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　　技术产品设计的方法论和由此而产生的完全独立的求解观点，随着科学的普及和企业经验的汇集，不仅在德国大学里形成了一个新的学科——设计方法学，而且这个理论和方法在德国的工业中广泛传播，几乎所有的德国企业由于应用了系统学的方法而获益。按不断增加的设计过程合理化的要求，以及从定合同到供货的产品形成链的时间一再缩短的要求，形成了技术产品优化的初始的核心内容。借助于计算机辅助技术的应用，在工业企业中设计方法学和CAD的联合应用，其成果令人瞩目。
　　设计系统学和设计方法学的科学依据是基于三个分析：
　　(1)设计活动的分析引出方法论的问题。借助于整理和总结设计时的“可见”过程拟就了工作模式。此成果是大多数新产品开发的方法性指南，如VDI-Richtlinie 2221图1中所确定的。
　　(2)分析结构设计过程导致了设计规划和设计原则的产生。这些研究有其观点方面的依据，即按行业交叉的原理必然形成学科相关的典型设计。如，机动车发动机存在热胀问题，而化工设备和机床制造也同样存在这一问题。设计系统学的这一观点在于，如果能把设计中的问题作出共性的不与其用处相关的阐明，人们可以把在某行业中应用的手段和原理扩展到其他的应用领域。
　　(3)运用思维心理学的关系对由数据处理设备承担的任务进行分析，使计算机辅助设计得到开发和应用。据此导致建立咨询系统的想法，它不仅能单纯发问和辨识，而且至少能基于经验参与逻辑决策。
　　最近分析了计算机辅助系统的通讯能力以及相关的接口问题。这包括所谓产品模型的定义，它包括在产品寿命周期中的所有信息之内，为与其他系统和模型进行信息交换，在计算机结构中单独储存了这些信息。
　　纵观设计方法学的历史可以了解其发展过程：
　　这个方法的发展首先从参照逻辑功能研究不同物理效应(电的，机械的，液压的)如传动和其他解的元件开始的，同时人们可以追及至大约1930年的研究成果，即：为求解复杂的任务而将其划分为子任务，然后将子任务的解进行结合而形成的方法。凯塞林在1942年就致力于对众多解进行系统选择，其研究成果包含于VDI2225之中。
　　大约35年前，由技术大学的教授们组成一个小组对技术产品及其设计过程进行了分析，涉及到逻辑和实用的工作程序、工作内容和它们的信息需求以及工程和自然科学的必备基础。其成果如图1所示，是带有单个工作步骤的开发和设计过程的一般循环，其中对于不同的设计任务，成功地开发了许多通用工作方法，其具体化程度不同，用于解的寻求、变化和淘汰。
　　除了按图1划分成单个的设计阶段或设计步骤，又给出了设计工作的分析，设计工作的基本组成部分如图2。对于一个问题必须首先进行分析，如果设计师对于他的问题是如此表达，并经过深思熟虑，则他的求解也就开始了。有创见的设计师在这一阶段开发出一系列可能的解，然后他对此进行评价。在评价中他用技术经济观点进行综合，确定出最好的解。

图1　按(1)产品开发设计过程总步骤

图2　求解时的三个基本活动

　　用系统分析方法时这些基本工作的递进在图1中表明，设计过程不应理解成静止的，而是动态的调整过程，在连续求解过程中，信息量大增，直至信息量达到能求出满足要求的优化的解。

　　在单个过程中应用一系列的方法，这又是设计方法学研究的对象。在求解时，用到讨论的方法、形态箱法或设计目录，进一步又扩展了直觉求解法，如激智法。此法的意义在于对求解的问题拓宽思路，在尽可能短时间内提出许多想法，然后借助于技术经济评价剔除不适宜的解。这个工作的最重要的因素之一在于小组的能动作用。
　　除了设计过程模式化的这些基本工作，设计方法学还研究了几个基本问题：属于此类的有成本合适的设计工作，拟定加工和装配合适的设计规则以及开发系列化和模块化系统。新的工作包括建立设计咨询系统，以便处理与产品至关重要的信息，如处理加工和质量范围方面的知识或者产品的声学特性等。其中大量工作涉及系统技术的筛选和设计过程与计算机辅助设计产品的模型化，由此给出构造模型建立接口的任务。

2　设计方法学的方法在工业中的应用以及优化的潜力

　　发展起来的设计方法学学科，在工业设计实践中的应用，可视为近来世界性成果。为此举办了多次国际性和国家级学术会议并创刊了一系列国际性杂志，许多出版物也报导了由于应用系统化方法而产生的经济成果。但同时也发现所推荐的方法和计划并不总是如作者所希望的那样被认可。其实质在于，对技术系统进行抽象描述的设计方法学开辟了这样一条道路，使设计师引用的实际方法对于多数的技术对象是极为不同，由此被认为部分地限制了人们的求解能力。此外，在产品开发过程中必不可少地增加了计算机应用，这表示工作方式的改变，这向实践中的工程师们提出了问题，如何优化他本人的工作和怎样最有意义地应用这些方法和手段。
2.1　在产品优化中的应用
　　对于设计而言，优化是一个核心概念。尤其整个半球经济衰退和与此相关的结构及成本的危机，使目前必须付出巨大努力，以便通过革新使企业的经济实力得到保障。在所说的工业化国家，首先涉及到降低成本、改善质量和提高灵活性的措施。对此，设计系统化措施便能作为一种工具，对基于同样材料的基本经济分析具有特殊意义。
　　在设计学科中应用移置进来的与行业无关的战略和应用设计系统的开发规则(设计原理和造型规则)具有广泛的用途。首先是所谓成本已知的设计方法，为此，在一系列企业中首先必须对此有足够的认识，即：在产品制造过程中，其成本的绝大部分是由开发和设计部门决定的(图3)。设计科学是借助于在整个设计阶段建立核算模型，借助于成本信息和成本预算予以帮助。此外，还提供了设计原则、工作原则以及包括对产品造型有明显思维帮助的质量方面等的与行业无关的咨询方法。借助于条理化的咨询方法，能运用合适的和范围广泛的评价进行解的选择。由此，明确地给出了改善功能能力的工具。

图3　企业内的责任成本(暗色)和直接影响成本(白色)

　　此外，在设计方法学里还提供了特殊任务的开发技术，这是一系列专门的辅助方法：安全系统设计要遵循一系列清楚明确的规则；自助和任务分解原理允许对作用原理以及由此原理得到的设计结果进行优化和评价；模块化系统方法，即具有一定特性和功能的构件进行不同的组合，并且有一定批量的重复加工；提供了避免错误可能性和最低制造成本的工具。
　　在图1所示系统化的方法是设计方法学成果的关键，其单个步骤皆由详细方法和工具予以支持：
　　(1)成功的设计始于对要求和功能的仔细分析。对此，所有的为详细说明设计任务的要求而给出的系统化的表格或建立要求的树状结构对设计是有帮助的。结构分析SADT(结构分析和设计技术)含于系统草案的范围之内，包括对要求和功能的确定，也包括计算机辅助等。
　　(2)在求解及其评价过程中，求解讨论法形成的设计目录或形态箱被证明是有效的，按VDI2225^［4］对解的评价用表格形式实现。对求解有特殊意义的是直觉法，如激智法，多数是集体工作实现的。奇怪的是在短暂的时间内曾有过按设计方法学的方法实行小组工作法的很大障碍。在多数机械制造企业中存在等级渐渐加强的组织结构，此间可以发现这种障碍。在许多情况下在设计师的人事关系中对这种工作方式也存在这种障碍。由于小组工作的能动作用使小组工作法的优点有目共睹。有些人不总是持如此看法，他们愿意单独工作，而在小组中他们的作为不多。
　　这种方法以及系统设计的优点在下面以几个例子说明之。
2.2　设计过程中优化的应用
　　十余年来，许多企业投入时间、人力和金钱使企业合理运营。直到最近，才把注意力转向产品开发和设计方面。尤其是在结构详细设计和变化设计方案方面，也寻求缩短时间和降低花费的方法。当然同时注意到，由于设计师具有较高的产品责任心(图2)，使设计成本总是相对低些。也应看到，在进一步处理设计资料时，其时间与花费大多比设计本身要高。
　　设计方法学的方法对设计工作的组织有明显影响：
　　(1)把设计过程及其操作划分成多个阶段，允许用“小的单位”对时间花费进行估计和对设计工作进行预算，这要优于无组织安排的设计过程。在按图1的原理建立的操作程序中，如：难制造零件的材料和时间可作为重点对象，使产品(开发)过程和加工过程平行进行，所带来的优点在于产品开发过程的时间明显缩短。
　　(2)图1所示的“开发滑橇”表示，当有目的返回到前面一个阶段时，在这阶段存有全部信息，由此很快的修正设计是可能的。
　　系统方法与计算机辅助设计相结合，使灵活性得到提高，如对于模块化设计的构件完成图纸变化的时间耗费，在最初建立CAD文件之后可减少到5%～10%。时间的节省仅仅是在这种情况才达到：在与时间相联系的指令运行中所有的关于设计的重要参数皆是完整的和确定的。不完整的数据和常设的变量即使在好的设计—时间程序中也不能被拾取。这可以借助于按图4来分析设计工作得到证实。据此，设计师的设计工作仅有小部归于后来的设计过程，在信息处理、信息传递工作过程以及与指令的形式展开相联系，要占用差不多50%的时间。图4表中列出的合理措施借助于现代数据处理技术是有效的，尤其是应用标准的和重复零件具有特殊意义。经验指出，设计部门人员结构变化对设计工作通常有较小的改善。

图4　设计工作及其合理的时间占有比例