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现代设计技术的体系

(2009-09-17 18:10:01)
标签:

设计、现代

杂谈

分类: 设计方法论
    现代设计技术内容广泛,分支学科繁多,有人按分支学科的特征分类,有人从方法论对其聚类归纳,有人按学科的任务、作用分类,以期说明现代设计任务的内容与体系。这些工作对人们全面了解、认识现代设计技术起到了一定的效果。

图1.6 现代设计技术的体系及与其他学科的关系
现代设计技术的整个体系好比一棵大树,由基础技术、主体技术、支撑技术和应用技术四个层次组成,如图1.6所示。
(1)基础技术
基础技术是指传统的设计理论与方法,特别是运动学、静力学与动力学、材料力学、结构力学、热力学、电磁学、工程数学的基本原理与方法等方面。它不仅为现代设计技术提供了坚实的理论基础,也是现代设计技术发展的源泉。我们认为,任何科学技术的发展如同社会的发展一样,都离不开以自身长期形成的传统构架为基础,同时又都不能固守于传统,而要使之涵容时代和未来的特征。也就是说,传统的科学与技术也和社会的进步一同发展。现代设计技术也可以说是在传统设计技术的基础上,以新的形式和更丰富的内涵发扬光大传统设计技术中的优秀内核与精华。
(2)主体技术
现代设计技术的诞生和发展与计算机技术的发展息息相关、相辅相成。可以毫不夸张地说,没有计算机科学与计算机辅助技术(如计算机辅助设计、智能CAD(Intelligent CAD——ICAD)、优化设计、有限元分析程序、模拟仿真、虚拟设计和工程数据库等),便没有现代设计技术;另一方面,没有其他现代设计技术的多种理论与方法,计算机技术的应用也会大大受到限制,因为运用优化设计、可靠性设计、模糊设计等理论构造的数学模型,来编制计算机应用程序,可以更广泛、更深入地模拟人的推理与思维,从而提高计算机的“智力”。而计算机辅助设计技术正是以它对数值计算和对信息与知识的独特处理能力,成为现代设计技术群体的主干。
(3)支撑技术
无论是设计对象的描述,设计信息的处理、加工、推理与映射及验证,都离不开设计方法学、产品的可信性设计技术及设计试验技术所提供的多种理论与方法及手段的支撑。其中现代设计方法学涉及的内容很广,如平行设计、系统设计、功能设计、模块化设计、价值工程、质量功能配制、反求工程、绿色设计、模糊设计、面向对象的设计、工业造型设计等。可信性设计技术可看作广义可靠性设计内容的扩展,主要指可靠性与安全性设计、动态分析与设计、防断裂设计、疲劳设计、耐腐蚀设计、减摩和耐磨损设计、健壮设计、耐环境设计、维修性设计、人机工程设计等。设计试验技术不仅指通常的产品性能试验,还应包括可靠性试验、环保性能试验与控制,以及运用计算机技术的数字仿真试验和虚拟试验等。因此,设计方法学、可信性设计技术及试验设计技术所包含的种种内容,可视为现代设计技术群体的支撑技术。
(4)应用技术
应用技术是针对实用目的解决各类具体产品设计领域的技术,如机床、汽车、工程机械、精密机械的现代设计内容,可以看作是现代设计技术派生出来的丰富多彩的具体技术群。现代设计技术在各类产品设计领域的广泛应用,促进了产品质量与性能的提高。
现代设计已扩展到产品规划、制造、营销、运行、回收等各个方面,除了必要的传统设计理论与方法的基础知识外,相关的学科与技术,尤其是制造工艺、自动化技术、系统管理技术、材料知识与经验及广泛的自然科学知识等也是十分必要的。此外,设计产品总是以满足社会需求为目的,因此,设计人员还应具备政治、经济、法律、人文社会、艺术等方面知识与素养。
值得一提的是,现代设计技术体系框架的划分只是相对的,而不是绝对的;主体技术、支撑技术、应用技术、基础技术之间并不存在截然的界限。主体技术所包含的计算机辅助设计的有关技术本身往往就是应用技术。在特定情况下,某些支撑技术也可以成为主体技术,例如变载荷及随机干涉下零件的疲劳设计和稳定性设计,这时疲劳设计、健壮设计就是相应情况下的主体技术。有些设计支撑技术本来就是由传统的强度、变形及失效理论“繁衍”出来的多种设计理论,如疲劳设计、防断裂设计、可靠性设计等,所以,这些设计支撑技术,也可看作基础技术。

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