现代设计方法学
第1章设计方法学 现代设计方法教学课件
0.5
寿命 0.2 成本 电池 0.8 性能
0.3
电压
理想值
优等值 及格值 加权系数 实际值A B C
1.6
2.0 3.2 0.2 2.4 2.2 1.6
9.1
8.9 8.6 0.3 9.0 8.6 8.9
120
100 85 0.5 100 110 90
第三节 评价决策
评价决策的具体方法
成 本
评选最佳方案： RT R1
R2
R3 8.4 7.45 7.7
R1分值最高，即为最佳方案。
第三节 评价决策
评价决策的具体方法
（2）技术-经济评价法：先评出方案的技术价Wt和经济价Ww，然后用相对价W和 Wt 、Ww构成平面坐标系作出优度图，对方案进行技术经济综合评价。
1.0 0.8 1 2 3
外观 0.2 0.2 手表 1 1 性能 0.6 0.6 成本 0.2 0.2
计时 0.5 0.3
防水 0.17 0.1
防磁 0.08 0.05
防震 0.17 0.1
夜光 0.08 0.05
第三节 评价决策
解（2）评分及计算总分
确定评价目标，建立评价目标矩阵：
Z z1 z2
z3
z4
z5
z6
二级子 目标 一级子 目标 总目标
第三节 评价决策
评价目标树
对目标系统进行评价时，最末一级子目标的加 权系数满足：
g
i 1
n
i
1, gi 0, i 1, 2,
,n
确定加权系数的方法有两种：经验法和计算法。
gi
wi
w
i 1
n
i
第三节 评价决策
现代汽车的设计方法
现代汽车的设计方法现代汽车的设计方法是一个复杂而综合性的过程，它涉及到多个方面，包括外观设计、车身结构设计、动力系统设计、内饰设计、人机工程学设计等等。
现代汽车的设计方法主要可分为以下几个步骤：1. 市场调研：在设计一款新车型之前，汽车设计师需要进行市场调研，了解消费者的需求和喜好。
这样可以使设计师更好地把握市场需求和潮流趋势，确保设计的产品能够满足消费者的需求。
2. 概念设计：在进行市场调研后，设计师会进行概念设计，包括外观造型、车身结构、车辆比例等。
概念设计是一个创意过程，设计师需要将市场需求和自己的创意相结合，形成独特而富有吸引力的设计方案。
3. 造型设计：在概念设计确定后，设计师会进行具体的造型设计。
这一过程涉及到外观线条的塑造、曲线的修饰、细节的雕琢等。
设计师需要运用各种设计软件和工具，如CAD、CAM等，来实现设计图纸的绘制和模型的制作。
4. 工程设计：在完成造型设计后，设计师需要进行工程设计，包括车身结构设计、动力系统设计、底盘设计等。
这一步骤需要考虑到安全性、可靠性、乘坐舒适性等方面的要求。
设计师需要与工程师紧密合作，确保设计方案的可行性。
5. 内饰设计：在设计过程中，内饰设计也是非常重要的一环。
内饰设计需要考虑到人机工程学、乘坐舒适性、功能性等方面的要求。
设计师需要和工程师、人机工程学专家等密切合作，确保内饰设计与整车设计相协调。
6. 原型制作：在设计方案确定后，设计师会制作原型车或3D打印模型。
通过原型的制作，设计师可以更好地了解设计方案的实际效果，并进行调整和改进。
原型制作是设计过程中的一个关键环节。
7. 试制和测试：在原型制作完成后，设计师会进行试制和测试。
这一步骤涉及到车辆性能测试、安全性测试等，以确保设计方案的可靠性和安全性。
8. 生产准备：在设计方案得到验证和完善后，设计师需要进行生产准备。
这一步骤涉及到工艺设计、生产工艺准备、供应链管理等。
设计师需要和工程师、生产经理等密切合作，确保设计方案能够顺利投入生产。
现代设计方法课件
3
创意与评估
运用创意工具和方法，生成多样化的设计方案，并评估其可行性。
原型与测试
制作高保真原型，并通过测试和反馈循环改进设计。
5
实施与优化
将设计方案实施并不断优化，以最大程度地满足用户需求。
互动设计
互动设计是一种通过交互性和反馈促进用户与产品之间有效沟通的设计方式。通过合理的交互设计，提高产品 的易用性和用户满意度。
可持续设计
可持续设计考虑到环境、社会和经济的因素，旨在创建环保、社会负责和经济可行的设计解决方案。
环境友好
减少资源消耗和废弃物产生， 推动循环经济和环保意识。
社会责任
关注社会公平和公正，为弱 势群体设计包容性解决方案。
经济可行
通过创新和效率提升，实现 可持续设计与商业目标的双 赢。
我们的课程计划
现代设计方法简介
跨学科融合
现代设计方法采用跨学科的方法，汇集不同领 域的知识和技能。
创新和突破
鼓励创意和突破性的设计思维，挑战常规，创 造出更好的解决方案。
以用户为中心
通过深入研究用户需求和体验，将用户放在设 计的核心。
迭代优化
通过持续反馈和改进，不断迭代优化设计作品， 以更好地满足用户需求。
用户中心设计
用户研究
通过实地调研和用户访谈，了解 用户需求和行为习惯。
用户人设
创建用户人设，帮助设计师更好 地理解目标用户，并为其设计创 造。
用户测试
通过原型测试和用户反馈，验证 设计的有效性和用户体验。
设计思维及其应用
1
观察与洞察
通过观察和研究用户，发现他们的真实需求和痛点。
2
定义与分析
明确设计目标，并进行需求分析和解决方案的探索。
现代设计方法设计方法学
热、振动
热、振动、噪声、切屑
坯料
工艺系统
工件
(作业功能)
电源电器 (动力功能)
CNC系统 (控制功能)
传感器 (检测功能)
能量 信息
编程装置
机件 (结构功能)
图2-1 加工中心的功能构成
11
二、技术系统的确定
(一) 信息集约
✓ 1. 情报部门 产品的技术资料及发展趋势，专利情报，行业技术经济
➢ (1)对象目录
提供有关物理、几何、材料、 工艺等设计对象的知识和信息， 设计时按目录选用。表2-2是给 定构件数的约束运动机构的对 象目录。图2-3是根据表2-2中所 选机构设计的几种铆机方案， 各方案下的编号2、4、7、9与 表2-2编号一致。
例 车床加工零件
把多余材料从毛坯 上分离出去
意义：只有用抽象的概念来表述系统 的功能，才能深入识别需求的本质，
获得合格表面
辨明主题，发散思维，启发创新。
强力磨削
从技术系统的功能出发进行功能原 理设计，还可防止设计人员知识经 车削 验的局限和过早地进入具体方案。
激光加工 成型挤压
冷轧
16
总功能的描述要准确、简洁，合理抽象，抓住本质，这样便于 使设计目的明确，思路开阔。
*一般包括下列内容：
①用户的需求，包括产品的功能，质量，外观，价格等 ② 新产品的功能、类型、技术指标、市场寿命周期和对社会
环境的影响，新产品的经济效益和社会效益预测，国内外市 场上同类产品的生产情况和发展趋势等 ③待解决的关键设计、工艺问题 ④开发进度、投资估算和经济分析 ⑤产品开发的必要性和可能性
作为可行性报告附件的设计项目表中列出尽可能定量的 设计要求和设计参数，包括保证产品基本功能的要求与参数， 以及希望达到的附加要求与参数。
《现代设计方法》教学大纲
《现代设计方法》教学大纲一、课程概述：二、课程目标：1.熟悉现代设计方法的概念和发展历程。
2.掌握现代设计方法的基本理论和实践技巧。
3.培养学生的创新思维和解决问题的能力。
4.提高学生的设计实践能力和团队合作意识。
三、课程内容：第一章现代设计方法概论（6课时）1.1现代设计方法的定义与作用1.2现代设计方法的研究领域与方法论1.3现代设计方法的发展历程与趋势第二章问题定义与用户需求分析（12课时）2.1设计问题定义的重要性与技巧2.2用户需求分析的方法与实践2.3问题定义与用户需求分析的案例分析与讨论第三章创意发散与评估（18课时）3.1创意发散的概念与方法3.2创意评估的标准与技巧3.3创意发散与评估的实践案例分析与讨论第四章设计方案生成与优化（24课时）4.1设计方案生成的方法与工具4.2设计方案优化的原则与策略4.3设计方案生成与优化的实践案例分析与讨论第五章原型制作与用户测试（18课时）5.1原型制作的方法与技巧5.2用户测试的设计与实施5.3原型制作与用户测试的案例分析与讨论第六章项目管理与团队合作（12课时）6.1项目管理的基本概念与流程6.2团队合作的原则与技巧6.3项目管理与团队合作的案例分析与讨论四、教学方法与评价方式：1.教学方法：本课程采用以学生为主体、教师为引导的探究式学习方法，注重理论与实践的结合。
课堂将结合案例分析、小组讨论和实践操作等形式进行教学。
2.评价方式：本课程的评价方式包括平时表现、课堂参与、实践作业和期末综合考核等。
平时表现和课堂参与占比30%，实践作业占比40%，期末综合考核占比30%。
五、教材与参考资料：1.教材：2.参考资料：-相关学术论文及案例分析以上是《现代设计方法》教学大纲，旨在培养学生的现代设计思维和实践能力，帮助学生成为具有创新意识和团队合作能力的设计专业人才。
现代设计方法知识点
现代设计方法知识点现代设计方法是指应用于各种设计领域的一系列技术和策略。
它们旨在提高设计效率、创造力和用户体验。
以下是一些关键的现代设计方法知识点，可供设计师参考和应用于实际项目中。
1. 用户研究(User Research)用户研究是现代设计方法中至关重要的一环。
通过直接观察用户行为、开展调查问卷、进行面对面访谈等方式，设计师能够深入了解目标用户的需求、偏好和行为模式。
这有助于设计师在项目早期阶段就能够准确把握用户群体，并根据用户反馈进行相应的调整。
2. 设计思维(Design Thinking)设计思维是一种以用户为中心的创新方法。
它强调观察、理解、定义问题，并在解决问题的过程中进行迭代。
通过采用开放的、探索性的方式，设计师可以提供独特的见解和解决方案，从而满足用户的需求。
3. 原型制作(Prototyping)原型制作是现代设计方法中的重要环节。
通过快速制作可视化的原型，设计师可以验证和测试不同的设计概念。
原型可以是纸质的或数字化的，可以是低保真度的或高保真度的。
通过与用户进行互动，设计师能够及早发现和解决潜在的问题，并提升设计方案的可行性。
4. 用户界面设计(User Interface Design)用户界面设计关注的是如何使用户与产品或服务进行有效交互。
在现代设计方法中，用户界面设计强调简洁、直观和易用性。
通过运用合适的色彩、排版和互动元素，设计师可以创造出具有吸引力和良好用户体验的界面。
5. 响应式设计(Responsive Design)随着移动设备的普及，响应式设计已经成为现代设计方法中不可或缺的一部分。
响应式设计使得网页和应用程序能够适应不同屏幕尺寸和设备类型。
通过使用弹性布局、媒体查询和视口标签等技术，设计师可以确保用户无论使用手机、平板还是桌面电脑都能够获得良好的视觉和操作体验。
6. 交互设计(Interaction Design)交互设计关注的是用户与产品或服务之间的交互过程。
什么是现代设计方法
什么是现代设计方法现代设计方法是指在当前时代条件下，以科学、系统的方法论为基础，聚焦人类需求和社会环境的设计方式。
它以问题解决为导向，注重创新、可持续性和用户体验，包含了多种设计思维、工具和技术。
现代设计方法的核心理念之一是用户中心设计（User-Centered Design，UCD）。
UCD强调在设计过程中将用户的需求、期望和行为纳入考虑，以确保设计能够满足用户的实际需求。
这一方法要求设计师通过调研、市场分析、用户调查等手段了解用户的真实需求，然后基于这些需求进行设计。
UCD的目标是实现用户满意度的提高和用户参与度的增加。
另外，现代设计方法还强调创新和可持续性。
创新是指设计师通过提出新观点、尝试新技术和思维方式，来解决现实问题并创造更好的产品和服务。
现代设计方法将创新作为关键驱动力，以促进社会的进步和改善人们的日常生活。
可持续性是指设计师在设计过程中注重产品或服务的生命周期和环境影响，努力减少资源消耗和环境影响，以达到可持续发展的目标。
在现代设计方法中，设计思维是一种重要的工具。
设计思维是一种综合思考和解决问题的方式，通过观察、联想、整理和实验等步骤，来寻找创新的解决方案。
设计思维注重从用户的角度看待问题，以及从不同的维度来思考和分析问题。
通过应用设计思维，设计师能够更好地理解用户需求，从而提供更好的解决方案。
现代设计方法还依赖于各种工具和技术。
例如，计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）和虚拟现实（Virtual Reality，VR）等技术能够帮助设计师进行更准确、自由度更高的设计。
数据分析和机器学习等技术则可以帮助设计师从大量的数据中提取有用的信息，并预测用户行为和需求。
总结起来，现代设计方法是以用户为核心，注重创新和可持续性的设计方式。
通过应用设计思维和各种工具和技术，设计师能够更好地解决问题、满足用户需求和提供可持续性的解决方案。
现代设计方法在各个领域都得到了广泛应用，包括产品设计、服务设计、用户界面设计等等，以推动社会的进步和改善人们的生活。
现代设计方法---设计方法学
(5)外购件供应；如原材料、元器件供应质量、价格、期限等。
2. 技术调研
(1)现有产品的水平、特点，系列、结构、造型、使用情况、存在问题 和解决方案等。 (2)有关的新材料、新工艺、新技术的发展水平、动态与趋势。 (3)适用的相关科技成果。
(4)标准、法规、专利、情报。
13
3．社会环境调研
(1)国家的计划与政策。
例 车床加工零件
把多余材料从毛坯 上分离出去 获得合格表面
强力磨削 激光加工 车削 成型挤压 冷轧
16
总功能的描述要准确、简洁，合理抽象，抓住本质，这样便于 使设计目的明确，思路开阔。 一般工程系统都比较复杂，难以直接求得满足总功能的系统解。 按照系统分解的原则进行功能分解，可通过较简单的功能元去求 解。总功能可分解为分功能、二级分功能……功能元(能直接求 解)，并用树状的功能关系图（功能树）表达。
1. 选择工作原理
设计人员在选择工作原理时、思维发散是关键。机械设备 的设计不应局限于机械学的范围，电子学、磁学、光学、热 学、仿生学等科技工作原理都应在考虑之列。 选择先进的工作原理：如磁力轴承代替液压轴承，带编码器 的伺服电机代替带交流电机的齿轮轴系，激光器代替切削机 床对高硬度材料进行加工，电子表代替机械表等。 分析工作条件：是常规的还是非常规的，功能载体在不同的 工作条件下表现出来的特性是一般的显特性，还是某种内在 的潜特性。例如：普通钢材在超低温的冷脆性使强度大大降 低，而在超高压下的高塑性使硬度大大降低。
2. 研究部门 3. 设计部门 4. 制造部门 5. 销售部门
国家计划、政策，产品寿命周期分析，市场调查，需求 预测经营销售等。
6. 供应部门
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设计原则
• 一般来说，产品设计必须遵循以下四个基本原则: • （1）创新原则 • （2）可靠原则 • （3）效益原则 • （4）审核原则
1.3 技术系统及其确定
• 1.3.1技术系统 • 设计的目的是为满足一定的需求。例如,为得到某种复杂
形状的金属零件,可通过编程在加工中心上对坯料进行加 工。坯料是作业对象,加工中心是技术系统,所完成的加工 过程是技术过程。
• （4）确定主要技术过程和其他辅助过程； • （5）根据高效、经济、可靠、美观、使用方便等原则,初
步划定技术系统的边界即工作范围。
图1-1为技术系统的框图
输入
物料M 能量E 信号S
伴出输出
技术系统 （黑箱）
边界
伴生输入
物料M’ 能量E’ 信号S’
图1-1 技术息集约由企业各部门共同完成,分工如下： • （1）情报部门 • （2）开发部门 • （3）制造部门 • （4）营销部门 • （5）公关部门 • （6）社会部门
综 合
评价 决策
设计任务
设计要求
求总功能
黑箱法
总功能分解为功能元
功能树
求功能元解
创造性方法 目录法 调查分析法
原理解组合
形态学矩阵法
评价与决策
各种评价方法
最佳原理方案
1.4.1 明确设计要求
表1-1 主要设计要求
设计要求
主要内容
功能要求
功能是系统的用途或完成的任务，包括主要功能、辅助功能和人机功能的分配
引入案例 废水泵装置的原理方案设计
废水泵是污水处理过程中的重要装置之一，根据市场 调研知道旧产品有堵塞的可能，并要求新产品工作可靠性 高、噪声小、可避免气味扩散，按标准系列开发能覆盖全 部使用范围的废水泵系列产品，销售前景最好的是具有如 下规格的泵：流量40 L/s，压力升高1.6 MPa，根据现代 设计方法学基本原理,按这些参数开发和试制废水泵。
1.1.2 设计方法学的研究内容
• 设计方法学是以系统的观点来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学科。它所 研究的内容如下:
• （1）设计 • （2）设计过程及程序 • （3）设计思维 • （4）设计评价 • （5）设计信息管理 • （6）现代设计理论与方法的应用
1.2 产品设计过程与设计原则
使用性能要求
如精度、效率、生产能力、可靠性等指标
工况适应性要求
指工况在预定范围内变化时，产品适应的程度和范围，包括作业对象特征和工作状况等的变化， 如物料的形状、尺寸、理化性质、温度、负载速度等，提出为适应这些变化的设计要求
宜人性要求
系统符合人机工程学要求，适应人的生理和心理特点，使操作简单、准确、方便、安全、可靠。 为此须根据具体情况提出诸如显示和操作装置的选择和布局，防止偶发事故的装置和布局等要 求
外观要求 环境适应性要求
包括外观质量和产品造型要求、产品形体结构、材料质感和色彩的总和
指环境在预定的范围内变化时，产品适应程度和范围，如温度、粉尘、电磁干扰、振动等在指 定范围内变动时，产品应保持正常运行
工艺性要求 法规和标准化要求
为保证产品适应企业的生产条件，应对毛坯和零件加工、处理和装配公益性提出要求
1.2.1产品设计的一般过程
• 从产品设计的角度出发，产品设计过程一般可分为: • (1)产品规划（决策） • (2)原理方案设计 • (3)技术设计 • (4)施工设计四个阶段
1.2.2产品设计的类型和一般原则
• 为便于分析理解，一般将产品设计分为以下几种类型。 • （1）开发性设计 • （2）适应型设计 • （3）变参数设计 • （4）测绘和仿制
对应遵守的法规（如安全保护、环境保护法等）和采用的标准以及系列化、通用化、模块化等 提出要求
经济性要求 包装和运输要求 供货计划要求
对研究开发费用、生产成本以及使用经济性提出要求 包括产品的保护、装潢以及起重、运输方面的要求 包括研制时间、交货时间
1.4.2 功能分析
• 1.功能的含义: • 功能是对于某一产品的特定工作能力的抽象化描述。 • 一种产品中必然有一种转换是该产品主要使用目的所直接
技术过程的确定
• （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）分析比较传统的现代理论和实践,确定实现主要转换 的工作原理；
• （3）明确实现技术过程的环境和约束条件。环境是与技 术系统发生联系的外界的总和,约束条件包括经济条件、 生产条件、技术条件、社会条件等；
1.3.3调研预测
• 调研预测从市场、技术、社会环境及内部四个方面进行。 • 1. 市场调研 • 2. 技术调研 • 3.社会环境调研 • 4. 企业环境调研
1.3.4可行性报告
• 可行性报告一般包括下列内容： • （1）产品开发的必要性和可能性； • （2）该产品目前国内外现状及水平； • （3）确定产品的技术规格、性能参数和约束条件； • （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。
1.1 设计方法学概述
1.1.1 设计方法学的涵义
方法是人类思维的宝贵财富，是搜索科学真理的钥匙。 认识事物、解决问题都需要正确的方法。
设计方法学（Design Methodology）是一门新兴 学科，是现代设计方法的重要组成部分。
设计方法学是一门正在发展和形成的新兴学科，它的定义、 研究对象和范畴等，当今尚无确切的、大家公认的认识，但近 年来它的发展极快，广泛受到各国有关学者的关注。
1.4 方案的系统化设计
• 系统化设计法是把设计对象看作一个完整的技术系统，然 后用系统工程方法对系统各要素进行分析和综合，使系统 内部协调一致，并使系统与环境相互协调，以获得整体最 优设计。
• 功能分析设计法是系统化设计中探寻功能原理方法方案的 主要方法。
原理方案设计步骤如图1-2所示。
分 析
要求的，它就构成了该产品的主要功能，简称主功能。为 实现产品主功能服务的、由产品主功能决定的一种手段功 能称辅助功能。主功能和辅助功能称为总功能。
2.功能分析
• （1）总功能分析 • 将设计的对象系统看成是一个不透明的、不知其内部结构
的“黑箱”，只集中分析比较系统中三个基本要素（能量、 物料和信息）的输入输出关系，就能突出地表达系统的核 心问题——系统的总功能。