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产品的和谐设计方法是在科学发展观的指导下,在综合设计理论的基础上,以解决产品与自然、产品与社会、产品与人、产品与技术、产品与市场以及产品设计内部各个单元之间的不和谐问题为目的一种设计方法。它包括绿色设计思想,结合和谐理论,在设计时能够全面地、系统地考虑环境对产品的约束,使产品具有更好的广义质量(产品质量、价格、生产周期、环境影响及售后服务)以及优良的功能和性能(产品的主辅功能、结构性能、使用性能和制造性能),使产品的设计不仅是为人类的需求而服务,也是为自然环境、社会环境及实现人类的和谐生活而服务。 本文在系统工程理论的基础上,将和谐理论引入到综合设计法的理论框架中,建立了和谐设计的方法体系,并对综合设计理论的部分内容进行了扩展。本文研究了和谐设计理论与方法在产品设计四个阶段中(调研阶段、规划阶段、实施阶段和检验阶段)的具体应用。产品的调研阶段主要完成产品与环境相互影响的信息调研和分析预测;产品设计规划阶段主要完成产品设计的全程规划;产品设计实施阶段,是以非线性动力学理论与方法、智能控制理论与技术和计算机技术为基础的,以“功能和谐设计、动态和谐设计、智能和谐设计和可视和谐设计”为核心的,以提高产品广义质量为目标的、能够克服单一设计法局限性的和谐设计法来完成对产品的详细设计;产品设计检验阶段,采用质量与和谐度的4A检验模型以及关联度分析,来完成对产品的评估和检验。这四个阶段构成了一个完整的设计方法。 本文围绕产品综合设计理论与产品和谐设计的主要内容展开,并成功应用于汽车产品的设计中。本课题的研究得到了国家自然科学基金重点项目的支持,对综合设计方法与和谐设计方法的丰富和推广与应用有重要意义,具体研究内容如下: 产品和谐设计的调研阶段,将产品所处的环境进行研究和分类,分析并研究环境对产品的约束,研究了产品与各类环境间的不协调问题,及产品内部各单元不协调问题。阐明了和谐设计的目的、内容和方法。 产品和谐设计的规划阶段的主要内容包括设计调研、设计思想、设计环境、设计过程、设计目标、设计内容、设计方法和设计评价8个方面。借用物理学中的功能定义对产品与环境的和谐度进行说明,归纳了产品和谐度的定义及其理论。在此基础上,结合综合设计理论中对产品质量定义,对产品质量的内容进行了扩充,充分的考虑到功能、性能与环境的联合作用对产品质量的影响,并根据分析推导出和谐设计理论中的质量公式,重新对产品的质量进行定义。同时,提出了产品关联度的定义,归纳总结关联度分析的部分理论。 产品和谐设计的实施阶段,阐述了和谐设计法的理论基础,即功能和谐设计、动态和谐设计、智能和谐设计以及可视和谐设计。对机械产品功能和谐设计的理论和方法,以动态设计、可靠性设计为主的非线性动态和谐设计的理论与方法,以产品工作参数、工作过程智能控制为目的的智能和谐设计的理论与方法和以装配过程、工作过程可视化为内容的可视和谐设计的理论与方法等进行了详细的论述,并研究了采用和谐设计法使所设计的产品获得良好的功能、性能及其与环境和谐性的思路。同时,推导出功能、性能对产品广义质量的贡献方程。 产品和谐设计的检验阶段,分别阐述了四种和谐度评价模式的理论基础:一是通过各种评价方法对和谐度进行评估,如采用模糊评价法、系统分析法和价值工程评价法等;二是建立和谐度评价的专家系统,用分离的知识对产品的和谐度检验标准进行描述,每一个知识单元描述一个比较具体的情况,以及在该情况下应采取的措施,并建立推理机制,使得这种推理机制可以根据不同的处理对象,完成对产品的和谐度检验与评价;三是通过试验,找出产品设计存在的不足和问题,并进一步采取有效措施予以改进;四是直接通过用户不断的使用实践,发现产品的不足和需要改进的问题。并研究了产品的关联度分析方法。 本文以汽车产品的设计为例,采用现代产品的和谐设计规划对其进行研究,通过设计总体规划完成了对设计过程的统一部署,应用功能和谐设计完成了方案设计,运用动态和谐设计、智能和谐设计与可视和谐设计完成了详细设计,从而保证汽车产品的主要功能、性能及其与环境良好的和谐性得以实现。