公里设计第二章 产品设计过程模型1.pptx

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1、创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所第二章第二章 产品设计过程模型产品设计过程模型创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所第一节第一节 概概 述述公理设计主要特点：公理设计主要特点：1.发挥设计者的创造力；发挥设计者的创造力；2.帮助设计者进行合理的设计决策，减少设计帮助设计者进行合理的设计决策，减少设计的重复性；的重复性；3.合理的进行设计评价；合理的进行设计评价；4.完全主观个人行为的设计具有一定的客观性完全主观个人行为的设计具有一定的客观性创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创

2、新设计研究所创新设计研究所公理设计的设计过程不仅仅是公理设计的设计过程不仅仅是选择恰当的设选择恰当的设计方案来实现设计目标计方案来实现设计目标，还包括，还包括从基本的产品功从基本的产品功能要求出发，利用能要求出发，利用“之字形之字形”映射变换方法，进映射变换方法，进行功能分解、确定设计参数和工艺变量的一个从行功能分解、确定设计参数和工艺变量的一个从抽象到具体的设计过程抽象到具体的设计过程，也是，也是解决设计问题的过解决设计问题的过程以及设计信息组织成有机体的过程程以及设计信息组织成有机体的过程。设计公理只提供了在分解的每一级如何选择设计公理只提供了在分解的每一级如何选择恰当的设计参数来满足功能

3、要求的方法，但是并恰当的设计参数来满足功能要求的方法，但是并没有从理论上指导设计者进行分解活动没有从理论上指导设计者进行分解活动。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所设计过程模型将设计者的活动、工具以及设设计过程模型将设计者的活动、工具以及设计理论有机组合在一起，保证设计者在设计分解过计理论有机组合在一起，保证设计者在设计分解过程中能够做出合理一致的设计决策。程中能够做出合理一致的设计决策。设计过程模型涉及设计过程模型涉及产品设计过程、设计决策产品设计过程、设计决策规则和标准以及特殊领域设计工具和方法规则和标准以及特殊领域设计工具和方法三个方面三

4、个方面内容，它提供正确的设计方法并以设计公理等理论内容，它提供正确的设计方法并以设计公理等理论为依据，帮助设计者清楚的记录自己的设计活动，为依据，帮助设计者清楚的记录自己的设计活动，做出正确的设计决策，得到合理设计结果。做出正确的设计决策，得到合理设计结果。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.1 设计需要思考的问题设计需要思考的问题在每一级的分解过程中，设计者都应该考虑以下几个问题：在每一级的分解过程中，设计者都应该考虑以下几个问题：设计是不是需要进行下一级的分解？设计是不是需要进行下一级的分解？如如果果分分解解，分分解解的的顺顺序序又又是是

5、如如何何，即即哪哪对对FR-DPFR-DP应应该该先先分分解？解？什么样的子功能要求来实现父功能要求？什么样的子功能要求来实现父功能要求？如何将父设计参数转换成下一级的子功能要求？如何将父设计参数转换成下一级的子功能要求？在在考考虑虑到到设设计计约约束束的的限限制制条条件件下下，如如何何选选择择正正确确的的子子设设计计参数？参数？选择的设计参数是否能够将物理结构合并成一个整体？选择的设计参数是否能够将物理结构合并成一个整体？创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.2 设计活动设计活动公理设计定义的产品设计过程为设计者开发公理设计定义的产品设计过程

6、为设计者开发或选择合适的方法实现一定目标，并满足约束要或选择合适的方法实现一定目标，并满足约束要求的设计活动集合。求的设计活动集合。产品的设计过程就是设计者的人为的设计活产品的设计过程就是设计者的人为的设计活动行为，动行为，实质上是设计者从事的一系列设计活动，实质上是设计者从事的一系列设计活动，通过思考、计算等脑力体力劳动，实现设计目标通过思考、计算等脑力体力劳动，实现设计目标的过程，的过程，产品是设计者活动的结果产品是设计者活动的结果。公理设计将设计活动分为两类：公理设计将设计活动分为两类：v分解设计活动；分解设计活动；v分析设计活动；分析设计活动；创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所

7、创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.2.1 分解设计活动分解设计活动子功能要求的生成；子功能要求的生成；设计参数的物理合并；设计参数的物理合并；设计过程的分解顺序的确定；设计过程的分解顺序的确定；设设计计参参数数的的描描述述（设设计计参参数数的的位位置置布布置置和和尺尺寸寸链链的定制）；的定制）；设计约束向下一级的转化和生成；设计约束向下一级的转化和生成；功功能能要要求求、设设计计参参数数、设设计计矩矩阵阵、设设计计约约束束的的一一致性判断；致性判断；相应的用户需求的确定。相应的用户需求的确定。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.2

8、.2 设计分析活动设计分析活动v设计参数的综合分析；设计参数的综合分析；v根据设计约束比较设计参数；根据设计约束比较设计参数；v耦合设计的降耦；耦合设计的降耦；v耦合设计中设计参数的优化；耦合设计中设计参数的优化；v非耦合与准耦合设计中的设计参数值的非耦合与准耦合设计中的设计参数值的调整和设定。调整和设定。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所 公理设计的整个设计过程可以概括为公理设计的整个设计过程可以概括为相互结合相互结合在一起而形成的整体人为设计活动的过程在一起而形成的整体人为设计活动的过程。各个设。各个设计活动计活动不是相互独立不是相互独立的

9、，它们之间的，它们之间有一定的因果关有一定的因果关系和先后顺序系和先后顺序，按照这种因果关系并按照一定的顺，按照这种因果关系并按照一定的顺序结合成一个有机整体。序结合成一个有机整体。每一个设计活动都有自己的评判标准或行为准每一个设计活动都有自己的评判标准或行为准则，从整体上来讲，分解活动首先要考虑的就是设则，从整体上来讲，分解活动首先要考虑的就是设计的计的“一致性一致性一致性一致性”，如果设计分解低一级的设计决策，如果设计分解低一级的设计决策和上一级的设计决策保持一致，就减少了设计的重和上一级的设计决策保持一致，就减少了设计的重复，提高了工作效率，短时间就能得到一个比较好复，提高了工作效率，短

10、时间就能得到一个比较好的设计结果。的设计结果。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.3 设计过程模型特征设计过程模型特征v设计决策设计决策设计决策设计决策：设计过程的目的就是进行设计决策，设计过程的目的就是进行设计决策，找到实现设计目标或是完成设计任务的解决方案。找到实现设计目标或是完成设计任务的解决方案。因此，在设计的过程中，设计者应该能够得到设因此，在设计的过程中，设计者应该能够得到设计决策要点和设计决策标准和规则。计决策要点和设计决策标准和规则。v性能检测性能检测性能检测性能检测：设计过程的性能是通过对资源（时间、设计过程的性能是通过对资

11、源（时间、价值、人力等参数）的数量进行评估间接检测的，价值、人力等参数）的数量进行评估间接检测的，这些参数通常用来表示实现设计目标或是解决设这些参数通常用来表示实现设计目标或是解决设计问题、完成设计任务的程度。计问题、完成设计任务的程度。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所v设计活动的顺序设计活动的顺序设计活动的顺序设计活动的顺序：从整个设计过程来看，设计的从整个设计过程来看，设计的活动是相同的，设计者在各个设计等级重复这些活活动是相同的，设计者在各个设计等级重复这些活动，但是在每一个设计等级，设计活动具有先后顺动，但是在每一个设计等级，设计活动

12、具有先后顺序的，它们之间存在因果关系，设计必须按照这种序的，它们之间存在因果关系，设计必须按照这种先后设计顺序进行才能得到正确的设计结果。先后设计顺序进行才能得到正确的设计结果。v重复性重复性：设计过程本身就是一个重复工作的过设计过程本身就是一个重复工作的过程。在设计的过程中，相同的工作在不同的设计等程。在设计的过程中，相同的工作在不同的设计等级节点上重复进行，完成不同设计任务。设计者应级节点上重复进行，完成不同设计任务。设计者应该清楚地确定出必要的重复工作，避免那些不必要该清楚地确定出必要的重复工作，避免那些不必要的重复工作，这样就减少了设计的时间。的重复工作，这样就减少了设计的时间。创新设

13、计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所v设计等级的范围和抽象程度设计等级的范围和抽象程度设计等级的范围和抽象程度设计等级的范围和抽象程度：设计过程中设计者在每一个设计等级完成如下两个设计任务，设计等设计等设计等设计等级的范围级的范围级的范围级的范围：此级别的工作对整个设计的影响程度；设计的抽象程度设计的抽象程度设计的抽象程度设计的抽象程度：设计在此级别是概念阶段还是详细阶段或者说是从抽象到具体的程度。v信息管理信息管理信息管理信息管理：设计者通过对设计项目的数据收集、分析，进行设计的决策。设计信息在确定性、数量和相关性方面的变化都会对设计产生影响，设计信

14、息管理便于设计者及时根据变化对设计进行更改。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.4 设计过程模型规则设计过程模型规则设设计计过过程程模模型型制制定定分分解解规规则则，在在进进行行设设计计分分解解活活动动时时帮帮助助设设计计者者进进行行设设计计决决策策，以以便便正正确确地地进进行行分分解解。从从公公理理设设计计的的角角度度来来讲讲，设设计计过过程程主主要要实实现现两个功能要求：两个功能要求：FR1：实现预期功能要求；：实现预期功能要求；FR2：最少限度的使用资源：最少限度的使用资源。整整个个设设计计过过程程中中采采用用两两种种设设计计决决策策来

15、来进进行行实实现现上述两个功能要求。即设计的决策包括两种：上述两个功能要求。即设计的决策包括两种：DP1 1：设计中每一级的设计决策；：设计中每一级的设计决策；DP2 2：设计级别之间的设计决策。：设计级别之间的设计决策。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所 两两个个功功能能要要求求和和设设计计参参数数之之间间的的关关系系可可以以通通过下面的公式表示：过下面的公式表示：创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所一、一、设计规则的描述设计规则的描述设设计计过过程程模模型型的的规规则则用用来来指指导导设设计计

16、者者在在分分解解过过程程中中的的活活动动，选选择择合合适适的的方方法法来来实实现现设设计计者者的的设设计计目目标标。这这个个规规则则包包括括以以下下几几个个方方面面：确确定定设设计计者者的的每每一一个个设设计计活活动动、设设计计者者的的设设计计目目标标、设设计计者者可可以以选择的方法以及如何应用这些方法实现设计的目标。选择的方法以及如何应用这些方法实现设计的目标。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所设计目标的描述设计目标的描述：设计目标描述阐明了设计者设计目标描述阐明了设计者设计目的，即设计者既要满足整个设计的要求又设计目的，即设计者既要满足整个

17、设计的要求又要满足设计过程中某个特定的设计要求。要满足设计过程中某个特定的设计要求。设设设设计计计计者者者者可可可可选选选选择择择择方方方方法法法法的的的的描描描描述述述述：描描述述说说明明设设计计者者可可以以获获得得的的方方法法，例例如如确确定定实实现现某某一一个个特特定定目目标标的的方方法法或者确定进行下一个设计活动的可能性或者确定进行下一个设计活动的可能性。选选选选用用用用方方方方法法法法实实实实现现现现结结结结果果果果的的的的标标标标准准准准描描描描述述述述：此此描描述述和和目目标标、方方法法的的描描述述相相关关联联。它它确确定定了了在在设设计计者者可可以以获获得得方方法法中中哪一个最

18、有可能实现预期的设计目标。哪一个最有可能实现预期的设计目标。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.5 设计过程模型与系统设计设计过程模型与系统设计系系统统是是指指具具有有特特定定功功能能的的、相相互互间间具具有有有有机机联联系系的的若若干干要要素素构构成成的的、达达到到规规定定目目的的的的一一个个整整体体。一一般般认认为为，由由两两个个或或两两个个以以上上的的要要素素组组成成的的、具具有有一一定定结结构构和和特特定定功功能能的的整体都可看作是一个系统。整体都可看作是一个系统。系系统统设设计计就就是是设设计计者者在在给给定定的的条条件件（称称为为

19、约约束束条条件件）下下，设计出满足需要的最佳系统设计出满足需要的最佳系统。因因此此，公公理理设设计计的的设设计计活活动动相相当当于于构构建建一一个个系系统统，设设计计者者可可以以把把设设计计参参数数看看成成作作用用在在一一起起实实现现设设计计中中高高级级别别功功能能的的不不同同元元素素的的组组合合。高高级级别别的的设设计计参参数数本本身身就就可可以以看看成成一一个个完完整整的的系系统统单单元元，通通过过分分解解、提提炼炼得得到到低低级级别别的的设设计计参参数，这些参数表示了上一级设计参数的一些特征数，这些参数表示了上一级设计参数的一些特征 。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研

20、究所创新设计研究所创新设计研究所2.5.1 系统特性系统特性1.1.整整整整体体体体性性性性：系系统统是是由由若若干干要要素素构构成成的的有有机机整整体体，对对内内呈呈现现各各要要素素之之间间的的最最优优组组合合，使使信信息息流流畅畅、反反馈馈敏敏捷捷，对对外外则则呈呈现现出出整整体体特特性性。要要研研究究系系统内各要素发生变化对整体特性的影响。统内各要素发生变化对整体特性的影响。2.2.相相相相关关关关性性性性：构构成成系系统统的的要要素素之之间间是是有有机机联联系系的的，即即相相关关的的，它它们们之之间间相相互互作作用用、相相互互影影响响而而形形成成特特定定的的关关系系。这这意意味味着着其

21、其中中的的一一个个要要素素发发生生变变化化，都都将将对对其其他他要要素素产产生生影影响响。因因此此，应应研研究究 影影 响响 范范 围围、影影 响响 方方 式式 和和 影影 响响 程程 度度。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所3.3.目的性目的性目的性目的性：系统的价值体现在其功能上，完成特定系统的价值体现在其功能上，完成特定的功能是系统存在的目的。一个系统可以是单一的功能是系统存在的目的。一个系统可以是单一目的，也可以是多个目的。这些目的往往是相互目的，也可以是多个目的。这些目的往往是相互矛盾的，因此就必须应用运筹学中的多目标优化矛盾的，因此

22、就必须应用运筹学中的多目标优化设计法，求出各目标的折衷最优解。设计法，求出各目标的折衷最优解。4.4.环境适应性环境适应性环境适应性环境适应性：任何一个系统都存在于一定的物质任何一个系统都存在于一定的物质环境中，外部环境的变化，会使系统的输入发生环境中，外部环境的变化，会使系统的输入发生变化，甚至产生干扰，引起系统功能的变化。变化，甚至产生干扰，引起系统功能的变化。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.5.2 系统设计与公理设计的关系系统设计与公理设计的关系一一个个大大的的系系统统可可由由若若干干小小的的系系统统组组成成，这这些些小小的的系系统

23、统常常为为子子系系统统。子子系系统统又又可可由由它它所所属属的的更更小小的的子子系系统统组组成成。系系统统本本身身也也可可以以是是别别的的更更大大系系统统的的组组成成部部分。分。公公理理设设计计的的分分解解过过程程其其实实质质和和系系统统设设计计完完全全一一致致，并并为为系系统统的的分分解解提提供供一一个个合合理理的的依依据据，得得到到比比较较合合理理的的系系统统组组成成，并并建建立立了了系系统统组组成成之之间间的的联联系系。从从解解决决问问题题的的角角度度，是是问问题题被被不不断断地地细细化化、然然后后分分别别解解决，从而实现整个系统的功能。决，从而实现整个系统的功能。创新设计研究所创新设计

24、研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所系统设计不只是关心系统各组成部分的工作状系统设计不只是关心系统各组成部分的工作状态和性能，这是由于系统各组成部分的性质并不能态和性能，这是由于系统各组成部分的性质并不能代表整个系统的性质，整个系统的性质也不是它们代表整个系统的性质，整个系统的性质也不是它们的简单叠加。系统设计必须考虑整个系统的运行状的简单叠加。系统设计必须考虑整个系统的运行状态和性能，系统设计的侧重点是系统，是系统作为态和性能，系统设计的侧重点是系统，是系统作为一个整体所表现出的性能和运行状态。一个整体所表现出的性能和运行状态。通过公理设计的分析过程得到系统的组成等

25、级通过公理设计的分析过程得到系统的组成等级结构，即结构，即叶设计参数叶设计参数叶设计参数叶设计参数组成了系统的基本构成元素，组成了系统的基本构成元素，并表示了系统的特征，此外并表示了系统的特征，此外设计方程设计方程设计方程设计方程以及以及完整设计完整设计完整设计完整设计矩阵矩阵矩阵矩阵从整体的角度建立了系统组成之间的内在联系。从整体的角度建立了系统组成之间的内在联系。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.5.3 系统的公理设计系统的公理设计系系统统的的公公理理设设计计从从确确定定基基本本功功能能要要求求入入手手，然然后后选选择择可可能能的的设设

26、计计参参数数，并并将将设设计计参参数数合合并并成成一一个个系系统统。并并应应用用设设计计过过程程模模型型，对对系系统统进进行行功功能能结结构分解，建立系统的功能结构等级结构树。构分解，建立系统的功能结构等级结构树。在在这这种种情情况况下下，充充分分理理解解不不同同的的功功能能要要求求和和设设计计参参数数之之间间的的关关系系（设设计计矩矩阵阵和和等等级级结结构构表表示示）尤尤为为重重要要，如如果果设设计计者者不不能能很很好好地地处处理理这这些些关关系系，那那么么设设计计过过程程就就会会陷陷入入一一种种混混乱乱境境地地。此此外外，系系统统设设计计在在整整个个设设计计过过程程中中尽尽量量使使用用相相

27、同同设设计计过过程程，相相同同设计方法可以在整个设计过程中循环使用。设计方法可以在整个设计过程中循环使用。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.5.4 系统设计中的变化系统设计中的变化系系统统的的本本质质是是动动态态变变化化的的，在在设设计计过过程程中中完完全全控控制制变变化化对对设设计计产产生生的的影影响响，才才能能保保证证设设计计质质量量，提提高高设设计计的的工工作作效效率。系统设计中的变化主要包括以下几个方面：率。系统设计中的变化主要包括以下几个方面：设计参数值的变化设计参数值的变化设计参数值的变化设计参数值的变化：在设计的过程中，功能要

28、求的在设计的过程中，功能要求的值在工作时通过调整设计参数的值来确定值在工作时通过调整设计参数的值来确定；功能要求值的变化功能要求值的变化功能要求值的变化功能要求值的变化：许多设计的功能要求在系统工许多设计的功能要求在系统工作时或设计过程中，目标值发生变化；作时或设计过程中，目标值发生变化；设计参数的变化设计参数的变化设计参数的变化设计参数的变化：在某些设计中，可以选择不同设在某些设计中，可以选择不同设计参数满足某一个特定功能要求，主要是考虑设计计参数满足某一个特定功能要求，主要是考虑设计约束和设计公理的要求，选择比较合适的设计参数；约束和设计公理的要求，选择比较合适的设计参数；创新设计研究所创

29、新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所设设设设计计计计约约约约束束束束或或或或约约约约束束束束值值值值的的的的变变变变化化化化：设设计计约约束束的的变变化化对对整整个个产产品品设设计计产产生生影影响响。虽虽然然功功能能要要求求定定义义为为相相互互独独立立的的，但但是是，设设计计约约束束可可是是相相互互联联系系的的。如如果果某某一一个个设设计计约约束束发发生生变变化化，不不仅仅受受其其影影响响的的设设计计参参数数发发生生变变化化，可可能能对对其其他他设设计计约约束束也也产产生生影影响响，相相应应地地对对其其他他设设计计参参数数产产生生影影响。响。功能要求的变化功能要

30、求的变化功能要求的变化功能要求的变化：功能要求发生变化就需要一个新功能要求发生变化就需要一个新的设计参数来满足它。在某些情况下，设计者需要根的设计参数来满足它。在某些情况下，设计者需要根据当前功能要求做适当的调整，如果得不到设计方案，据当前功能要求做适当的调整，如果得不到设计方案，需要重新进行上一次的设计分解；需要重新进行上一次的设计分解；创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所这这些些变变化化不不是是相相互互独独立立的的，它它们们之之间间有有着着一一定定因因果果关关系系，某某一一种种设设计计元元素素（功功能能要要求求、设设计计参参数数、设设计计约约

31、束束的的本本身身或或值值）发发生生变变化化，与与之之相相关关联联的的设设计计元元素素也也要要发发生生变变化化。如如果果父父设设计计参参数数的的子子功功能能要要求求发发生生变变化化，相相当当于于它它本本身身也也发发生生变变化化，或或者者是是它它某某些些细细节节或或特特性性值值发发生生变变化化。设设计计参参数数发发生生变变化化，设设计计矩矩阵阵中中与与它它相相关关联联的的设计矩阵的元素值需要重新判断。设计矩阵的元素值需要重新判断。一一组组子子功功能能要要求求发发生生变变化化，相相当当于于选选择择了了一一个个新新的的父父设设计计参参数数，在在这这种种情情况况下下，设设计计者者不不但但要要选选择择新新

32、的的子子设设计计参参数数来来满满足足变变化化后后的的子子功功能能要要求求，同同时时需需要要确确定定新新的的设设计计矩矩阵阵，重重新新判判断断上上一一级级设设计计矩矩阵阵与与父父设设计计参参数数相相关联的矩阵值。关联的矩阵值。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.5.5 系统设计的结果描述系统设计的结果描述公理设计的公理设计的系统等级结构树系统等级结构树是一个帮助设计者是一个帮助设计者进行设计决策和记录设计过程的设计工具。它包括进行设计决策和记录设计过程的设计工具。它包括了设计的要求和结果、组成以及它们之间的关系。了设计的要求和结果、组成以及它们

33、之间的关系。设计要求以功能要求和设计约束的形式表示，结果设计要求以功能要求和设计约束的形式表示，结果组成是设计参数的形式表示，两者之间的关系用设组成是设计参数的形式表示，两者之间的关系用设计矩阵和设计的计矩阵和设计的等级结构树等级结构树来描述。来描述。系统等级结构树系统等级结构树只能帮助设计记录分解结果和只能帮助设计记录分解结果和在设计中保持设计一致性，保证下一级设计决策和在设计中保持设计一致性，保证下一级设计决策和上一级的设计决策不发生冲突。上一级的设计决策不发生冲突。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所v系统的布局；系统的布局；v系系统统的的

34、操操作作说说明明（特特殊殊功功能能要要求求和和设设计计参参数数的的工工作时间）；作时间）；v系统的构成；系统的构成；v系统的约束。系统的约束。设计过程模型还提供设计参数资源的分配、合设计过程模型还提供设计参数资源的分配、合并以及动态功能要求的描述和评价的工具。并以及动态功能要求的描述和评价的工具。设计过程模型提供了系统设计的其他信息：设计过程模型提供了系统设计的其他信息：创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.6 设计过程中的一致性设计过程中的一致性一致性定义一致性分类一致性分析创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究

35、所创新设计研究所2.6.1 一致性定义一致性定义一致性定义为：设计的子功能要求以及其他的一致性定义为：设计的子功能要求以及其他的设计变量（设计参数、功能要求、设计约束等）的设计变量（设计参数、功能要求、设计约束等）的设计分解必须和设计的决策以及等级结构树上一级设计分解必须和设计的决策以及等级结构树上一级的表示内容相符合。的表示内容相符合。在分解的过程中，好的设计决策能够帮助设计在分解的过程中，好的设计决策能够帮助设计者在等级结构树每一级中抽象地描述一个设计目标，者在等级结构树每一级中抽象地描述一个设计目标，但是，设计的整个等级结构树描述了同一个设计的但是，设计的整个等级结构树描述了同一个设计的

36、目标。目标。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所在在一一个个设设计计分分解解过过程程中中主主要要包包括括功功能能要要求求分分解解、设设计计参参数数选选择择、设设计计矩矩阵阵确确定定以以及及设设计计约约束束精精炼炼，一一致致性性在在这这几几种种情情况况下下都都有有可可能能发发生生。所所以设计过程中的一致性分析大致可以概括为：以设计过程中的一致性分析大致可以概括为：根根据据各各种种情情况况发发生生前前后后矛矛盾盾的的不不同同具具体体情情况况，采用不同方法进行判断。采用不同方法进行判断。功能要求一致性分析；功能要求一致性分析；设计参数一致性分析；设计参

37、数一致性分析；设计矩阵一致性分析；设计矩阵一致性分析；设计约束一致性分析。设计约束一致性分析。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所v功功功功能能能能要要要要求求求求的的的的前前前前后后后后矛矛矛矛盾盾盾盾：子功能要求与父功能要求设计参数对所要求的功能不符；功能要求分解后，产生多余或不必要的子功能要求；子功能要求没有完全实现预期父功能要求；子功能要求描述父功能要求的形式和父设计参数实现父功能要求的方式不一致；v设设设设计计计计参参参参数数数数的的的的前前前前后后后后矛矛矛矛盾盾盾盾：设计参数实现功能要求的能力不足；设计参数物理结构合并与父级别的功能

38、独立的要求产生矛盾；父设计参数满足自身设计约束的要求，但是子设计参数不满足自身设计约束的要求；创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所v设设设设计计计计矩矩矩矩阵阵阵阵的的的的前前前前后后后后矛矛矛矛盾盾盾盾：在高级别设计矩阵中，某一对功能要求和设计参数不相关，在低一级设计矩阵中分解后的子功能要求和设计参数中至少有一对相关；或者说对于上一级设计矩阵中的一个非对角线元素表示某一对功能要求和设计参数相关，但是下一级设计矩阵没有一个元素来表示这个关系；v设设设设计计计计约约约约束束束束的的的的前前前前后后后后矛矛矛矛盾盾盾盾：子设计参数不满足从上一级设计参

39、数提炼转化到下一级的约束条件。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.6.2 一致性分析一致性分析设计矩阵中的元素表示了设计矩阵中的元素表示了功能要求功能要求和和设计参设计参数数之间的关系，下面利用设计矩阵表示设计参数之间的关系，下面利用设计矩阵表示设计参数的变换对功能要求的影响详细说明一致性要求的的变换对功能要求的影响详细说明一致性要求的产生和判断方法，一致性在任意两个相邻级别的产生和判断方法，一致性在任意两个相邻级别的设计分解过程中都必须进行分析、判断。设计分解过程中都必须进行分析、判断。创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究

40、所创新设计研究所创新设计研究所 假设在完成某一级分解后，功能要求和假设在完成某一级分解后，功能要求和设计参数关系形式如下面的公式所示：设计参数关系形式如下面的公式所示：创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所2.6.3 设计的一致性分析设计的一致性分析 假假设设下下一一级级功功能能要要求求和和设设计计参参数数均均分分解解为为两两个个子子功功能能要要求求和和子子设设计计参参数数，分分解解之之后后功功能能要要求求和和设设计计参参数数之之间间的的关关系系如下面的公式所示：如下面的公式所示：创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所创新设计研究所小小 结结设计活动及其分类设计活动及其分类设计过程模型的特征设计过程模型的特征设计过程模型的规则设计过程模型的规则公理设计与系统设计公理设计与系统设计设计的一致性分析设计的一致性分析