度入手,渗透了设计第一阶段各种因素的一种形象思维的具体化,它使想象思维在纸上形成三度空间的形象;在前一阶段“设计概念”所确定的设计方向,至此已基本解决;第五节设计展开,优化方案构思方案的完成,至此可能是一个、可能是若干个,此时设计师要进行比较、分析、优选方案工作;从多个方面进行筛选、调整;从而的出一个比较满意的方案,进入具体的设计程序之中;设计展开是进入设计各个专业方面,是将构思方案转化为具体的形象;它是以分析、综合后所得出的能解决设计问题—初步设计方案为基础的;这一工作主要包括基本功能设计、使用性设计、生产机能可行性设计即功能、形态、色彩、质地、材料、加工、结构等方面;这时的产品形态要以尺寸为依据,对产品设计所要关注的方面都要给予关注;在设计基本定型以后,用较为正式的设计效果图给予表达;设计效果图的表示可以手绘,也可以用电脑绘制,主要是直观地表现设计效果;因为业主毕竟没有经过专门训练,空间立体想象力并不强,直观的设计效果图便于帮助业主了解设计制作成品以后的效果,帮助业主决定设计的结果;第六节深入设计,模型制作在这一阶段,产品的基本样式已经确定,主要是进行细节的调整,同时要进行技术可行性设计研究;方案通过初期审查后,对该方案要确定基本结构和主要技术参数,为以后进行的技术设计提供依据,这一工作是由工业设计师来进行的;为了经验设计成功与否,设计师还要制作一个仿真模型;一般情况下,只要做一个“死模型”就可以了,但为了更好地推敲技术实施的可行性,最好做一个“工作模型”,就是凡能动或能打开的部分都做出来;设计师在进行设计时,要成分考虑产品的立体效果,效果图虽是画的立体透视图,但这毕竟是在平面上的推敲,模型则是将产品真实地再现出来,任何细节都含糊不得,所有在平面上发现不了的问题,都能在模型中反映出来;所以,模型本身就是设计的一个环节,是推敲设计的一种方法;通过模型制作,对先前的设计图纸是一个检验;模型完成以后,设计图纸是肯定要进行调整的,模型为最后的设计定型图纸提供了依据;模型既可以为以后的模具设计提供参考,有可为先期市场宣传提供事物形象;因为仿真模型拍成照片以后可以以假乱真,这为探求市情况提供一个模型研究物,对下一步设计的深入和经费的投入提供一个检验物;第七节设计制图,编制报告设计制图包括外形尺寸图、零件详图以及组合图等;这些图的制作必须严格遵照国家标准的制图规范进行;一般较为简单的设计制图,只需按正投影法绘制出产品的主视图、俯视图和左试图或右试图三试图即可;设计制图为下面的工程结构设计提供了依据,也是对外观造型的控制,所有进一步的设计都必须以此为“法律文件”,不得随意更改;设计报告书是以文字、图表、照片、表现图及模型照片等形式所构成的设计过程的综合性报告,是交由企业高级管理者最后决策的重要文件;设计报告的制作既要全面,又要精练,不可拖泥带水;为了给决策者一目了然和良好的感觉,设计报告的编制排版也要进行专门设计;设计报告的形式可视具体情况而定,。
现代设计理论与方法
第一章1现代设计理论与方法是一门基于思维科学、信息科学、系统工程、计算机技术等学科，研究产品设计规律、设计技术和工具、设计实施方法的工程技术科学。
2设计的概念，广义概念是指对发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细节及达到的目标。
狭义概念是指将客观需求转化为满足需求的技术系统(或技术过程)的活动。
3设计的含义：为了满足人类与社会的功能要求，将预定的目标通过人们创造性思维，经过一系列规划、分析和决策，产生载有相应的文字、数据、图形等信息的技术文件，以取得最满意的社会与经济效益，这就是设计。
4设计的特征：需求特征、创造性特征、程序特征、时代特征。
5设计的四个发展阶段：直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶、现代设计阶6现代设计与传统设计的区别:传统设计：以经验总结为基础，运用力学和数学而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。
传统设计方法基本上是一种以静态分析、近似计算、经验设计、手工劳动为特征的设计方法。
现代设计：是一种基于知识的，以动态分析、精确计算、优化设计和CAD为特征的设计方法。
7现代设计方法与传统设计方法相比，主要完成了以下几方面的转变：1）产品结构分析的定量化；2）产品工况分析的动态化；3）产品质量分析的可靠性化；4）产品设计结果的最优化；5）产品设计过程的高效化和自动化。
8现代产品设计按其创新程度可分为：开发性设计、适应性设计、变形设计三种类型。
第二章1功能分析组合方法：求总功能（黑箱法）分功能求解方法（调查分析法、创造性方法、设计目录法）原理解组合（形态分析法）第三章1创造技法：（一）集体激智法：(专题会议法，德尔菲法，635法)通过多人的集体讨论和书面交流，互相启迪，并发灵感，进而引起创造性思维的连锁反应，形成综合创新思路的一种创新技法。
（二）提问追溯法：（奥斯本提问法，阿诺尔特提问法，5W-1H提问法）是通过对问题进行分析和推理来扩展思路，或将复杂的问题加以分解，找到各种影响因素，从而扎到问题的解决方案的一种创造性技法。
现代设计方法及理论
2009-2010学年第二学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目：现代设计方法及理论学生所在院（系）：机电学院学生所在学科：机械制造及其自动化题目：机械产品方案的现代设计方法及发展趋势第 1 页（共 6 页）机械产品方案的现代设计方法及发展趋势科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。
然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时代发展的需要。
目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。
为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的发展趋势。
根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。
1、系统化设计方法系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。
系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。
德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。
制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准VDI2221的设计方式。
除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。
产品设计原理与方法产品设计方法ppt课件
4，确保造型多样化的同时，考虑符合产品的原定功能 5，选择最佳可行方案
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2
产品设计方法
2.1 产品造型设计思维
2.1.2 理性设计法 （寻找可变）
2.1.2.1 限量性结构变异法——以电动吸尘器为例
4，确保造型多样化的同时，考虑符合产品的原定功能 5，选择最佳可行方案
2.1.2.3
造型组织区分法
——以计算器造型设计为例
3,应用三种观点进行组织区分 视觉上的区分
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35
第二周课程作业
1 思考产品的构成要素？
2 应用“限量性结构变异法”设计一款水龙头（要求详 细做出设计过程）
3 应用“机能面关系界定法”设计一款餐具或茶具（ 要求详细做出设计过程）
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9
2
产品设计方法
2.1 产品造型设计思维
2.1.2 理性设计法 （寻找可变）
2.1.2.1 限量性结构变异法——以电动吸尘器为例
1，确定主要功能
真空吸尘
吸尘
2，分解次要功能
真空吸尘
功能 达成方法
动力单元
集尘单元
控制单元
电源 马达 叶片
.
集尘 空间
滤网
尘量 指示
除尘 把手 吸头 导管 开关
10
2
.
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2
产品设计方法
2.1 产品造型设计思维
2.1.2 2.1.2.2
理性设计法（寻找可变）
机能面关系界定法
物理机能：产品组件与组件间的关系。（物与物） 生理和心理机能：产品组件与人之间的关系。（人与物，人机工程学）
设计理论与方法2
共同点：即注重总结设计规律、启发创造性、采用现代化的先 进理念和方法使设计过程自动化、合理化，其目的都是为了提 高设计水平和质量，设计出更多功能全、性能好、成本低、外 形美的产品，以满足社会的需求和适应日趋尖锐的市场竞争。
2.1 概述
2.1.4 设计系统
设计系统：设计是一种信息处理系统。
从系统论的观点分析，设计系统具有三维空间。 时间维：指产品设计的各个阶段。
2.2 技术系统及其确定
(三) 可行性报告
通过技术分析、经济分析和社会分析，提出可行性报告： ① 产品开发的必要性和可能性。 ② 目前国内外该产品的现状及发展水平。 ③ 确定产品的技术规格、性能参数及约束条件(定量的设计参数)。 ④ 提出该产品的技术关键和解决途径。 ⑤ 预期达到的技术、经济、社会效益。 ⑥ 预算投资费用及项目进度、期限。 在设计方法学中，可行性报告是判断产品开发设计的必要性、可 行性的重要技术文件。
是一个能实现一定技术过程的技术系统。 设定技术过程及划定技术系统的边界，确定技术系统 的总功能，包括物质功能和精神功能。 先根据一定的准则和方法对各方案作出评价，然后按 正确的原则和步骤进行决策，逐步求得最优方案。 设计是一种创新，设计思维应是创造性思维。
把分散在不同学科领域的大量设计信息集中起来，按 系统程式分类列表，建立各种设计信息库，以便快速调用参考。 把成批涌现且不断发展的各种现 代设计理论与方法应用到设计进程中来，以提高设计质量和效率。
热、振动 热、振动、噪声、切屑
坯料
工 艺 系 统 (作业功能)
工件
电源电器 (动力功能)
CNC系统 (控制功能)
传感器 (检测功能)
能量
编程装置
机件 (结构功能)
图2.3为一个黑箱示意 图，方框内部为待设计 的技术系统，方框即为 系统边界，通过系统的 输入和输出，使系统和 环境联系起来。
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希望点列举法－现代产品设计
的主观原则(从人的需求出发确定产 品设计的目标和属性)
10
二 、系统构想法
１）奥斯本设问法
方法特点：基于发散性思维，针对
设计问题通过从多个不同角度的发问来扩 展思路产生设计和创新
奥斯本设问法的９个问题：
１)转化－现有产品不或稍加改动可否他用？ ２)引申－可否从现有产品引入出其他产品？ ３)变动－产品能否改变？改什么？何结果？ ４)放大－产品能否放大？性能改变吗？
现代产品设计理论认知小节
设计对象：产品＝有形物品＋无形服务
设计来源：市场和用户的最新需求
人机工学设计
设计内容：机械设计、工艺美术设计、
实现过程：概念设计、方案设计、
造型设计、施工设计
1
设计目标和要求 功能 技术
创新
完善、便捷
经济
价廉物 美
现代产品
审美
新颖宜人
四方面特点明确、协调一致、综合平衡 如何保证！有方法吗？
可以左右上下弯曲，挖土斗似人的 手掌，可以插入土中，将土挖起。
21
象征类比法
借助事物的形象和象征来形成类比 启迪设计思路，形成设计想法
电脑 — 高科技 橄榄树 — 和平
象征类比设计实例
设计桥梁赋予“虹”的象征格调
22
23
本质：以有“生命的动植物”为 类比对象的直接类比法 仿生学法设计实例
模仿鸟类展翅飞翔－飞机 模仿鸟类直接腾空起飞－直升飞机
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拟人类比法
设计者通过感情移入、角色扮演方式 想象自己作为被设计产品或其一部分在 所要求条件下会
有什么感觉？完成什么活动？ 采什么措施？ 通过回答上述问题拓展思维形成创新
拟人类比设计实例 挖土机－主臂如同人的上下臂，
的自由联想和讨论形成问题解决方案
开展形式：以５-１０人觃模小组会
议（设一名记录员和一名主持）方式开展设 计活动，求解设计问题
5
智力激励法的问题讨论原则
１、禁止批判－不得批判他人意见 ２、自由奔放－观念出新出奇为好 ３、踊跃发言－各抒己见，内容不限 ４、借题发挥－基于他人观点推陈出新
6
智力激励法的方法机理
设计人员
2
现代产品设计构思方法
1、自由构想法
智力激励法(头脑风暴法)－奥斯本 希望点列举法
2 、系统构想法
奥斯本设问法 属性列举法－罗福德
5W1H （5W2H ）法
3
3 、类比构想法
直接类比 拟人类比
幻想类比
象征类比
4
一、自由构想法
１）智力激励法(头脑风暴法)－奥斯本
方法特点：通过设计人员之间无限制
步的主观愿景和期望确定设计目标，开 展产品设计
8
希望点列举法的方法机理：
１、产品永远存在更新空间
人在 现有需求满足的基础上会 对产品不断诞生新需求 产品可以通过使用新技术更好的 实现
２、人的审美心理－人对于事
物总存在着更美好的愿景和期望
9
自由构想法总结
智力激励法－现代产品设计的工
作方式(通过跨学科人员的协同工作完 成设计)
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直接类比法
从自然界或者人为成果中直接寻找出 与设计对象相类似的东西或事物而进行 类比创意的设计方法。
直接类比设计实例 牧童杰福斯的发明－带刺的铁丝网
玫瑰花从
牧场的羊
栅栏带刺设计ຫໍສະໝຸດ 异中求同菜园19羊无法越过的栅栏
找与设计对象相类似的属性或事物并进 行模拟和类比的设计、创新方法。
直接类比法－仿生学法 方法特点：以自然生物为对象来寻
11
５)缩小－产品可否小型化、集成化、简单化？ ６)颠倒－产品可否颠倒使用？ ７)替代－产品可否全部或局部被替代？ ８)调整－产品的零件、制造、装配顺序 可否互换、重组？ ９)组合－现有产品间、产品内部零件间 及产品内部零件与其他产品间 可否组合？能否更好组合？
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奥斯本设问法的设计案例
１)转化： 雨伞 - 太阳伞 ２)引申: 闹钟- 语音报时 ３)变动: 电灯照明–电灯取暖 ４)放大： 飞机- 航天飞机
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When－产品何时使用？ Where－产品何处使用？ How to do－产品结构、材料、颜 色、形状如何？ How much－产品需求数量和觃模？
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3 、类比构想法 直接类比、拟人类比 幻想类比、象征类比
方法原理：设计异中求同，同中求异 １）异质同化：对陌生事物用已有熟悉
事物和知识进行对比分析、研究 ２）同质异化：对熟悉事物故意用陌生 的态度及新知识和理论进行研究
１、推迟判断－在问题的各种想 法观点没有表达完前不对其优劣进行 评判 ２、以数量保质量－对于问题 的设想越多，则获得最优方案的可能 性越大
7
2）希望点列举法 - 设计的主观原则
方法特点：从设计者或用户的
主观愿望和要求角度出发对现有产品提 出新设想，进而形成产品的设计创新。
方法本质：基于用户对产品进一
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属性列举法产品属性实例 －水杯属性 名词属性 动词属性
整体：水杯 盛水 部分：杯盖、杯身、把手 保温 材料：玻璃、陶瓷、塑料、金属
形容词属性
颜色：白、兰 形状：圆、方、不觃则
空心陶瓷水杯
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３）、5W1H （5W2H ）法
方法特点：通过从如下５方面提
问发现产品的设计和改进空间． 方法原理：通过从设问引发对设 计问题的发散思维，引发设计创新。 Why －为何设计该产品？ What－设计该产品何用，何功能？ Who－该产品为谁设计，谁使用？
５)缩小：台式电脑 –笔记本电脑 ６)颠倒：保暖箱- 冰柜 ７)替代：煤炉-天然气灶 ８)调整：单肩背书包-双肩背书包 ９)组合：拖拉机+火炮+机枪=坦克
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２）属性列举法－罗福德 方法特点：通过对已有产品设计的拆
解分析，在其基础上通过调整实现设计． １、首先將产品依其构成要素予以分解 ２、將分解产品构成要素按下列三属性分类 名詞属性：整体、部份、材料、制法 形容詞属性：大小、轻重、厚薄、形 狀、色泽等 動詞属性：功能、操作等 ３、按分类对产品构成要素列表分析，通过 更改、替代、重组实现设计创新