王戰(zhàn)軍

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319）

1 引言

產(chǎn)品設(shè)計是一個系統(tǒng)設(shè)計問題，產(chǎn)品開發(fā)成本與產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)所創(chuàng)造的全部收入與產(chǎn)品設(shè)計高度相關(guān)，產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)還必須遵循邏輯化的原理，在公理設(shè)計理論指導(dǎo)下進行產(chǎn)品設(shè)計，可以提高設(shè)計效率，縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的競爭力。

產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計過程也就是分解、迭代和映射的過程，最終得到功能要求和設(shè)計參數(shù)層次結(jié)構(gòu)樹。在每一步分解和映射的過程中，都要檢驗是否滿足獨立公理，如果不能得到滿足獨立公理的設(shè)計方案，就要返回到公理設(shè)計理論上一級尋找問題的所在，如果能得到多個滿足獨立公理的設(shè)計方案，就要利用信息公理尋找最優(yōu)的設(shè)計。

2 需求創(chuàng)新設(shè)計

任何設(shè)計都是為了滿足某種需求。需求既是設(shè)計的目的，也是設(shè)計的開端，它是連接市場、用戶和產(chǎn)品開發(fā)過程的橋梁。從產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計特征出發(fā)，需求的確定就從社會和技術(shù)發(fā)展的實在情景出發(fā)，尋求要解決的問題。一旦明確了要解決的問題，設(shè)計者就可以依據(jù)公理設(shè)計理論把客戶和社會需求轉(zhuǎn)換為功能要求，功能要求明確后，設(shè)計者再基于基本原則(設(shè)計公理)來開發(fā)產(chǎn)品基本的概念，確信選擇的設(shè)計參數(shù)滿足功能要求和獨立公理。在此過程中，設(shè)計者必須寫出設(shè)計方程，以此來檢查是否滿足獨立公理，確定最后解決方案，減少產(chǎn)品的信息量。

基于技術(shù)方面提出產(chǎn)品的需求也就是根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求方面來確定要解決的問題。需求識別其結(jié)果最終被抽象歸納為設(shè)計要求，設(shè)計要求不僅確定設(shè)計目標，而且在整個設(shè)計過程中都具有指導(dǎo)作用。任何設(shè)計的進行都在于需求的激勵，需求識別是設(shè)計的最初活動，它決定了產(chǎn)品的最大創(chuàng)造性，需求識別的過程是對需求源信息進行分析與綜合，其最終結(jié)果是產(chǎn)生產(chǎn)品設(shè)計要求。我們可以把需求識別過程分為兩個邏輯階段:首先對需求信息進行分析與綜合，產(chǎn)生產(chǎn)品概念;然后將產(chǎn)品概念抽象歸納為設(shè)計要求，使得設(shè)計以此為基礎(chǔ)進行。前一階段涉及諸如用戶、市場、技術(shù)等多方面因素，其內(nèi)容和相互間關(guān)系也因具體產(chǎn)品差異很大，而且人的直覺和經(jīng)驗在這一過程中起著很重要的作用，它對產(chǎn)品創(chuàng)造性極其關(guān)鍵。

3 功能創(chuàng)新設(shè)計

功能是系統(tǒng)必須實現(xiàn)的任務(wù)，用來描述系統(tǒng)的輸入與輸出之間的關(guān)系。功能設(shè)計既是設(shè)計一問題的認識方法，又是設(shè)計問題的求解手段。在產(chǎn)品系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計中，只有在認清問題本質(zhì)的基礎(chǔ)上才能得到根本性的創(chuàng)造，所以，創(chuàng)新的核心是功能認識。在產(chǎn)品系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計過程中，當(dāng)設(shè)計要求確定之后，第一個創(chuàng)新環(huán)節(jié)為功能創(chuàng)新設(shè)計一。功能創(chuàng)新集中在兩個方而:功能分析和功能描述。

3.1 功能分析

功能分析就是按照一定的邏輯體系把對象系統(tǒng)各組成部分的功能相互聯(lián)系起來，從局部功能與整體功能的相互關(guān)系上研究對象系統(tǒng)功能的一種方法。功能按照不同的分類方法可以分為以下三種:

①按功能的重要程度可分為必要功能和非必要功能。必要功能又包括用戶要求的基本功能與實現(xiàn)基本功能的附加功能?；竟δ茉谠O(shè)計中是不能改變的，附加功能是設(shè)計者為滿足用戶對基本功能的要求而在設(shè)計中附加的功能，附加的功能可隨技術(shù)條件結(jié)構(gòu)方式的改變而取舍或改變。非必要功能是指不是根據(jù)用戶的要求而是設(shè)計者主觀加上去的功能。系統(tǒng)具有的功能一般總是以成本作為代價的，多余的功能會使用戶付出更多的代價，因而在功能分析過程中，需要分析決定一個系統(tǒng)應(yīng)具有哪些必要的功能，而去掉那些非必要的功能。

②按功能的性質(zhì)可分為使用功能和美學(xué)功能兩類。使用功能指系統(tǒng)的經(jīng)濟性、運用性、可靠性、安全性和維護性等;而美學(xué)功能主要指造型、色彩等。在當(dāng)今社會隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，在滿足使用功能的基礎(chǔ)上人們越來越重視美學(xué)功能。汽車市場就是一個實例，外形美觀的汽車更受人們的青睞。

③按功能的用途可分為驅(qū)動功能、傳動功能、執(zhí)行功能和控制功能，一般的機械產(chǎn)品都具備這四個功能。功能分析可以通過功能分解的方法來實現(xiàn)，從而對所設(shè)計的產(chǎn)品有一個清晰的認識。功能分解總是在一個特定語境中進行的，作為需求識別結(jié)果的產(chǎn)品總功能要求為功能分解提供了一個前提，它確定了最終的產(chǎn)品功能目標及相關(guān)物質(zhì)對象狀態(tài)，功能分解則是基于對產(chǎn)品總功能要求的細化，用子功能的組合達到這一要求。

3.2 功能描述

由前面對功能的定義可以看出，如何描述功能將直接決定系統(tǒng)原理的設(shè)計及方案的確定，而且，功能描述的是否準確、簡潔也將影響到設(shè)計者的思維廣度和創(chuàng)新的程度。功能形式的描述一般采用"動詞十名詞"的形式。動詞表達功能語義，名詞表達功能對象，功能語義涉及兩個及兩個以上的功能對象時，用介詞表示。其BNF格式為:·FunetionRelation是功能間關(guān)系，

該功能與上層功能的關(guān)系稱為抽象關(guān)系(AbstraetRelation)，與下層功能的關(guān)系稱為分解關(guān)系(neeomposedRelation)。在功能模型中，功能由語言、邏輯和對象表示。語言描述是動詞一名詞對，邏輯描述是語一言描述的謂詞形式，而對象描述是山功能語義和功能對象前后狀態(tài)組成，功能的計算機語言形式化定義為:

結(jié)束語。公理設(shè)計是機械設(shè)計理論中的一種，它以獨立公理和信息公理兩條理論為基礎(chǔ)，指導(dǎo)設(shè)計者在設(shè)計的初期做出正確的設(shè)計決策，從而提高工作效率，縮短開發(fā)時間，增強產(chǎn)品和企業(yè)在市場中的競爭力。

[1]趙宏.機械產(chǎn)品概念設(shè)計過程建模與方案求解問題研究.【博士】大連理工大學(xué)，2008-06-20.