功能论的设计方法全解课件.ppt

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1、设计内涵,功能设计方法就是将设计对象视为一个技术系统，用抽象的方法分析其总的功能，并把实现总功能的低一级功能（分功能）加以分析，进而寻求实现各分功能的技术途径（或称技术效应、技术原理等）。,信息流可以是各种测量值、输入指令、图像、数据等能量流可以是机械能、电能、热能、光能等，通过设计对象进行能量的转换。输入的物料流可以是气体、液体或固体，如原材料、毛坯等，设计对象要对其进行混合、分离、移动等变化，输出的是变化后的物料。,功能创新设计方法的步骤：1、首先是认识总功能。无论是新产品的开发设计还是老产品的改进设计，都有一个明确的设计任务，对设计对象有一个定性或是定量的描述，由此可明确设计目标。2、其

2、次对总功能进行分解，把总功能分成若干分功能，分功能还可以进一步分解。（形成功能树）一个设计对象一般不可能用一个技术原理就可以满足总功能，总是有一些子系统完成各个分功能，这些分功能按照一定的逻辑关系连起来来满足总功能，所以对总功能的分解是必不可少的。但功能的分解也不必过细，一般以能找到实现该分功能的技术途径为宜，过细会大大增加不必要的工作量。,3、寻找各分功能实现的技术途径。设计者可以查阅各种参考文献，如技术手册、设计原理方案目录、专利等，尤其是要寻找一些新颖、独特的实现方法。4、对各种技术途径进行排列组合，优选出最佳的技术原理方案。（采用形态学矩阵）实现分功能的各种技术途径的排列组合就是可能的

3、原理方案，这种组合方案数量很多，但其中许多可能是不可行的，首先要判断各种技术途径间是否相容，可以排除不相容的组合。再次对相容的方案进行可行性评价，优选出最佳方案。5、原理方案的具体化。,功能创新设计方法的优点：1、从设计对象本身转向以功能为中心，打破原有的结构限制。2、利于克服思维定势，开拓思维，推陈出新，创新设计。3、排除不必要功能，降低成本。4、功能单元与造型单元构造相结合，提供一种造型设计新思路。,一、评价目标树,工程设计的各个阶段，对多种方案都要进行评价决策，逐步优化。评价目标一般有三个方面。,3、社会目标 国家政策、国际惯例、资源、节能、环境污染等。,具体的评价目标一般6-10项，过

4、多可能影响主要功能目标。,评价与决策方法,1、技术目标 技术性能、工艺性、可靠性、自动化程度等。,2、经济目标 成本、利润、投资额、回报率、市场寿命等。,为比较各目标的重要程度，定量评价时要设加权系数。一般各加权系数qi 1，而qi=1。总目标为b，一阶子目标为b1，b2，二阶子目标为b11，b12，b21，b22，。依此类推。加权系数也有一阶加权系数q1，q2，二阶加权系数q11，q12，q21，q22，。子目标加权系数之和等于上一级目标的加权系数。评价目标树如下图所示P31。,根据经验人为地确定各评价目标的加权系数,第四节 评分法,确定评分标准（5分制或10分制）,进行集体评分,统计总分（

5、分值相加法、分值相乘法、均值法、相对法、加权计分法）,第三章 评价与决策方法,评分法一般用5分制，以0 5分表示。对应中间值可用直线插入法求得。,A、B、C三种电池的主要性能目标见下表，试评价决策出较好的电池。,例1:,第三章 评价与决策方法,解：评价目标树见下图。,评分线图,第三章 评价与决策方法,求出各方案的相应分值列于下表,评价结果：方案A各种总分均为最高，为最优方案。但成本较高，应采取措施降低成本。,技术经济评价法,对方案进行技术评价求方案的技术价,一、技术评价,确定评价目标,确定评价指标,技术价总评,确定各对象的技术价,理想方案技术价=1,可选方案技术价=0.65,第三章 评价与决策

6、方法,二、经济评价,对方案进行经济评价求方案的经济价,H 实际制造成本，包括材料费、工资 费、管理费等（估算值）,H2允许制造成本（市场最低价格）,H1理想制造成本（=0.7 H2）,理想方案经济价=1,可行方案经济价=0.7,第三章 评价与决策方法,1 求总价值,三、技术经济综合评价,第三章 评价与决策方法,2 作优度图,可选方案,第三章 评价与决策方法,四、技术经济综合评价步骤,高速专用磨床的主轴前支承有三排深沟球轴承、三瓦液体动压轴承和球面液体静压轴承三种方案。已知各方案的技术指标b1i、W2i、W3i及加权系数qi 如图所示，和各方案的生产成本Hi 及理想成本HI，试评价决策出较好方案

7、。,例 2：,解：,下图为技术评价目标树及加权系数。,第三章 评价与决策方法,技术评价目标树,第三章 评价与决策方法,三种轴承的技术评价结果如下表。,5分制，bmax=5,三种轴承的经济评价如下表,三方案的相对价W分别为:,优度图如图所示,评价决策准备采用滚动轴承方案，要求进一步提高技术水平。,一、评价的内容,技术评价：性能指标、可靠性、有效性、安全性、操作性、保养性、能源消耗等,经济评价：成本、利润、实施费用、经营周期（方案的适用周期）、资金回收期等,社会评价：政策、环保、资源利用等等,三 评价与决策方法,工程设计的各个阶段，对多种方案都要进行决策评价，逐步优化，评价目标一般包含三个方面,第

8、二节功能创新的设计方法功能创新的设计方法主要包括功能定义、功能分类、功能整理和功能评价等。功能定义：用准确简明的语言给设计对象及其各组成部分的功能下定义，说明功能的实质，限定功能的范围。,任何设计对象，都有许多的组成要素。这些组成要素在设计对象中各执行一定的功能，各部分相辅相成，共同完成设计对象的总功能。功能定义就由两部分组成：设计对象的总功能定义。设计对象的各组成要素的功能定义分功能定义。设计对象及其及其组成要素不一定具有一种功能，可能有两种或两种以上的功能，在给功能下定义时，就要从实际出发，有几项功能就下几项功能的定义。,功能定义,电冰箱的功能定义,保鲜食品,存放食品,致冷,保冷,温度控制

9、,总功能,各分功能,切削铅笔,夹紧铅笔,切削铅笔,存放笔屑,总功能,各分功能,削笔器的功能定义,功能定义,功能定义的目的：1、通过功能定义可以明确用户的需求，从以事物为中心转向以功能为中心。2、功能创新设计方法的一个特点在于能发现设计对象中不必要的功能，这主要是通过功能定义来做到的。3、功能定义有助于开拓设计思路，克服思维定势。4、便于进行下一步的功能评价。,功能定义,功能定义一般是用一个动词和一个名词来构成，名词称为是目的词，动词称为是手段词。其中的动词表明功能实现的手段、方法和途径。动词的选择要注意简练、准确，要利于打开思路，找出尽可能多的实现功能的方法，避免由于表达不清造成的含糊和误解，

10、以至于无法定出实现该功能的技术途径。空调的功能定义：调节温度降低温度动词的使用应尽可能抽象，它的选择要利于揭示该功能中最本质的东西。钻孔、打孔、加工孔哪个合适？设计一取核桃仁的工具，功能该如何定义？,功能定义,其中的名词要尽量具体，并是可测量的、可定量的。,功能定义,功能定义常用动词,功能定义,功能定义常用的动词和名词组合,功能定义,现代产品通常执行的不止一项功能，有的有几种功能，而有的可能有更多的功能。为了更清楚地了解产品的各项功能，我们有必要对功能进行区别和分类，从不同的角度出发，功能有着不同的分类方法。我们按设计对象的结构层次、功能的重要程度、功能的性质、用户的需求及功能的内在联系等进行

11、功能的分类。,功能分类,1、按设计对象的结构层次分类按设计对象的结构层次来分，可分为总功能和分功能。总功能是的实现是要通过下一级的分功能的实现来实现的，而下一级的分功能又要依靠它的下级分功能来实现，一直细分下去直到不再需要下一级功能做为手段为止。,功能分类,2、按功能的重要程度分：按功能的重要程度分可分为基本功能和辅助功能。基本功能是设计对象的主要功能，是必不可少的功能。基本功能是设计对象能满足用户需求的某种效能，是用户购买产品的直接原因，基本功能不同，设计对象的用途也就不同，失去了基本功能，设计对象就失去了存在的基础。如电视机的基本功能是显示图像，如果不能正常显示，就失去了使用价值。基本功能

12、可以不止一个。如全自动洗衣机就有洗涤、脱水、烘干等多种基本功能。数控机床有车削、铣削、镗削、钻等多种基本功能。日历手表有计时、计日、计星期三种基本功能。,功能分类,辅助功能是设计对象的次要的、附带的功能。它的主要作用是为了使基本功能更完善、或是为了更好地实现基本功能，使产品更有特色而添加的。没有辅助功能，产品并不会失去它的使用价值，适当添加必要的辅助功能可以使设计更完美，还可以增强产品的竞争优势。有时根据用户的需求，辅助功能也可以转化为基本功能。如音乐手机、摄像手机等，则是将音乐和摄像等辅助功能转化为基本功能。,功能分类,3、按功能的性质分：按功能的性质，功能可分为物质功能（使用功能）和精神功

13、能（美观功能）。物质功能是指设计对象的实际用途或使用价值，主要指设计对象能否满足人们在生理方面的需要，如产品的操作是否方便、能否提高工作效率，维修、运输是否方便、安全等。简单地说是指产品的实用性、安全性、可靠性、科学性等。精神功能是指由设计对象的外观造型或是由其物质功能本身所表现出的审美、象征、教育等功能，与使用者的精神感觉、主观意识有关的，满足人们心理需求的功能。,功能分类,物质功能,精神功能,技术功能,实用功能,环境功能,审美功能,象征功能,教育功能,性能、可靠性、安全性,操作、宜人、效能,人工自然、生存方式,集团、地位、个人身份的象征,陶冶情操、影响思想,造型美、色彩美、技术美等,产品功

14、能,功能分类,不同的设计对象，对于物质功能和精神功能的要求程度也不同一般有以下三种情况：第一种只要求具备物质功能，而不要求具备精神功能。这一种一般是处于人们的视野之外，不暴露于外面的、与人们的日常行为联系不大的，人们往往只关注其物质功能。如冰箱的压缩机、潜水泵等。第二种情况是只要求精神功能而不要求物质功能，它们与人的视觉和日常行为密切相关，如工艺品、室内装饰品、皇帝的龙椅、法院中法官的椅子等。第三种是物质功能和精神功能兼备。现代的大多数产品。,功能分类,4、按用户的要求分类：功能按照用户的要求可分为必要功能和不必要功能。必要功能就是用户承认的、需要并接受的功能。包括基本功能或辅助功能，可以是物

15、质功能或精神功能。用户不需要的、不承认的或是无法享用的就是不必要功能。,功能分类,5按功能的内在联系来分按功能的内在联系来分，功能可分为目的功能和手段功能，或者称为上位功能和下位功能。目的功能是一功能存在的目的。任何功能都有它存在的特定目的，最终的目的功能就是基本功能或辅助功能。任何目的都要通过一定手段才可以实现，对实现目的功能起手段作用的功能称为是手段功能。目的功能又称为上位功能，手段功能又称为下位功能。,功能分类,制作豆浆,旋转刀片,传递力矩,提供动力,基本功能,目的功能,手段功能,目的功能,手段功能,目的功能,手段功能,豆浆机的目的功能与手段功能,功能分类,功能整理功能整理就是对已经进行

16、了功能定义的研究对象，用系统的思想，分析各功能之间的内在联系，按照功能的逻辑体系编制功能系统图。以掌握必要功能，发现和消除不必要功能，补充不足的功能，并为“功能技术矩阵”的构造提供功能组成链。内在联系包括上下关系和并列关系。上下关系即功能之间的目的功能和手段功能的关系，并列关系指一个目的功能的实现需要二个或多个手段功能，这多个手段功能之间彼此独立，没有横向联系，各自发挥作用，构成并列关系。,保鲜食品,存放食品,致冷,保冷,温度控制,总功能,各分功能,目的功能,手段功能,将各功能按上下关系及并列关系建立起来的功能体系称为功能逻辑体系，把功能逻辑体系用图形表示出来，即将最上位功能（总功能）放在左边

17、，实现它的下位功能放在右边，并列关系的功能排在一列中，依次按上下关系和并列关系排列各功能，这样构建的图就称为功能系统图。,构建功能系统图的步骤,1、制作功能卡片。把设计对象及其各要素的功能一一编制成卡片，卡片上要注明要素的名称及其功能。2、选出基本功能和辅助功能。在构建功能图时，如果能从最上位功能，也就是基本功能或是辅助功能出发的话，容易找到功能系统图的骨架，按照内在联系进行构建。,3、明确各功能间的上、下及并列关系。确定基本功能后，通过提问“实现这个功能的手段是什么？”的方式，找到实现的手段功能，一直提问下去，直到最终的手段功能为止。也可以反过来问，“这个功能的目的是什么？”，一直追问到基本功能为止。对于辅助功能也采用同样的方式。4、做出功能系统图。将各功能按上下关系左右排布，并列关系上下排布的方式进行绘制，画出功能系统图。,