現(xiàn)代工程設(shè)計期末考試題庫前言現(xiàn)代工程設(shè)計是連接工程理論與實際應(yīng)用的橋梁，是培養(yǎng)工程技術(shù)人員創(chuàng)新能力、系統(tǒng)思維和實踐技能的核心課程。本題庫旨在全面考察學(xué)生對現(xiàn)代工程設(shè)計基本理論、方法、流程及關(guān)鍵技術(shù)的掌握程度，以及運(yùn)用這些知識解決實際工程問題的能力。題目類型多樣，覆蓋課程核心知識點，期望能為教學(xué)評估與學(xué)生復(fù)習(xí)提供有益參考。一、現(xiàn)代工程設(shè)計基礎(chǔ)理論與概念（一）簡答題1.請簡述現(xiàn)代工程設(shè)計的定義及其主要特點。與傳統(tǒng)工程設(shè)計相比，現(xiàn)代工程設(shè)計在哪些方面有顯著提升？2.闡述系統(tǒng)論思想在現(xiàn)代工程設(shè)計中的應(yīng)用，并舉例說明其重要性。3.什么是設(shè)計范式？請列舉至少兩種現(xiàn)代工程設(shè)計中常見的設(shè)計范式，并簡要說明其內(nèi)涵。4.工程設(shè)計中的“需求分析”階段主要任務(wù)是什么？如何確保所獲取的需求是全面、準(zhǔn)確且可實現(xiàn)的？5.簡述功能分解在產(chǎn)品設(shè)計中的作用，以及在進(jìn)行功能分解時應(yīng)遵循的基本原則。（二）論述題1.結(jié)合實例，詳細(xì)論述“創(chuàng)新”在現(xiàn)代工程設(shè)計中的核心地位以及工程師可以通過哪些途徑培養(yǎng)自身的創(chuàng)新設(shè)計能力。2.試論述“以人為本”的設(shè)計理念（Human-CenteredDesign）在現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)中的具體體現(xiàn)，并分析其對提升產(chǎn)品競爭力的影響。3.現(xiàn)代工程設(shè)計強(qiáng)調(diào)“全生命周期”觀念，請闡述這一觀念的內(nèi)涵，并分析其對設(shè)計決策、材料選擇、制造工藝以及產(chǎn)品回收等環(huán)節(jié)的指導(dǎo)意義。二、現(xiàn)代工程設(shè)計流程與方法（一）簡答題1.典型的產(chǎn)品開發(fā)流程通常包含哪些主要階段？請簡要描述每個階段的核心任務(wù)。2.什么是概念設(shè)計？概念設(shè)計階段的主要目標(biāo)和關(guān)鍵步驟是什么？3.簡述TRIZ理論的核心思想及其在解決工程設(shè)計沖突問題時的優(yōu)勢。4.對比說明串行設(shè)計與并行設(shè)計（ConcurrentEngineering）的差異，并分析并行設(shè)計如何縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量。5.列舉并簡要說明至少三種常用的創(chuàng)造性思維方法在工程設(shè)計中的應(yīng)用。（二）分析與應(yīng)用題1.某企業(yè)計劃開發(fā)一款新型家用掃地機(jī)器人，請你運(yùn)用質(zhì)量功能展開（QFD）方法的基本思想，分析如何將用戶需求（如“清潔能力強(qiáng)”、“噪音小”、“續(xù)航時間長”）轉(zhuǎn)化為具體的工程設(shè)計要求。（只需描述關(guān)鍵步驟和示例）2.針對一個你熟悉的機(jī)械產(chǎn)品（如自行車、咖啡機(jī)等），嘗試運(yùn)用系統(tǒng)化設(shè)計方法，進(jìn)行初步的功能分析，并繪制其功能結(jié)構(gòu)圖。3.在設(shè)計過程中，如果遇到兩個關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)之間存在相互制約的“物理沖突”（如某零件既要求強(qiáng)度高又要求重量輕），請簡述你會如何運(yùn)用TRIZ理論中的分離原理來嘗試解決此類沖突，并舉例說明。三、設(shè)計建模與分析（一）簡答題1.什么是計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）？CAD技術(shù)在現(xiàn)代工程設(shè)計中主要有哪些應(yīng)用？2.有限元分析（FEA）的基本原理是什么？它在工程設(shè)計中常用于解決哪些類型的問題？3.簡述計算流體動力學(xué)（CFD）仿真在產(chǎn)品設(shè)計中的作用，并舉例說明其應(yīng)用場景。4.什么是參數(shù)化設(shè)計？參數(shù)化設(shè)計相對于傳統(tǒng)設(shè)計方法有哪些優(yōu)勢？（二）論述題1.詳細(xì)闡述數(shù)字孿生（DigitalTwin）技術(shù)的概念、主要組成部分及其在產(chǎn)品全生命周期管理（PLM）中的應(yīng)用潛力。2.結(jié)合實例，論述虛擬樣機(jī)（VirtualPrototyping）技術(shù)如何改變傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計與測試流程，并分析其對降低開發(fā)成本和風(fēng)險的作用。四、設(shè)計評價與決策（一）簡答題1.工程設(shè)計方案評價應(yīng)遵循哪些基本原則？常用的評價指標(biāo)有哪些？2.簡述層次分析法（AHP）的基本原理和步驟，它適用于解決什么樣的設(shè)計決策問題？3.什么是多目標(biāo)決策？在工程設(shè)計中，當(dāng)多個目標(biāo)之間存在沖突時，通常采用哪些方法進(jìn)行權(quán)衡和選擇？（二）分析題1.某設(shè)計團(tuán)隊針對一款新產(chǎn)品提出了三個不同的設(shè)計方案，需要從“制造成本”、“性能指標(biāo)”、“可靠性”和“環(huán)保性”四個方面進(jìn)行評價。請你設(shè)計一個簡單的評價表格，并說明可以采用何種評價方法（如加權(quán)評分法）對這三個方案進(jìn)行初步排序和優(yōu)選。（無需具體數(shù)據(jù)，只需說明方法和步驟）五、現(xiàn)代工程設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)與趨勢（一）簡答題1.簡述模塊化設(shè)計的思想及其在提高產(chǎn)品通用性、降低成本和縮短研發(fā)周期方面的作用。2.什么是綠色設(shè)計（GreenDesign）？綠色設(shè)計的主要原則有哪些？3.簡述增材制造（AdditiveManufacturing,AM）技術(shù)（俗稱3D打印）對傳統(tǒng)工程設(shè)計理念帶來的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。4.智能制造對現(xiàn)代工程設(shè)計提出了哪些新的要求？（二）論述題1.結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展，論述人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)在現(xiàn)代工程設(shè)計的各個環(huán)節(jié)（如需求分析、概念生成、優(yōu)化設(shè)計、故障預(yù)測等）可能發(fā)揮的作用及其未來發(fā)展趨勢。2.論述可持續(xù)設(shè)計（SustainableDesign）在應(yīng)對全球資源環(huán)境挑戰(zhàn)中的重要性，并分析在產(chǎn)品設(shè)計中如何具體體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的理念（可從材料選擇、能源消耗、可回收性等方面展開）。六、綜合案例分析與設(shè)計（一）綜合論述題1.案例：某新能源汽車企業(yè)計劃開發(fā)一款面向城市通勤的小型純電動汽車。請結(jié)合現(xiàn)代工程設(shè)計的理論與方法，論述：（1）如何進(jìn)行有效的用戶需求調(diào)研與分析？（2）在概念設(shè)計階段，應(yīng)重點考慮哪些關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)計因素（如電池布置、車身輕量化、續(xù)航里程等）？（3）如何運(yùn)用數(shù)字化設(shè)計與仿真工具（CAD/CAE/CFD等）支持該款汽車的開發(fā)？（4）從可持續(xù)發(fā)展角度，該款汽車的設(shè)計應(yīng)關(guān)注哪些方面？（5）簡述你對該款汽車開發(fā)團(tuán)隊構(gòu)成和協(xié)作模式的建議。2.選擇一個你熟悉的工程產(chǎn)品或系統(tǒng)（如智能手環(huán)、工業(yè)機(jī)器人、節(jié)水灌溉系統(tǒng)等），分析其設(shè)計過程中可能面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)，并闡述你將如何運(yùn)用至少三種本課程所學(xué)的現(xiàn)代工程設(shè)計方法或工具來解決這些挑戰(zhàn)，以實現(xiàn)產(chǎn)