设计方法范文1
关键词：并行工程，面向成本的设计(dfc－designforcost)，全生命周期成本，数据收集
0、引言
dfc（designforcost）的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析和研究产品制造过程及其相关的销售、使用、维修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法【1】。dfc将全生命周期成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。本文通过全生命周期成本与成本核算中成本信息的分析，给出了全生命周期成本数据的收集和使用的途径和原则，为dfc中全生命周期成本的计算打下了基础。
1、全生命周期成本简述
1.1全生命周期成本的构成
在dfc中的成本是指全生命周期成本（lcc?/font>lifecyclecost），它是指产品从开始酝酿，经过论证、研究、设计、发展、生产、使用一直到最后报废的整个生命周期内所耗费的研究、设计与发展费用、生产费用、使用和保障费用及最后废弃费用的总和【2】【3】。lcc的概念最早由美国国防部（dod?/font>departmentofdefense）提出并使用，因为在一个典型的武器系统中运行和维护的成本占总成本的75％【4】，对lcc的研究是迫不得已的，但dod开发的方法不是用于设计的，而是用于采购的。
从全生命周期的角度探讨成本的组成，一般包括设计成本、制造成本、销售成本、维修成本、使用成本和回收报废成本，其分布大致为设计成本占全生命周期成本的10％～15％，制造成本约占30％～35％，使用与维修成本约占50％～60％，其他成本所占比例一般小于5％【3】。
设计成本包括可行性研究、市场调查、图纸设计、产品试验、修改设计、准备技术说明书等所花费的费用。
制造成本包括材料、加工工时、劳动工时、半成品运输、存放以及装配、调试、检验、废品、修复等各种费用。
销售成本包括产品包装、运输、储存以及广告等费用。
维修成本是在使用期限内，为维护设备进行修理或更换零件所需花费的费用。如果所设计的机器设备是自己使用，或在给使用一方的合同中有提供维修的保证，则它是机器设备总成本的一部分；如果合同中不承担维修任务，则是使用消耗费用的一部分。
使用成本是用户使用机器设备期间，需要支付的人力消耗、动力消耗以及维修保养等的费用。
回收报废成本是产品报废处理和再生的费用。其中根据不同的方法会对环境产生不同的影响。
在全生命周期成本中，设计者与公司所关心的成本存在着不同。公司必须知道产品的总成本，但设计者只是关心他们所能控制的那部分成本。在全生命周期成本中，存在一些成本不是由设计所决定的，这些成本与人们工作中所使用的方法有关。因此，lcc可大致上分为与管理有关的成本和与设计有关的成本两大类，本文主要讨论与设计有关的部分，也就是dfc中的成本。
1.2计算全生命周期成本时的时间因素
全生命周期成本的计算可以采用分部分相加的方法，但由于产品从设计到报废有一段时间，所以需要考虑时间因素的影响。因为资金具有时间属性，即在不同的时间内货币有不同的利率，其计算结果就有差异。所谓货币资金的时间价值是指因为时间的变化而引起货币资金价值的变化，也就是随着时间的延长，货币资金会增值。例如：目前的1元与一年后或五年后的1元在价值上是不相等的。这个不相等的差额，在不考虑通货膨胀的条件下，对投资来说就是利润，对信贷来说就是利息，对于利率的计算一般有单利法和复利法。如果通货膨胀严重，通货膨胀的影响也是应该考虑的。
2、lcc数据的来源和收集方法
lcc的数据从发生的时间方面看，可以分为企业内和企业外两部分。但数据的收集却都是由企业负担的，这就存在一些问题，即一个企业是否有能力做好这个工作？从国外的情况看，有一部分工作是由国家统一开展的，例如：对于不同时期的采购物价的可比性参考标准或指数。本文主要讨论由企业负责的部分。
2.1企业内的lcc数据的收集方法
一般与成本有关的数据是属于企业成本会计的范围，成本会计是运用专门的管理技术和方法，以货币为主要计量单位，对生产经营过程中的劳动耗费及其补偿价值，进行预测、决策、计划、控制、核算、分析和考核的一系列价值管理【6】。在成本会计中的成本预测与dfc中的成本估算都是对成本的一种估计，都是用于决策的，但前者是对企业总体上成本的一种预测，是对企业经营管理方面的决策，而后者是对设计中可控的成本的预测，是对产品设计方案的决策。
成本会计中的产品成本核算是按照成本核算对象，归集生产费用，计算各该对象的实际总成本和单位成本。核算产品成本是成本会计的主要内容，是成本会计的基础，它是积聚成本信息在核算中进行事中成本控制的主要手段【6】。由此可见，在成本会计系统中的成本信息一般是用于成本核算的，即使是用于估算也不是用于设计和全生命周期成本的估算的，而是为了产品的销售和报价的。从成本会计系统中一般我们可以得到如下一些与dfc有关的成本信息：
（1）生产成本：此科目核算企业进行工业性生产所发生的各项生产费用，主要包括企业生产各种产成品、自制半成品、提供劳动、自制工具、自制设备等发生的各项费用。具体有：
1)材料成本：材料属于企业的劳动对象，是企业生产经营中必不可少的物质要素。按照材料在生产过程中的作用不同，一般可分为如下几类：
原料及主要材料：经过加工后能够构成产品主要实体的各种原料、主要材料；
辅助材料：直接用于生产，在生产中起辅助作用，不构成产品主要实体的各种材料；这部分成本与设计一般无法建立直接关联，可以不予考虑。
外购半成品：是指从外部购入需要企业进一步加工或装配的已经完成一定生产步骤的半成品。例如：织布用的外购纱布、轧钢用的外购钢锭等。
修理用备件：是指为修理本企业的机器设备和运输设备从外部购入的专用零部件，如：轴承、齿轮和阀门等。它可以计入辅助材料，但当其消耗大为了方便管理和核算可以将其单独列出。
燃料：是指在工艺技术过程中用来燃烧取得热能的各种材料，如：固体燃料、液体燃料和气体燃料，如：煤炭、汽油、天然气等。它可以归入辅助材料中，但由于它是重要的能源，为了突出其重要性可以单独列出，便于管理。
包装物：是指为包装本企业产品，并准备随同产品一起出售以及在销售中出借或出租给购货单位使用的各种包装容器，如：箱、袋、桶、瓶、坛等。用于包装的材料，如纸张、麻绳、铁丝等可归入辅助材料一类。用于储存和保管本企业产品、材料，并不准备出售、出租、出借的包装物应分别列作固定资产或低值易耗品。
废料可以在本企业中回收利用的，根据用途可以列作原料或辅助材料，不能在本企业利用，但可以出售的，计价列为辅助材料。
2)人工成本：是生产成本的主要要素之一。可分为直接人工和间接人工两部分。直接人工是指企业直接从事产品生产的人员的工资、奖金、津贴和补贴等；间接人工是指企业里除直接人工外的其他职工的工资、福利费、奖金、津贴等。直接人工直接计入产品成本，间接人工应归集在制造费用中分配计入产品成本。在这部分成本中，需要计算设计、生产等部门中直接参加有关产品生产的人员的工资，在数据丰富后可以建立产品成本中的人工成本模型。
3)动力费用：可以按发生的地点和用途进行，其主要用途是为了生产工艺过程所消耗，可以并入直接材料，也可以单独设置成本项目计入产品成本。管理部门所耗动力费用属于制造费用。
（2）制造费用：此科目中核算企业的生产车间或分厂为生产产品或提供劳务而发生的各项间接费用，包括工资、福利费、折旧费、修理费、办公费、水电费、机物料消耗、劳动保护费、季节性修理期间的停工损失等。此部分成本与具体的产品设计难以建立直接联系，一般可以忽略。
（3）管理成本：此科目中核算企业行政管理部门为组织和管理生产经营活动而发生的管理费用。此部分成本与具体产品难以建立直接联系，一般可以忽略。
（4）产品销售费用：此科目中核算企业在产品销售过程中发生的费用。在这部分成本中运输和储存费用与产品设计是有直接关联的，计算出两者是需要的。
与pdm相结合，采用信息集成的方法，我们从企业的财务子系统中可以得到上述成本信息。
2.2企业外lcc数据的收集方法
在企业外部发生的lcc数据主要有：用户的使用成本、维修成本、报废和回收成本。
对于使用成本来说一般可以从产品设计的数据中发现一些关键参数，如能源消耗成本是可以知道的。
维修成本的计算与在销售时是否给予用户免费维修的承诺有关，如果是免费维修则这一成本是企业可以直接得到的，否则就只有通过产品的可靠性参数进行估算，或者通过用户对产品的反馈调查得到。
对于回收和报废成本数据的收集有两方面，一是对物资回收部门进行有关的数据收集，另外就是对用户在实际使用后对产品的报废，目前这方面的研究工作开展较少。
对于上述成本数据的收集，主要方法是进行调查，据文献【7】介绍，组织调查的方式主要有：
（1）普查：是专门组织的一次性普遍调查。其特点是对每个调查单位都进行调查，一般在调查单位较少时采用此方法，当调查的单位较多和内容复杂时，需要动用较多的人力和物力，组织工作也比较繁重。
（2）重点调查：是一种非全面的专门调查，即在全部调查单位中选取一部分重点单位，从而了解调查对象的主要情况的方法。虽然被调查的单位只是全部单位中的少数，但它们却在调查总量中占较大的比例。如产品销售额中的大客户。
（3）典型调查：是在对总体情况进行初步分析的基础上，有意识地选择少数有代表性的单位作为典型，进行深入细致的研究，以掌握调查对象的资料和特性。采用这种调查方法的目的是不仅要收集数据，而且要掌握被调查单位更具体的情况。与其他方法相比此方法具有调查范围小，调查单位少，节约人力和物力的优点。而且因为调查的单位少，调查指标可多些，使调查研究更深入细致。
除了以上的方式外，还有抽样调查和统计报表等。
根据调查方法的特点分类有：
（1）访问法：是指调查者根据事先准备的提纲或问卷，向被调查者提出问题，由被调查者答复，从而获取资料的方法。可以采用面谈调查或留置问卷调查。
（2）通讯调查法：通过邮寄问卷或通过电话了解信息，前者时间长，回复率低，后者费用高，调查项目有限，不能深入细致地了解情况，采用网上调查可以克服两者的缺点，但对被调查者仍无约束力。
除了上述方法外还有实验调查和观察法等。随着internet的迅速发展，通过计算机网络进行用户信息的反馈是个非常可行的方法，但这就需要企业的信息化建设达到一定的水平，至少需要有企业的网站。需要指出的是，无论采用什么方法进行调查，与用户保持良好的关系和经常的联系都是必要的。为了鼓励用户对调查的积极性，可以对提供信息的用户给予相应的报酬。
3、lcc原始数据的处理与使用
从调查等方法中得到的原始数据是不能直接应用的，这是因为在原始数据中不可避免地包含有错误、异常等情况，同时，根据不同的使用方法也存在不同的数据处理方法，本文重点探讨与dfc有关的数据处理与使用方法。为了建立成本与设计的关联，对于lcc原始数据需要去除与设计无关的部分，当然在收集数据时做此工作也是可以的，但对于数据的收集来说不一定只是应用于dfc，当然收集到的数据中包含的信息量越大越好。是否与设计有关其判断标准为：在设计产品时此成本是否受设计变更的影响。
数据是资料的具体形式，它可以反映研究对象的特征和变化。从经济预测的角度看，在定量预测方法中数据是建立数学模型的基础，缺少数据或数据异常，将不能建立符合事物客观发展规律的模型，因而也得不到正确的预测结论【8】。因此，一般来说，为了得到正确的预测结论，应对数据进行分析和鉴别。成本估算实质就是预测，因此对于值得怀疑的数据，首先要调查这些数据资料产生的背景，鉴别其真实性和可靠性，以便去伪存真，加以修正和处理。
对于数据的鉴别可以采用图形观察的方法，也可用统计的滤波方法。图形观察法的过程是首先作出数据的图形，观察图形的分布情形，对大起大落、数值变动较大的数据进行背景调查和定性分析，然后判断这些数据是否为异常数据。对于异常数据一般可以采用剔除法或还原法。剔除法就是直接删除异常数据，在数据量少时，剔除法不能使用的，这时可以采用将异常数据“还原”为正常的数据，即采用还原法【7】。
对于时间跨度较大的数据，还需要去除时间和通货膨胀的影响。一般可以采用统一的计算标准，根据不同时期的经济状况进行处理。lcc数据是应用于成本估算的，这就要求数据必须与成本估算方法相适应，不同的估算方法所使用的数据是不同的。如：神经网络方法就要求输入数据必须是通过量化处理的，即数据需要值一般在0～1之间。
4、结论
dfc中全生命周期成本数据的收集和使用过程可以概括如图1所示，图中给出的只是粗略的过程，详细的叙述在本文中已有。
图1dfc中全生命周期成本数据的收集与使用过程图
综上所述，本文通过全生命周期成本与成本核算中成本信息的分析，给出了全生命周期成本数据的收集和使用的途径和原则，为dfc中全生命周期成本的计算打下了基础。
参考文献
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设计方法范文2
简介： 这里介绍的是某些生态设计的衡量标准。然而，要提醒设计者的是，生态设计不只是 满足这些标准，而是要尽量全面的确保一个设计：对生态系统和生物圈内的不可再生能源产生最小的系统影响（或者产生最大的有益影响）。
关键字：设计 生态 绿色方法
设计方法范文3
关键词：设计；方法；建筑方案；
中图分类号： S611 文献标识码： A
引言：建筑方案设计是有针对性的根据具体的环境条件对空间环境建构的过程，是指为满足一定的建造目的（包括人们对它的视觉感受的要求、对它的使用功能的要求）而进行的建筑创造和出品。每一项建筑设计都是从无到有、去粗取精，去伪存真、由表及里的最形象化、具体化的一种表现过程。
1建筑行业在设计方案过程中的现状
建筑方案设计工作是一项对空间想象和立体思维能力要求很高的工作，但在学习当中很多建筑师没有对这两方面予以重视，导致此方面的能力和水平比较低。且在实习培训阶段，都是由导师指导学生完成建筑设计，存在着许多的干扰和不自主性。设计过程中耗力、耗时且效率不高，严重影响了设计人员的能力。
2理解并掌握任务书
2. 1理解任务书
最重要的前提条件之一就是要很好的把握和理解设计任务书的内容。设计人员的脑海中要有一个整体构架：第一，把任务书的设计目标和设计概念明确出来；第二，了解项目的规模，对地理和建筑环境等条件和内容进行调查，与建筑的使用功能结合起来。去了解和查找相关的知识，严格按照调查的内容根据实际的情况解决问题，把资料完整的罗列和整理好；第三，务必要仔细全面的阅读任务书，与此同时记录好项目的特殊功能和特殊要求等内容，避免遗漏和疏忽。
2. 2掌握任务书
要想全面掌握的任务书，最重要的是消除或减少在重点内容上出现的设计思路和方向的偏差。要把设计要点把握好，抓住设计的重心并围绕这点去进行设计图纸以及施工，最终设计出符合项目的设计方案。
3设计方案的起步
一般情况下建筑方案设计工作的流程，大部分都是要从依照群体、环境、细部、个体设计这四个环节入手。在进行个体设计前，设计人员应首先做环境设计，对总体平面的规划要科学全面地考量，为之后的个体设计提供参考依据。此时，设计人员不但要对外部因素加以注意，还应该考虑到建筑的内部构造条件对总体平面规划的限制 。实际上建筑方案的设计就是创作建筑的形象，但是往往是在某种特定客观环境下的建筑施工，因此还要考虑建筑所处的地理环境。此外，阅读任务书的过程当中，工作人员也要把条件以及地段等空间概念考虑其中，从而判断最终所设计的总平面图是否符合合理的要求。
总之，要把各种因素对建筑方案设计所产生的影响全面综合的考虑到，抓住每个设计阶段当中的矛盾中心点。要在不断地检验和实践当中去进行建筑的方案设计。实际上整个设计工作是一个动态的不断变化的过程，在这样不断地冲突和矛盾当中设计出更好的建筑方案，不断地理想化、完善化，按照项目设计的要求设计出高质量高水平的建筑图纸。
4设计方案的形成
事实上成熟的设计方案是在不断的产生和解决矛盾的过程当中形成的。在每一个阶段当中，工作人员需要有针对性地讨论和研究不同的设计问题，这些阶段并不是分离割裂开来的，每个阶段都是相互促进、相互渗透的关系。接下来简要地围绕着这些设计阶段展开讨论：
4.1单体设计和环境设计的同步
整体的建筑设计工作的出发点以及切入点是环境设计，而单体设计同它是相互联系相互制约的。工作人员不仅要把环境的设计问题考虑到，同时还应当要把由外部条件所产生一系列的制约和影响因素考虑到其中。要进行全面、整体的多方位的思考，方能使单体建筑设计在创新上有不同的崭新的观点。因此，在设计之初，设计人员就应当把同步思维运用到其中。
4.3各层平面设计的同步
在做某些建筑的设计时要把若干层的因素结合在一起去考虑。例如设置卫生系统、选择结构类型、设定垂直交通体系等等。同时，工作人员还应当把建筑室内的空间效果融入其中去设计。除此之外，设计某一层面的同时，还必须把上下若干层的平面形式和面积等问题综合考虑到。只有把设计同步和相互调整做好，才能把设计目标的要求做到出类拔萃、与众不同。
4.2选型和建筑设计的同步
以前，在设计建筑方案时，很多设计师常常是依据房间的面积去组合与设计空间，使得空间的大小变得杂乱无章。因此设计人员应当树立一个正确完整的整体结构观念：把大致的功能和布局初步确定好后，第一要给此平面框架建立一个合理全面的结构体系网，能够有效的把建筑的平面和结构结合在一起。这不是要把之前所形成的结构体系和布局给打乱掉，而是要将每个房间的平面形态整理合成为一个更加正确合理的结构系统，为最后的平面布局形成一个更符合逻辑、更有秩序的结构。
5推敲设计方案
在设计建筑的方案的前期，工作人员应当对任务书进行一个逻辑而系统的分析，全面快速的把任务书的相关内容吃透。在设计工作开展时，不能仅把所形成的平面方案放在首位，而是应当把项目的平面布局和功能分析这两项内容兼顾到。可以先将设计人员脑海中那些不稳定、模糊的的设计意向用手绘的方式记录和保存下来，成为一个能够被应用的有效的实体图形，伴随着思考深度的增加以及设计工作的不断进行，之前的草图也会渐渐变得清晰明了的。经过实践表明，这个办法可以使设计者从头至尾保持着不断创作的自发行为和激情，有效的激发了创作人员的灵感。此外，所有的设计问题基本上都会在思维活跃的时候被剖析与分解，之后的设计工作也会不断地顺利进行。从而不仅提高了建筑施工的效率，设计质量也会得到提高和保障。
总之，在前期进行设计建筑方案的工作即设计人员在创建概念以及构思设计时，要采取图表与思维相结合的方式去设计，通过捕捉灵感并将其绘制出来，从而实现设计方案结构的不断深化深入。
6 设计方案的表达
设计建筑方案的工作是涉及方面比较广的工作，常常有以下几点特征：(1)方案设计会因技术的因素产生问题。建筑跟纯粹的艺术是不大相同的，它需要把抽象和形象思维相结合，要在符合逻辑的基础上去不断地大胆地设计创新。(2) 社会的审美观念以及流行风格等因素会制约建筑方案的设计思维。(3) 开展设计工作会因项目经费、使用功能等这些因素所影响与制约。因此，要在人们能够接受的程度上进行建筑设计的创新理念。
实际上运用设计语言能力来表达设计的方案，这个表达并不是仅指那些你可以掌握的书面资料，而是指没有被修饰过的、更为接近、更为原始的设计师所要表达的本意。这不但是设计师不断实践的汗水和成果，还是表现其艺术修养以及学识的最好的方法。建筑设计师职业活动的基础是他的表达能力，这个能力会因艺术沉淀、教育程度、个性等因素所制约。表达设计构思的方式又很多的种类，可是不管采取哪种方法，到位的功能分析、扎实的技术功底、结构选型知识、素描速写能力、制图规范的全面掌握、运用色彩的水平等都是不可缺少的重要技能。要把能力和思想有机的结合在一起，实现两者更好地融合，才会在处理建筑方案设计的问题时更加迅速快捷。
7 结束语
总之，只有在不断地工作和学习中，总结和吸取自身的设计经验与得失，建立一套完整的构建体系和成熟的建筑方案设计方法，以及不断地积累这方面的各种资料和专业知识，建立正确良好的设计观念和设计习惯，才能提高自己的工作能力和建筑设计的素养，从而为未来将建的建筑提供更好的设计图纸，更好地实现建筑作品的“经济、实用、美观”。
参考文献
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[2]王辉;吴龙洙.建筑设计方法分析[J].中国房地产业.2011(02)
[3]曹光.黎志涛的建筑方案设计方法及启示[J].浙江建筑.2010(06)
设计方法范文4
LLPC产品工业设计中需要满足加工效率高、安全性、良好人机与操控、良好维护性等要求。因此，对应地，设计过程中考虑分析加工各个功能模块的布局，获得高效率的加工方式;考虑在设备加工过程中操作人员的安全性问题;考虑人员操作的易用性，获得良好的精确操作及监视需要;考虑使用后的定期维护需要，需要将控制模块进行独立布局，而不影响其他模块。概括地，该产品的特点有:(1)体量大;基于计算机辅助设计的设计方法容易造成尺度把握不当而造成装配误差。同时该产品的人机尺度与交互关系成为设计要点，设计过程中应注重计算机数据对人机尺度的检测与验证。通过分析确定的人机尺寸数据输入前期的模块化设计中，为后期造型与结构设计作重要参考。(2)零件多;大型机床功能较繁琐，实现功能的零件多，设计过程中需要利用计算机辅助设计软件基于零件的三维数据构建三维模型，佘月明等人对复杂层次关系的造型做了研究，必要时候采用逆向工程方法进行三维数据采集。(3)构造复杂，需要提前进行产品布局设计;大型机床产品功能模块多，因此构造必然复杂，零件装配点多而连接关系复杂，因此，在计算机辅助设计时，应先构建主体零件，次要零件的尺寸、位置及装配关系。(4)生产方式与材料特性对造型风格影响大;确定功能模块的布局后，则需要导入生产方式的考虑，以建立造型设计的基本工程要求。魏专等人研究的造型比例关系在数控机床造型设计中的应用［6］，提供了一定参考。
2LLPC产品的多目标体系构建
针对该产品的多个特点及设计的要求，在产品计划阶段我们对该产品的要求进行目标化，构建出多目标的体系，如图1所示，通过目标体系对产品设计的指导，加强产品的设计的方向和过程控制。图1多目标体系示意(1)整体性:该部门要求产品具有整体感的结构与外观设计。产品的复杂性与零件数量多，要求在产品设计过程中，对整体结构进行统一规划，避免产生多个零件群的链接关系，及产品设计装配时考虑都与一个共同体进行链接。另外对产品的外观需要保持整体性，避免结构零件的外露而破坏整体性。(2)维护性:该目标要求是产品应具有灵活的维护性，产品构造上可采用模块化装配方式，每个模块相对独立，如果某个部件出现故障需要维修，只需在对局部该模块进行修理和维护，不改变其他模块的链接关系，无需拆解整体结构，这与传统整体式结构相比体现出了高效性、便利性和较低的成本。著名奥运场馆水立方的外墙设计采用了模块化的结构，整体造型的局部每块覆膜都是独立装嵌的，如果某一个模块受损坏，只需要根据该模块编号更换该模块的一个覆膜即可，维护非常方便。这种理念是设计师在整体风格与系统性因素分析所获得的。导入维护性目标，在大型激光加工中心产品结构上，系统分析功能模块与布局。(3)外观品质:该目标要求是产品外观风格设计具有一定品质感，框架式构造与外壳的加工方式对外观风格影响明显，可利用加工方式获得的造型特点进行整体造型设计，通过外观主型面的造型分割形成设备品质感较强的风格。(4)可靠性:该目标要求是研发流程可控性好，风险低;基于框架式构造的产品设计流程稳健可靠，属于比较规范合理的产品设计流程，通过对功能布局、整体结构、框架结构等几个关键环节的质量控制，确定了整体结构后，该产品设计即可定型，后期的可变因素很小，大大降低了设计风险。在产品周期中，如果那个部件出现问题，可更换或者局部改良，不影响其他零部件品质。(5)拓展性:该目标要求产品的更新换代可行性。对于大型机床产品，产品的系列化与延续性对于品牌的战略尤其重要，单一的产品系列势必导致片面的市场格局。在保证产品品质的基础上可根据市场细分，基于同一平台拓展出不同功能定位的产品。这一策略在汽车品牌的车型开发中常见。模块化结构形式有助于功能的模块化定义，对于影响终端界面的模块可进行更新换代，而共用的基础部分保持不变，即可根据产品的系列化定位进行基于平台架构的不同功能组合延展，在不增加太多成本的基础上实现不同产品系列的拓展。(6)易用性:该目标要求整体产品在人机交互过程中，保证操作人员从尺寸、操作范围、操作过程等方面便于使用。对于体量大的LLPC产品，人机易用性是产品设计重要的目标。
3多目标作用下的产品框架方式创意
在产品设计的工程结构中，一般会采用单体式结构，即每个主体零件都成为结构的一部分，结构上并没独立承重与支持的单体，这种结构方式简单实用。另一种整体式结构是框架式结构，当需要考虑产品的稳定性和扩展性时，可采用这种设计理念，它对产品起整体支撑作用，其他零件则只需设计与它的装配关系。框架式结构的产品具有便于拆卸、维护、更换、重组、升级等优点。LLPC产品设计开发过程将面临着模块布局、人机界面、安全性、操作性、维护性等多个目标要求，多重因素的叠加促使该产品的结构主体成为重要的关键点。提出框架式设计理念对以上目标问题进行整合规划设计，以求获得实用功能布局、友好人机关系、便利功能维护、高效操作性的设计结果，提高产品的品质与形象。
4框架式结构应用的可行性对比分析
基于以上初步讨论，我们需要将两者进行对比性分析，寻找框架式理念的优势与LLPC产品多目标要求的吻合度，同时对比传统单体式结构。大型激光加工中心应用框架式结构设计的可行性是LLPC产品自身的产品特点分别与应用框架式与单体式结构设计对比分析，寻找其多元性系统性的关系，根据对比结果评估其应用的对应情况，见表格1。从上表对比可见，框架式结构理念对于LLPC产品的工业设计具有较好的优势，符合多个目标的要求，此对比情况对于产品开发初期的规划与设计定位具有重要的指导作用。
5设计过程验证———框架式结构的应用过程
基于多目标体系的构建，我们综合了相关的产品设计方法，应用该结构形式对LLPC产品进行了工业设计的过程应用，进一步验证其作用，以多个目标为导向，我们应用了功能定量优化设计、人机交互设计、外观特征造型设计、计算机辅助设计等多种设计方法，研究过程包括:(1)产品规划设计初期，我们对所需完成的工作作出一个计划性安排，流程的规划主要包括:功能定量优化法优化功能分区与结构机构———基于结构优化的框架搭接———基于布局方案与品牌形象外化的外观造型设计———基于装配与维护的细节设计———基于计算机辅助评价方法———基于基础零件标准化的生产监控。(2)产品结构机构设计在LLPC产品设计前期，以整体性目标导向，导入框架式理念，对产品进行模块化布局设计，根据优化的模块方案，进行了产品框架结构与机构的设计，设计结果见图2。(3)外观创意设计完成产品整体框架构建后，以外观品质、易用性目标导向，导入生产方式与框架式特指进行外观创意设计。主要完成内容有外观造型的风格化、色彩方案、人机界面、观察门的开合方式等。其中重点是在框架范围内根据合理的人机关系进行功能细化的设计;然后根据生产方式及产品风格进行外观造型特征营造设计，设计结果如图3所示。(4)零件标准化完成外观方案设计及三维数据建立后，则进行结构设计阶段。考虑到产品装配过程中涉及到较多的装配位置及装配误差问题，以可靠性目标导向，基于简化原则。结构零件中的连接零件采用统一标准设计，仅在链接孔位预留装配余地，大大减少了零件数量简化了生产工序与装配流程。连接零件的设计采用可调式设计方案，装配时可根据零件尺寸误差进行局部调整。(5)三维数据的评估完成LLPC产品整体外观结构数据构建后，即可基于计算机辅助软件进行零件装配，图4所示，装配的顺序应根据零件的重要性与尺寸从大到小分别装配。完成产品整体零件模拟装配后即可进行结构分析与装配干涉分析，以验证数据的可靠性与可行性。分析检查过程中，如发现零件的干涉(装配过盈)，则根据零件的重要性进行逐级调整参数。(6)设计完成的产品实物将生产完成的产品结构、外观零件根据预先设计的装配流程进行装配工装。完成装配的产品实物如图5所示，最后根据产品实物进行人机操作验证，见图6。根据系列设计方法的指导与辅助，完成了多目标导向的框架式结构在LLPC产品工业设计中的应用研究与实践，有效验证了多目标作用的效果与框架式结构在大型产品机床设备中的应用设计可行性。
6结束语
设计方法范文5
关键词 现代设计方法 改革 探究式教学
中图分类号：G424 文献标识码：A
0 前言
现代设计方法课程是我校机械设计制造及其自动化专业的专业课，是一门综合性课程，它融汇了当今科学技术的精华，涵盖了基础学科、计算机及机械学科的大部分内容，与各相关学科紧密相联。现代设计方法课程的特点是设计方法种类繁多、理论性很强，部分基础理论知识复杂且抽象，涉及到高等数学、工程数学、机械制图、数学建模、数值分析、
美学法则等基础及专业知识。①②根据本课程内容的特点，如果单纯运用板书教学方法，学生会感到枯燥乏味，失去学习的兴趣；多媒体教学虽然具有传递的信息量大、生动、形象直观及便于理解的优点，但是仍不能使学生亲身感触到现代设计手段在实际产品设计过程中的显著优势。因而，有必要对现代设计方法的教学方法和手段进行全方位的改革，从而调动学生学习的积极性和主动性，提高学生应用现代设计方法解决实际工程问题的能力。
1 现代设计方法内容简介
（1）计算机辅助设计CAD。主要讲述现代CAD技术的内涵及主要研究内容；工程数据处理方法；计算机绘图基本原理及机械工程图的绘制。（2）计算机辅助工程CAE。主要讲述在现代设计方法中，对产品及其重要零部件进行力学分析及优化分析计算的有限元法。（3）机械优化设计。主要讲述借助于最优化数值计算方法在计算机上寻求工程最优方案的数值解法。（4）可靠性设计。主要讲述产品的可靠性指标及量值，对可靠性指标进行合理的分配，再把规定的可靠性指标设计到产品中去。
2 教学方法及手段改革探索
现代设计方法理论内容的整个教学过程以多媒体课件教学为主线，板书教学为辅助手段进行。每一独立授课环节的多媒体课件都是根据授课内容的具体特点采用不同表现形式进行制作，③并附之与讲解内容相关的成功案例。例如理论性较强的内容，多媒体课件的制作为纲领性的，具体内容讲解以板书为主，将所用到具体基础学科知识依据学生所用教材给予提示，具体到章节；实践性较强的内容，以实际应用案例为导向，实施启发性教学，④使现代设计概念先入为主，增强学生学习的能动性。为使学生能够充分理解消化所学知识，根据授课进度安排上机训练。利用比较教学法，将传统机械设计方法设计的减速器关键部件及整体模型用现代设计手段进行重现，比较二者的设计结果。
2.1 计算机辅助设计CAD阶段
（1）工程数据处理。播放精选的相关视频资料，使学生体会传统设计与现代设计过程中查询工程数据的不同手段和方法，从而理解对传统纸质记载的工程数据进行处理的必要性。选用机械设计课程设计中所用到的典型数表和线图，根据其不同特点采用不同方法进行工程数据处理，常用方法是程序化和建立工程数据库。课后安排上机练习，主要熟悉工程数据的各种处理方法。建议学生自由选择机械设计课程设计过程中曾用过的数表或线图进行处理，同学之间最好不要重复，以尽可能多地处理工程数据。所有结果留待后续设计使用。（2）关键零部件的三维模型建立。结合工程应用软件Solidworks讲述不同的产品建模方法，重点讲述特征建模方法。上机练习时，同学们分成几个小组，尝试采用调用程序或检索数据库的方法进行齿轮和轴的几何尺寸设计。设计过程中及时发现工程数据处理结果的不合理及不正确性并进行修改。
2.2 计算机辅助工程CAE阶段
有限元基本理论部分涉及大量高等数学公式的推导，知识点比较分散、零碎，学生听课时感觉枯燥、乏味，不感兴趣，不利于集中注意力。因而，该部分内容的讲解主要注重关键问题的处理方法，对于繁琐的公式推导仅给予简单的处理说明，并给出具体参考资料让学生课下参阅。本章内容主要包括结构离散化、单元分析、整体分析及后续结果处理。每一个知识环节讲解完毕，通过上机训练，利用Ansys软件进行演示，将理论知识与实际应用结合起来。
上机练习课时，学生练习使用Ansys应用软件，将设计过的齿轮和轴等减速器的关键零部件进行应力、应变及变形分析。
2.3 机械优化设计阶段
传统产品设计过程中，为保证产品能满足使用及寿命要求，关键零部件的设计和选用会在强度、刚度和寿命等方面有冗余，最终导致产品整体尺寸大，体积重，从而造成材料浪费。采用机械优化设计的思想可以使产品在满足使用要求的同时，具有最优的结构尺寸，从而减小产品总体额尺寸、降低产品的重量，达到节省使用空间、节约材料和降低产品成本的目的。
结合实例讲解优化设计数学模型的建立、最优化求解方法的选择及问题的求解步骤。通过上机练习，采用机械优化设计思想设计斜齿轮减速器的关键零部件，并以减速器中心距最小为目标，进行减速器的优化设计。
2.4 可靠性设计阶段
在产品设计过程中，为消除产品可能存在的潜在缺陷和薄弱环节，防止产品使用过程中发生故障，采用可靠性设计知识进行产品设计，以确保产品满足规定的固有可靠性要求。可靠性设计是可靠性工程的重要组成部分，是实现产品固有可靠性要求的最关键的环节，是在可靠性分析的基础上通过制定和贯彻可靠性设计准则来实现的。
讲解可靠性的相关知识，结合实例讲解可靠性模型的建立，使学生掌握把规的可靠性指标值直接设计到零件中去，使它们能够保证可靠性指标值的实现。
3 创新设计能力培养
常规机械设计方法是依据力学和数学建立的理论公式和经验公式为先导，以实践经验为基础，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和编写设计说明的过程。现代设计方法强调以计算机为工具，以工程软件为基础，运用现代设计理念进行的机械设计。机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术知识，进行创新构思、设计出具有新颖性、创造性及实用性机械产品的一种实践活动。
在讲授现代设计方法的同时，使学生了解现代设计手段和技术的发展使产品设计过程更方便、快捷、高效，但常规设计仍然是最基本的设计方法，是机械设计课程的根本内容。关键是要能够将所学习的新手段、新方法应用于实际工程领域，进行产品创新设计。结合大学生学术科技活动，进一步加强学生创新设计能力的培养。
4 结论
针对不同类型的知识采用不同的授课方法，多媒体演示与实际操作及训练相结合，具体内容讲解过程中，穿插实际应用案例，采用探究式教学方法进行讲解。将采用传统设计方法已经完成的减速器设计贯穿于现代设计方法的整个教学过程，在学习现代设计基本理论的同时进行实际应用训练。在熟知的减速器设计过程中，使学生对现代设计的理论、思想、手段和方法有所掌握，增强学生对新知识的渴求，利于激发学生学习的兴趣、提高学习积极性及能动性。
中国交通教育研究会项目：交教研1202-78；山东交通学院教育研究课题与教学改革资助项目
注释
① 钟志华，周彦伟.现代设计方法[M].武汉：武汉理工大学出版社，2007.
② 曹金榜.现代设计技术与机械产品[M].北京：机械工业出版社，1987.
设计方法范文6
【关键词】机械设计；现代设计；传统设计
机械设计是根据产品的使用要求对机械产品的结构、运动形式、工作原理、方式等进行分析、计算和设计并将这些方法应用到具体的设计过程的方法。传统的机械设计方法也称常规机械设计方法，是需要设计人员去检索资料、手工计算和绘图，设计周期长，设计质量不高的产品设计方法。随着科学科学技术的发展，产品迅速的更新换代，传统的机械设计方法已不能满足机械设计人员的设计要求，这就提出了现代机械设计方法。现代机械设计方法是对传统机械设计方法的完善和改变，它以发展并完善设计理论、改进产品的设计方法、提高设计产品的质量和缩短设计周期为目标为宗旨，包含了创造性设计方法、系统分析设计方法、优化设计方法、有限元分析方法、反求工程设计等。
1.传统机械设计方法与现代机械设计方法
传统机械设计的方法是以设计人员对于所设计产品的理论认知和工作经验为基础而进行静态、直觉的设计。（1）产品的理论认知来自于长期的设计经验和实验结果，是固定不变的。但现实社会往往是复杂多变的，这就存在设计出的产品考虑不全面，存在安全隐患，我们用安全系数来概述。如果选择的安全系数过大，则投入产品的资金就会增加，成本增加；如果选择的安全系数过小，则在保证产品的安全性方面很难做到。（2）工作经验是设计人员根据所设计产品已经存在的设计过程和经验公式，或设计人员本身的设计思路与同类或者相似产品的设计方法进行类比。随着不断提高的产品技术含量，设计体系变的越来越复杂，传统的机械设计方法已不能满足产品的更新速度和市场的需求。
以思维科学、设计理论系统工程为基础，计算机为工具的现代机械设计方法出现了。与传统机械设计方法相比，现代机械设计方法是动态，科学的。现代机械设计方法设计出的产品比传统机械设计方法所设计出的产品在质量上更可靠、更安全，在外观上更自然、更吸引人，在总体功能上更人性化。显然，现代机械设计方法具有很多传统机械设计方法不能比的特点：（1）随着社会的发展，产品的更新换代很快，设计人员要不断的改善旧产品推出新产品。而在新产品的开发过程中，被动的传统机械设计方法已不能满足要求，需要主动性比较强的现代机械设计方法来适应。（2）现代社会的消费群体在追求先进产品的同时还要求产品的绿色环保性。传统的机械设计方法追求的是产品本身的质量和预定功能，而现代机械设计方法在追求产品预定性能的基础上还要考虑产品在原料的选取、工件的加工、产品的装配、产品的使用到产品的报废回收都需要考虑和环境的关系，保证产品的绿色性。（3）传统机械设计方法一般先根据设计思路制定出第一套方案并做出样机，然后对样机进行试验、评定并且不断的修改直到满意而形成第二套方案，期间耗费高、时间周期长。现代机械设计方法依据各种既定的条件，综合运用优化设计的方法，借助计算机软件设计仿真出产品，设计周期短，耗资低。
2.现代机械设计方法
现代机械设计方法实际上是把科学方法论运用到机械设计当中，它是以设计出的产品为目标的一系列设计方法和先进技术手段的完美结合。现代机械设计方法在不断的完善和改变中，但它以发展并完善设计理论、改进产品的设计方法、提高设计产品的质量和缩短设计周期为目标的宗旨是不会改变的。经归纳总结现代机械设计方法有创造性设计方法、系统分析设计方法、优化设计方法、有限元分析方法、反求工程设计等。
2.1系统分析设计方法
传统的分析设计方法一般是把要设计的对象分成独立的几部分来分别进行研究。因为各个部分的研究人员不能及时交流，导致所设计对象的各个部分是独立的，所以得出的结论往往是片面的、不完整的。现代系统分析设计方法把所设计的对象看成是一个完整的系统，用系统工程的方法来进行研究，并且在寻求最佳的设计方案时还要考虑产品或系统的制造过程和运行情况。即系统分析设计应同时考虑系统的开发、系统的制造和系统的运行这三个部分，只有这样才能验证出产品的设计效果。
2.2优化设计方法
现代化的优化设计方法已不再是传统的那种根据设计人员的经验或直观想法来确定结构方案，也不是再满足所设计产品要求的前提下，先确定设计方案再根据安全准则对产品的强度、刚度和寿命等分析计算，然后确定产品的尺寸等；而是不仅要考虑产品结构设计还要同时考虑产品的运输和产品的流通等各个方面。现代机械优化设计方法包含建立优化设计的数学模型和选择恰当的优化设计的方法。因为优化设计方法是根据在寻求数学模型的解决方法时得到产品解决的最优方案，所以设计人员要根据所设计产品的要求建立相应的数学模型，而数学模型一旦建立后，机械问题就变成了一个数学问题。设计人员根据数学模型的特点选择合适的优化设计方法，然后借助计算机软件等工具求出数学解，然后把求出的解应用到机械产品中，满足产品设计的要求。
2.3有限元分析方法
有限元分析方法是随着计算机的发展而迅速发展起来的一种现代化设计计算方法，它首先是应用在连续力学领域的数值分析方法，随后随着计算机的快速发展而扩展到热、磁等连续性分析领域。有限元分析方法的原理是将要分析的产品划分为有限的、独立而又相互联结的部分，这些部分一般都是常见的形状，比如在有限元分析软件ANSYS中，被分析的产品如果是平面则最好划分为四边形，如果是立体则最好划分为六面体。划分好单元后设计人员需要确定所分析产品的各个变量，然后建立单元函数进行单元求解，最后联立单元方程求解。概括起来说有限元分析方法可以分为三个阶段：前处理阶段是建立有限元模型并进行网格划分；处理阶段是进行参数的确定和单元的计算；后处理阶段是提取分析结果，得出结论。
2.4反求工程设计
反求工程也称为逆向工程，它是以先进的产品为研究对象，通过现代设计方法进行研究分析，探索并掌握产品应用的先进技术，然后设计出同类的先进产品的一系列方法和技术的总称。我国是制造业大国而非制造业强国，要想达到制造业强国关键是人才和技术，外国有很多机械设计方法和技术领先于我们，但他们对我国采取封锁的政策。研究表明运用反求工程设计掌握先进产品的关键技术可以使设计人员的研究周期缩短百分a之四十以上，极大的提高了设计速度。可见研究反求工程设计对我国的技术发展有很重要的意义。一个先进成熟的产品，要在了解掌握原设计的基础上设计出同类有竞争性的新产品也是有一定的难度的，所以反求工程是一种先被动后主动的创造性活动，并非产品设计的逆过程。
