1、教材：教材：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法梅順齊梅順齊 華中科技大學(xué)出版社華中科技大學(xué)出版社 2009優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì) 何忠保何忠保 吉林大學(xué)出版社吉林大學(xué)出版社 2005參考書：參考書：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法王安麟王安麟 華中科技大學(xué)出版社華中科技大學(xué)出版社 2010最優(yōu)化理論與算法最優(yōu)化理論與算法陳寶林陳寶林 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社 2005常用算法程序集常用算法程序集徐士良徐士良 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社 2004課程目的：課程目的： 起到為有關(guān)專業(yè)課提供現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法手段的作用起到為有關(guān)專業(yè)課提供現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法手段的作用教學(xué)基本要求：教學(xué)基本要求： 1. 了解常用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的基本

2、原理及用途。了解常用的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的基本原理及用途。 2. 在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面受到一定的訓(xùn)煉，掌握必要的軟件應(yīng)在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面受到一定的訓(xùn)煉，掌握必要的軟件應(yīng)用技術(shù)；培養(yǎng)解決專業(yè)設(shè)計(jì)研究的能力，為學(xué)習(xí)專業(yè)課準(zhǔn)備用技術(shù)；培養(yǎng)解決專業(yè)設(shè)計(jì)研究的能力，為學(xué)習(xí)專業(yè)課準(zhǔn)備技術(shù)基礎(chǔ)。技術(shù)基礎(chǔ)。于光遠(yuǎn)：設(shè)計(jì)設(shè)想于光遠(yuǎn)：設(shè)計(jì)設(shè)想+計(jì)算計(jì)算010203040506070設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備生產(chǎn)準(zhǔn)備與加工與加工原材料與原材料與外購件的采購?fù)赓徏牟少徆芾砗弯N售管理和銷售對(duì)成本的影響對(duì)成本的影響所需的工時(shí)成本所需的工時(shí)成本直覺設(shè)計(jì)直覺設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì) 17世紀(jì)世紀(jì) 20世紀(jì)

3、初世紀(jì)初 20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代 1)1)直覺設(shè)計(jì)階段直覺設(shè)計(jì)階段 從自然現(xiàn)象中直接得到啟示，或憑人的從自然現(xiàn)象中直接得到啟示，或憑人的直觀感覺來設(shè)計(jì)制作工具。直觀感覺來設(shè)計(jì)制作工具。 2)2)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段 有經(jīng)驗(yàn)的人將自己的經(jīng)驗(yàn)或構(gòu)思用圖紙有經(jīng)驗(yàn)的人將自己的經(jīng)驗(yàn)或構(gòu)思用圖紙表達(dá)出來，然后根據(jù)圖紙組織生產(chǎn)。表達(dá)出來，然后根據(jù)圖紙組織生產(chǎn)。 3)3)半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段半理論半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段 以理論計(jì)算和長(zhǎng)期設(shè)計(jì)實(shí)踐形以理論計(jì)算和長(zhǎng)期設(shè)計(jì)實(shí)踐形成的經(jīng)驗(yàn)、公式、圖標(biāo)、設(shè)計(jì)手冊(cè)等作為設(shè)計(jì)依據(jù)，通過經(jīng)驗(yàn)成的經(jīng)驗(yàn)、公式、圖標(biāo)、設(shè)計(jì)手冊(cè)等作為設(shè)計(jì)依據(jù)，通過經(jīng)驗(yàn)公式、近似系數(shù)或類比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)

4、。公式、近似系數(shù)或類比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4)4)現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段現(xiàn)代設(shè)計(jì)階段 設(shè)計(jì)工作實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化和精密計(jì)算。設(shè)計(jì)工作實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化和精密計(jì)算。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不僅考慮產(chǎn)品本身，還要考慮對(duì)系統(tǒng)和環(huán)同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)不僅考慮產(chǎn)品本身，還要考慮對(duì)系統(tǒng)和環(huán)境的影響；不僅考慮技術(shù)領(lǐng)域，還要考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素；境的影響；不僅考慮技術(shù)領(lǐng)域，還要考慮社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素；不僅考慮當(dāng)前，還要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。不僅考慮當(dāng)前，還要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。 系統(tǒng)性：系統(tǒng)性：現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法是邏輯的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。方法是邏輯的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是經(jīng)驗(yàn)的、類比的設(shè)計(jì)方法。方法是經(jīng)驗(yàn)的、類比的設(shè)計(jì)方法。 社會(huì)性

5、：社會(huì)性：現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)開發(fā)新產(chǎn)品的整個(gè)過程，從產(chǎn)品的概念形成開發(fā)新產(chǎn)品的整個(gè)過程，從產(chǎn)品的概念形成到報(bào)廢處理的全壽命周期中的所有問題，都要以面向社會(huì)、面向到報(bào)廢處理的全壽命周期中的所有問題，都要以面向社會(huì)、面向市場(chǎng)為指導(dǎo)思想全面考慮解決。市場(chǎng)為指導(dǎo)思想全面考慮解決。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是由專業(yè)技術(shù)主管指導(dǎo)是由專業(yè)技術(shù)主管指導(dǎo)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中注意技術(shù)性，設(shè)計(jì)試制后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析、成本設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中注意技術(shù)性，設(shè)計(jì)試制后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析、成本核算，很少考慮社會(huì)問題。核算，很少考慮社會(huì)問題。 創(chuàng)造性：創(chuàng)造性：現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)激勵(lì)創(chuàng)造沖動(dòng)，突出創(chuàng)新意識(shí)。強(qiáng)調(diào)激勵(lì)創(chuàng)造沖動(dòng)，突出創(chuàng)新意識(shí)。傳統(tǒng)設(shè)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)

6、強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)類比、直接主觀的決策。強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)類比、直接主觀的決策。 最優(yōu)化：最優(yōu)化：現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)重視綜合集成，在性能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、制造重視綜合集成，在性能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、制造工藝、使用、環(huán)境等各種約束條件下，和廣泛的學(xué)科領(lǐng)域之間，工藝、使用、環(huán)境等各種約束條件下，和廣泛的學(xué)科領(lǐng)域之間，通過計(jì)算機(jī)以高效率綜合集成最新科技成果，尋求最優(yōu)方案和參通過計(jì)算機(jī)以高效率綜合集成最新科技成果，尋求最優(yōu)方案和參數(shù)。數(shù)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于自然優(yōu)化，難以對(duì)多變量系統(tǒng)在廣泛的影響因?qū)儆谧匀粌?yōu)化，難以對(duì)多變量系統(tǒng)在廣泛的影響因素下進(jìn)行定量?jī)?yōu)化。素下進(jìn)行定量?jī)?yōu)化。 動(dòng)態(tài)化：動(dòng)態(tài)化：現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，考慮

7、載荷譜、負(fù)載率在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，考慮載荷譜、負(fù)載率等隨機(jī)變量，進(jìn)行動(dòng)態(tài)多變量最優(yōu)化。等隨機(jī)變量，進(jìn)行動(dòng)態(tài)多變量最優(yōu)化。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)以靜態(tài)分析和少以靜態(tài)分析和少變量為主，將載荷、應(yīng)力等因素作集中處理，由此考慮安全系數(shù)，變量為主，將載荷、應(yīng)力等因素作集中處理，由此考慮安全系數(shù)，與實(shí)際工況相差較遠(yuǎn)。與實(shí)際工況相差較遠(yuǎn)。 宜人性：宜人性：現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的實(shí)用性、外觀質(zhì)量的強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的實(shí)用性、外觀質(zhì)量的美觀性、藝術(shù)性、時(shí)代性、在保證產(chǎn)品物質(zhì)功能的前提下，要求美觀性、藝術(shù)性、時(shí)代性、在保證產(chǎn)品物質(zhì)功能的前提下，要求對(duì)用戶產(chǎn)生新穎舒暢等精神功能。對(duì)用戶產(chǎn)生新穎舒暢等精神功能。傳

8、統(tǒng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的物質(zhì)功能，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的物質(zhì)功能，忽視或不能全面考慮精神功能。忽視或不能全面考慮精神功能。 智能化：智能化：現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)在已認(rèn)識(shí)的人的思維規(guī)律基礎(chǔ)上，以計(jì)算在已認(rèn)識(shí)的人的思維規(guī)律基礎(chǔ)上，以計(jì)算機(jī)為主模仿人的智能活動(dòng)，能夠設(shè)計(jì)出高度智能化的產(chǎn)品。機(jī)為主模仿人的智能活動(dòng)，能夠設(shè)計(jì)出高度智能化的產(chǎn)品。傳統(tǒng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)在局部上自發(fā)地運(yùn)用了某些仿生規(guī)律，但很難達(dá)到高度智能在局部上自發(fā)地運(yùn)用了某些仿生規(guī)律，但很難達(dá)到高度智能化的要求?；囊?。 CACA化：化：現(xiàn)代設(shè)計(jì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)廣泛使用計(jì)算機(jī)使設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、制造、廣泛使用計(jì)算機(jī)使設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、制造、改進(jìn)一體化，大大提高設(shè)計(jì)精

9、度、穩(wěn)定性和效率，修改也極為方改進(jìn)一體化，大大提高設(shè)計(jì)精度、穩(wěn)定性和效率，修改也極為方便。便。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是人工計(jì)算繪圖。是人工計(jì)算繪圖。傳統(tǒng)傳統(tǒng)現(xiàn)代現(xiàn)代開發(fā)性設(shè)計(jì)：開發(fā)性設(shè)計(jì)：應(yīng)用可行的新技術(shù)，創(chuàng)新構(gòu)思，設(shè)計(jì)應(yīng)用可行的新技術(shù)，創(chuàng)新構(gòu)思，設(shè)計(jì)工作原理和功能結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的產(chǎn)品，或趕超先進(jìn)水平，工作原理和功能結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的產(chǎn)品，或趕超先進(jìn)水平，或適應(yīng)政策要求，或避開市場(chǎng)熱點(diǎn)開發(fā)有特色的冷門或適應(yīng)政策要求，或避開市場(chǎng)熱點(diǎn)開發(fā)有特色的冷門產(chǎn)品。效益高、風(fēng)險(xiǎn)大。產(chǎn)品。效益高、風(fēng)險(xiǎn)大。適應(yīng)性設(shè)計(jì)：適應(yīng)性設(shè)計(jì)：工作原理方案保持不變，變更局部或工作原理方案保持不變，變更局部或增設(shè)部件，加強(qiáng)輔助功能。增設(shè)部件，加強(qiáng)

10、輔助功能。變型設(shè)計(jì)：變型設(shè)計(jì)：工作原理和功能結(jié)構(gòu)不變，變更現(xiàn)有產(chǎn)工作原理和功能結(jié)構(gòu)不變，變更現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置和尺寸，改進(jìn)材料工藝。品結(jié)構(gòu)配置和尺寸，改進(jìn)材料工藝。 產(chǎn)品規(guī)劃階段產(chǎn)品規(guī)劃階段 產(chǎn)品規(guī)劃、明確設(shè)計(jì)任務(wù)就是決策開發(fā)新產(chǎn)品，為新技術(shù)系產(chǎn)品規(guī)劃、明確設(shè)計(jì)任務(wù)就是決策開發(fā)新產(chǎn)品，為新技術(shù)系統(tǒng)設(shè)定技術(shù)過程和邊界，是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。要在統(tǒng)設(shè)定技術(shù)過程和邊界，是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。要在集約信息集約信息、調(diào)研預(yù)測(cè)調(diào)研預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，識(shí)別社會(huì)的真正需求，進(jìn)行可行性分析，的基礎(chǔ)上，識(shí)別社會(huì)的真正需求，進(jìn)行可行性分析，提出可行性報(bào)告和合理的設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng)目表。提出可行性報(bào)告和合理的設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)參數(shù)

11、項(xiàng)目表。 原理方案設(shè)計(jì)階段原理方案設(shè)計(jì)階段 是指新產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)。用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法將確定了的新是指新產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)。用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法將確定了的新產(chǎn)品總功能按層次分解為分功能直到功能元。用形態(tài)學(xué)矩陣來產(chǎn)品總功能按層次分解為分功能直到功能元。用形態(tài)學(xué)矩陣來組合按不同方法求得的各功能元的多個(gè)解，得到技術(shù)系統(tǒng)的多組合按不同方法求得的各功能元的多個(gè)解，得到技術(shù)系統(tǒng)的多個(gè)個(gè)功能原理解功能原理解。經(jīng)過必要的原理試驗(yàn)，通過評(píng)價(jià)決策，尋求其。經(jīng)過必要的原理試驗(yàn)，通過評(píng)價(jià)決策，尋求其中的最優(yōu)解即新產(chǎn)品的最優(yōu)原理方案，列表給出原理參數(shù)，并中的最優(yōu)解即新產(chǎn)品的最優(yōu)原理方案，列表給出原理參數(shù)，并作出新產(chǎn)品的功能原理

12、方案圖。作出新產(chǎn)品的功能原理方案圖。 技術(shù)設(shè)計(jì)階段技術(shù)設(shè)計(jì)階段 技術(shù)設(shè)計(jì)是把新產(chǎn)品的最優(yōu)原理方案具體化。技術(shù)設(shè)計(jì)是把新產(chǎn)品的最優(yōu)原理方案具體化。首先首先是總體設(shè)是總體設(shè)計(jì)，按照計(jì)，按照人人機(jī)機(jī)環(huán)境環(huán)境社會(huì)社會(huì)的合理要求，對(duì)產(chǎn)品各部的合理要求，對(duì)產(chǎn)品各部分的位置、運(yùn)動(dòng)、控制等進(jìn)行總體布局。分的位置、運(yùn)動(dòng)、控制等進(jìn)行總體布局。然后然后分為同時(shí)進(jìn)行的分為同時(shí)進(jìn)行的實(shí)用化設(shè)計(jì)實(shí)用化設(shè)計(jì)和和商品化設(shè)計(jì)商品化設(shè)計(jì)兩條設(shè)計(jì)路線，分別經(jīng)過兩條設(shè)計(jì)路線，分別經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和和造型設(shè)計(jì)造型設(shè)計(jì)得到若干個(gè)結(jié)構(gòu)方案和外觀方案。分別經(jīng)過試驗(yàn)和評(píng)得到若干個(gè)結(jié)構(gòu)方案和外觀方案。分別經(jīng)過試驗(yàn)和評(píng)價(jià)，得到價(jià)，得到最優(yōu)結(jié)構(gòu)

13、方案最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案和和最優(yōu)造型方案最優(yōu)造型方案。最后分別得出結(jié)構(gòu)設(shè)。最后分別得出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)條件、總體布置草圖、結(jié)構(gòu)裝配草圖和造型設(shè)計(jì)技術(shù)條計(jì)技術(shù)條件、總體布置草圖、結(jié)構(gòu)裝配草圖和造型設(shè)計(jì)技術(shù)條件、總體效果草圖、外觀構(gòu)思模型。件、總體效果草圖、外觀構(gòu)思模型。 施工設(shè)計(jì)階段施工設(shè)計(jì)階段 施工設(shè)計(jì)是把技術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)果變成施工的技術(shù)文件。一般來施工設(shè)計(jì)是把技術(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)果變成施工的技術(shù)文件。一般來說，要完成零件工作圖、部件裝配圖、造型效果圖、設(shè)計(jì)和使說，要完成零件工作圖、部件裝配圖、造型效果圖、設(shè)計(jì)和使用說明書、設(shè)計(jì)和工藝文件等。用說明書、設(shè)計(jì)和工藝文件等。表表1-4 1-4 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般進(jìn)程機(jī)械產(chǎn)品

14、設(shè)計(jì)一般進(jìn)程信息集約信息集約可行性報(bào)告、設(shè)計(jì)要求項(xiàng)目表可行性報(bào)告、設(shè)計(jì)要求項(xiàng)目表產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)預(yù)測(cè)調(diào)研預(yù)測(cè)調(diào)研可行性分析可行性分析明確任務(wù)要求明確任務(wù)要求總功能分析總功能分析原理參數(shù)表、方案原理圖原理參數(shù)表、方案原理圖功能分解功能分解功能載體組合功能載體組合功能原理方案功能原理方案( (多個(gè)多個(gè)) )功能元求解功能元求解原理試驗(yàn)原理試驗(yàn)評(píng)價(jià)決策評(píng)價(jià)決策最優(yōu)原理方案最優(yōu)原理方案結(jié)構(gòu)方案結(jié)構(gòu)方案( (多個(gè)多個(gè)) )結(jié)構(gòu)價(jià)值分析結(jié)構(gòu)價(jià)值分析試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)試驗(yàn)總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造型設(shè)計(jì)造型設(shè)計(jì)造型價(jià)值分析造型價(jià)值分析外觀方案外觀方案( (多個(gè)多個(gè)) )評(píng)價(jià)決策評(píng)價(jià)決策評(píng)價(jià)

15、決策評(píng)價(jià)決策最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)造型方案最優(yōu)造型方案最優(yōu)技術(shù)設(shè)計(jì)方案最優(yōu)技術(shù)設(shè)計(jì)方案總體布置圖、裝配總體布置圖、裝配草圖、技術(shù)文件草圖、技術(shù)文件總體效果圖、總體效果圖、外觀效果模型外觀效果模型零件工作圖零件工作圖外觀件加工工藝、外觀件加工工藝、面飾工藝規(guī)程面飾工藝規(guī)程部件裝配圖部件裝配圖效果圖、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)效果圖、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)文件技術(shù)文件造型工藝文件造型工藝文件試制試制修改修改批量生產(chǎn)批量生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)技術(shù)服務(wù)用戶訪問用戶訪問波音波音777飛機(jī)飛機(jī)神經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的比較神經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的比較BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖中板斷面平均溫度中板斷面平均溫度9、 傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)模式是串行串行的：產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)計(jì)劃調(diào)度生產(chǎn)制造。設(shè)計(jì)工程師與制造工程師之間互相不了解，互相不交往，中間有如隔了一堵墻，效率低下。 并行工程并