产品方案设计范文

产品方案设计范文第1篇

基于公理化设计和多级实例推理结合算法的系统模型如图1所示。其整体的工作原理是:用户输入产品的问题描述和基本要求，将每个方案根据公理化理论进行域的划分，进而构建多级实例库，用实例推理进行详细的方案设计，最后经过评价系统对得出的方案进行评价，将满足条件的方案输出同时进行保存。

2公理化设计

公理化设计是一种以域和设计公理为基础的设计理论，主要目的是建立设计的科学规范性，为设计者进行设计和改进设计提供科学的理论基础，使设计者尽可能地发挥创造力。同时能根据设计要求决定最好的设计，此外它还提供了设计分解过程的方法，使系统设计的流程更加清晰并能够克服设计早期设计目标模糊的现象。2.1域之间的关系域是公理化设计中最基本和最重要的概念，贯穿于整个设计过程。具体如图2所示。2.2设计公理独立性公理要求功能域FR只影响其对应的物理域DP和工艺域PV，如公式(1)。式中:单位矩阵A表示映射关联矩阵;矩阵N和M代表的是域。为了保持功能要求的独立性本文所使用的映射关联矩阵为单位矩阵E。

3多级实例推理

3.1多级实例的分解与表示3.1.1多级实例的空间分解由公理化设计理论，需求域CAs功能域FRs物理域DPs工艺域PVs，首先将需求域转化为功能域，按照功能结构将多级实例进行多层级分解，具体如图3所示。图3多层级实例的分解图中:(a．b，c．d)是对每个子部件的编码，其中a表示组件所处的层次数;b表示组件在所在层的位置，也就是第几个方案;c表示a的父级;d表示组件的父级所在的位置。3.1.2多级实例符号的表示将多级实例的功能属性、物理属性，以及对应的工艺属性、重要程度放在统一体中进行考虑，建立多维物元模型。CNj=［FRsDPsPVsIMs］T(2)式中:CN为实例名称;j表示实例序号;FRs表示功能域;DPs表示物理域;PVs表示工艺域;IMs是每个对应子功能所对应的重要程度，需要人工赋值确定其权重。FRi≌DPi≌PVi≌IMi表示一个子部件的功能属性、物理属性、工艺、重要度，且他们之间的关系是相互一一映射的。3.2多级实例库的建立本文采用公理化的Z字映射思想构建多级实例库，通过对大量相关实例的功能拆分和参数特性的拆分，然后进行分类总结，能够得到较多的小实例，把这些实例进一步分析汇总，提取出与新问题较相似的实例构建实例库。实例库的表头部分必须包括的内容有序号、实例的数字编码(a．b，c．d)、方案号、FRs数据、DPs数据、PVs数据、IMs数据，其中IMs数据需要人为确定并进行归一化处理。由于每个实例部件的参数不统一，使得检索的效率和精度大大降低，本文使用归一化处理，将部件信息的参数统一规范为区间(0，1)的IMs值，以便于检索。3.3多级实例的检索本文在实例推理中用距离来描述实例属性到目标属性的相似程度。根据所得产品的属性值和重要程度值可计算解空间中目标属性到实例属性的点到点或点到区间的距离。设点xi=(x1，x2，…，xn)是功能域FRsRn上的任一点，且xi∈Rn，X=(xa，xb)，XRn，(xa，xb)是区间的范围界定值，其中xai=(xa1，xa2，…，xbn)，xbi=(xb1，xb2，…，xbn)分别表示各个子部件实例的最大值和最小值，xai和xbi都是Rn上的点，则子实例点xi到实例区间X的距离为目标子实例点xj到区间X内的子实例点xj的距离:ρ(xj，xi)=1n∑ni=1|xj－xi|(4)3.4实例的修改及评价根据点距值判断实例是否需要修改，点距值越小证明此实例越符合要求。在进行评价时设定一个点距值范围为Y=(0，Yb)，若实例的子实例的点距值超过Yb，证明此实例需要进行修改，否则不需要修改。将搜索到的实例集合CN=(CN1，CN2，…，CNn)中的每个实例的总的点距值进行对比分析，挑出点距值最小的实例CNi，并将其子实例的总点距值|xj－xi|与Yb进行比较，若|xj－xi|∞＜Yb，则不需要修改实例，否则需要修改。使用公式(5)计算产品总的匹配率P(CN)，CNi为第i个实例名称。P(CNi)=?1－ρ(xj，xi)×100%(5)

4实例应用

以机床的方案设计为设计案例验证复杂产品方案设计。仿真的硬件环境:CPU为2.0Hz双核、内存2GB、计算机硬盘100G以上可用空间;软件环境:SQLServer2008数据库、VC6.0软件、WindowXPsp3操作系统等。实验所用数据由沈阳机床股份有限公司提供。SQL2008数据库中的数据按照功能特性和物理特性划分并进行存储，数据库的界面如图4所示，采用分类存储便于实例推理算法的搜索。4.1目标实例方案为了便于验证，本实验设定的目标个体实例在数据库中的编码如图5所示，将搜索到的实例与目标实例进行对比分析，最终得出最佳方案。目标实例只有功能域FRs的数据，此处功能域的数据需要通过对客户的需求进行分析统筹得到，通过功能域的数据匹配，在总的数据库中映射出物理域和相对应的工艺域的数据，也就完成了机床的方案设计。为了便于验证，本文将目标实例的功能域部分的数据的重要度IMs统一设定为1，1表示最符合要求。4.2仿真界面根据重要程度的最大值和最小值确定本系统中的区间，为了便于验证将最大值设置为1，最小值设置为0.8，即公式(4)中xb为1，xa为0.8，具体工程界面如图6所示。重要度IMs根据实际情况人为确定，xa的值越大，区间(xa，xb)越小，检索出的实例的精确度越高。通过区间距值的计算，将实例库的范围进一步缩小，便于实例的进一步细化。通过仿真界面可以看出，搜索出的实例代码CN3为搜索结果的第三个实例。实例与目标实例的点距值除极个别的点距值为0.1或0.2外，大部分点距值为0，点距值为0表示搜索出的大部分子实例与目标子实例完全符合要求。由于三爪卡盘点距值0.1，线缝滤油器点距值0.2，万能分度头点距值0.1，微程序控制器点距值0.1，部件总数为20个，计算得出总的点距值为0.025，最后得出整个实例的总体匹配率为97.5%，由于设定的Yb为0.05大于0.025，所以搜索到的实例完全符合要求，不需要修改。

5结论

公理化设计可以为设计者提供科学的理论基础，能够在设计早期避免设计目标模糊不清的现象。实例库中的实例都来自于原先的成功案例，省去了需求分析和产品调试阶段的过程，提高了复杂产品设计的效率。在构建实例库方面将实例的各部分信息进行域的划分，提高了产品设计的规范性，也提高了智能型。运用公理化设计中的功能域、物理域、工艺域的相关映射知识能够很好地将实例进行拆分表示，并能够通过编码分类存储在实例库中，便于通过功能域的相关数据信息搜索到物理域和工艺域的信息，也就是能够完成复杂产品方案的设计。公理化设计和实例推理知识的结合能够为复杂产品的设计提供科学的理论和设计方法。

产品方案设计范文第2篇

［关键词］机械产品 方案设计方法 发展趋势

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。

一、系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。

1.设计元素法。用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。

2.图形建模法。研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。

3.“构思”―“设计”法。将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。Roper，H.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(GE)”、“结构元素(KE)”、“功能结构元素(FKE)”、“联接结构元素(VKE)”、“结构零件(KT)”、“结构元素零件(KET)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。

4.矩阵设计法。在方案设计过程中采用“要求―功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求―功能”逻辑树建立“要求―功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示；在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。

5.键合图法。借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。

二、结构模块化设计方法

从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。

三、基于产品特征知识的设计方法

基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。

四、智能化设计方法

智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。

我国利用虚拟现实技术进行设计还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，重点研究了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的OpenGL技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等。

五、各类设计方法评述及发展趋势

综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有规律可询，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。

结构模块化设计方法视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。因此，若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科领域知识。

机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。

目前，智能化设计方法主要是利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计，直观性较好，开发初期用户可以在一定程度上直接参与到设计中，但系统性较差，且零部件的结构、形状、尺寸、位置的合理确定，要求软件具有较高的智能化程度，或者有丰富经验的设计者参与。

在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。网络技术的蓬勃发展，异地协同设计与制造，以及从用户对产品的功能需求设计加工装配成品这一并行工程的实现成为可能。但是，达到这些目标的重要前提条件之一，就是实现产品方案设计效果的三维可视化。为此，不仅三维图形软件、智能化设计软件愈来愈多地应用于产品的方案设计中，虚拟现实技术以及多媒体、超媒体工具也在产品的方案设计中初露锋芒。

机械产品的方案设计正朝着计算机辅助实现、智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进，由于产品方案设计计算机实现方法的研究起步较晚，目前还没有成熟的、能够达到上述目标的方案设计工具软件。作者认为，综合运用文中四种类型设计方法是达到这一目标有效途径。虽然这些方法的综合运用涉及的领域较多，不仅与机械设计的领域知识有关，而且还涉及到系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识，但仍然是产品方案设计必须努力的方向。国外在这方面的研究已初见成效，我国设计学者也已意识到CAD技术与国际交流合作的重要性，及其应当采取的措施。

参考文献:

[1]机械设计手册编委会:机械设计手册.机械工业出版社,2004

[2]盛伯浩陈宗舜:机械产品设计与CAD技术,2005

[3]赵韩:机械产品并行设计,2004

产品方案设计范文第3篇

关键词：单片机；驱动芯片；PWM控制

引言

在产品同质化越趋严重的市场上，家用电器为了增加产品的附加值，与竞品拉开差异，通常会在操作显示界面上作一些炫丽的显示效果，通过界面上LED灯的不同明亮程度来显示特定的效果。然而，家电产品由于微处理器本身资源的限制，只能做少部分LED的亮度调整。如果让整个操作显示都带有独立的亮度调整，将变得非常困难，需要增加专用的显示驱动芯片及复杂的级连电路来实现。但这种方式成本高，不适合应用在家电产品上。本方案通过微处理器与一个普通的显示驱动芯片组成简单的电路搭配，通过软件控制微处理器实现特殊的扫描方式，不仅实现整个显示界面各LED独立的亮度控制，还可以扩展成数码屏或数码管与LED共同运用的场合。

1设计原理

一般家用电器上的显示，都由LED通过排列组合成不同的图形，再通过面板上各种印刷的图案显示出来。而LED的亮度，一般由输入的电流大小来决定。通过控制流过LED的电流大小，即可实现LED的亮度调整，如图1所示。由于家用电器的微处理器资源有限，普通的I/O口只能实现高、低电平的转换，只有特殊的几个I/O口才有控制不同级别电平的能力。在调整LED个数较多的应用上，显得力不从心。通过外设增加一个PWM的驱动芯片，此芯片与微处理器通过通信协议方式相连，微处理器可以通过扩展的PWM驱动芯片，输出多路可控控不同级别电平能力的驱动信号，可以满足显示界面全屏亮度可调的效果。

2硬件电路设计

硬件电路方案设计如图2所示，控制方案由单片机和PWM驱动芯片组成，显示为LED矩阵，由m列与n行组成，m和n为大于1的自然数，LED可组合为数码管或数码屏。驱动芯片输出列信号，每列的占空比可独立调节，其显示的行驱动由单片机I/O口直接输出。单片机与驱动芯片采用串行通信方式，单片机控制驱动芯片每路输出的PWM占空比，即列信号SegPWM1~SegPWMx，单片机输出的行信号驱动三极管Q1~Qx来实现大电流的供给，x为大于1的自然数。为开发出更适合于家用电器产品的设计方案，解决所有LED亮度单独调节问题，本方案采用LED矩阵的显示方式，行驱动用单片机I/O口独立控制，并通过三极管Q1~Qx共x路驱动，单片机行驱动信号每次只开通一个三极管，依次扫描，当开通三极管的同时，单片机通过通信协议，输出列扫描信息到驱动芯片，驱动芯片按接收到的信息，送出列PWM扫描信号，实现了此行各个LED灯亮度都可调节的效果。具体实施例如下：1）COM1~COMx全部输出高电平，此时三极管截止，关闭所有显示；2）单片机控制驱动芯片输出SegPWM1~SegPWMx信号，针对第1行的LED灯分别送出PWM，然后COM1输出低电平，此时Q1开通，第1行每个灯分别显示不同亮度；3）微处理器单片机控制延时一段时间delay(x)；4）COM1~COMx全部输出高电平，关闭所有显示；5）单片机控制驱动芯片输出SegPWM1~SegPWMx信号，针对第2行的LED灯分别送出PWM，然后COM2输出低电平，此时Q2开通，第2行每个LED灯分别显示不同亮度；6）微处理器单片机控制延时一段时间delay(x)；依次直到COMx输出低电平后，再重复循环，驱动信号如图3所示。本设计方案可运用在所有家用电器显示界面上。除LED灯外，数码屏或数码管通常应用到显示界面上，由于数码屏或数码管也是由LED灯组合而成，其效果与本设计方案相同，也可以通过微处理器单片机通过I/O与驱动芯片PWM控制组合，调节其亮度级别。LED灯与数码屏或数码管的硬件电路原理图如图4所示。

3结论

本文介绍了一种家电产品显示控制方案的设计，通过微处理器单片机与扩展驱动芯片组合控制，使用单片机的I/O口配搭驱动芯片的PWM信号，实现整个显示界面所有LED灯的亮度调节。此方案也适用于数码屏或数码管与LED的组合显示，使整个显示界面实现明暗不一的亮度调节，形成丰富多变的界面显示，在成本较优的情况下，解决了硬件资源不足的问题，提升了家电产品的竞争力。

参考文献

[1]张慧熙,安康,王琦晖,等.亮度可调大功率白光LED驱动电路设计[J].杭州师范大学学报：自然科学版,2013,12(5):429-432.

[2]谭浩强.C程序设计：第三版[M].北京：清华大学出版社,2005.

[3]殷瑞祥.电路与模拟电子技术：第二版[M].北京：高等教育出版社,2009.

[4]夏靖波，王航，陈雅蓉.嵌入式系统原理与开发[M].西安：西安电子科技大学出版社,2006.

产品方案设计范文第4篇

【关键词】云资源池IDC云托管产品产品模型

一、引言

随着IDC云托管业务客户需求的不断增加，IDC云托管业务支撑能力滞后的问题也逐渐显现，这些问题已经影响到了IDC云托管业务的健康发展。主要有以下几方面：（1）各省IDC云托管产品模型不统一，属地化特征明显；（2）各省IDC云托管产品定价不统一，受理模式不统一；（3）各省IDC云托管产品资源相互独立，无法共享跨省资源。

二、IDC云托管支撑方案设计

考虑到各省业务发展压力较大，旧的IDC云托管业务产品支撑模式又存在属地特征明显、无法实现资源共享等诸多问题，新的IDC云托管产品支撑方案力求在不对现有业务发展造成巨大冲击的情况下，解决旧产品支撑模式存在的产品模型不统一、定价不规范、资源无法共享等问题。该方案基于云资源池的概念，实现全网IDC云托管资源的统一管理，同时也满足集团政企业务部门建立集团级统一IDC云托管产品的需求。新方案主要从以下几方面加以改进：（1）建立集团级统一的IDC云托管产品模型；（2）建立集团级统一的集团与省两级业务受理模式；（3）建立集团级统一的IDC资源管理系统。

2.1IDC云托管产品模型设计

中国电信的IDC云托管业务主要为客户提供主机托管、资源出租、管理服务、以及其他运营支撑服务。各省的IDC云托管业务开展范围不一致，但均不会超出以上几类。以广东和上海为例，改造前的IDC云托管产品如表1：

在前期充分调研了所有IDC云托管业务大省及部分业务小省IDC云托管业务开展情况的基础上，新产品支撑方案将IDC云托管产品模型进行了重新设计，将主要产品分为几个大类，并将相关服务以增值产品进行了定义。主要产品包括以下几类，如表2：

与主要产品相关的增值服务包含正向/反向域名解析、防DDOS攻击、流量清洗、防火墙、CSOC、防ARP攻击、KVM、域名注册、机房装修等。增值服务是附属在主产品上售卖的，一个主产品可以受理多个增值服务。增值服务不能单独售卖。

按新产品方案实施改造后，中国电信集团各省IDC云托管产品模型实现了统一，为制定统一的营销策略与服务标准奠定了基础。

2.2IDC云托管受理模式设计

2.2.1CRM/服务开通两级受理模式改造

旧的IDC云托管业务受理模式是以省为单位受理，客户资料均在各省客户关系管理系统（CRM）管理。同一个客户可能在不同的省均存在客户资料。各省产品售卖价格不同，且服务标准存在很大差异。这严重影响了客户对中国电信品牌形象的感知，对IDC云托管业务健康发展不利，如图1和2。

IDC云托管资源的集中管理解决了各省管理的差异化问题，为IDC云托管资源的全网共享创造了条件。在IDC云托管资源集中管理模式下，各省业务经理不仅可以使用本省的IDC云托管资源，也可以使用他省的IDC云托管资源。集团IDC云托管资源管理系统可以根据业务经理实际选择的资源情况灵活派单。跨省资源的占用规定只能在集团CRM系统受理。

为减小新的集中IDC云托管资源管理模式对IDC云托管业务带来的冲击，新方案针对各省情况采取了区别处理的方式。

2.3.1省内存在IDC资源管理系统

对已存在IDC资源管理系统的省份，新方案采用资源一级管理，两级使用的模式支撑。集团IDC资源管理系统管理全量IDC云托管资源，同时定期将资源以全量或增量的方式同步到省内IDC资源管理系统。业务开通工单通过两级服务开通系统送到集团IDC资源管理系统后，集团IDC资源管理系统将资源占用信息下发到省内IDC资源管理系统，省内仍按原有流程施工，施工完成反馈具体的施工信息给集团IDC资源管理系统，由集团IDC资源管理系统完成实际资源的占用。

2.3.2省内不存在IDC资源管理系统

对省内不存在IDC资源管理系统的省份，IDC资源统一通过集团IDC资源管理系统进行管理。业务开通工单通过两级服务开通系统送到集团IDC资源管理系统后，省内施工人员直接在集团IDC云托管资源管理系统相关岗位取单施工，完成资源的占用。

三、IDC云托管新支撑方案效果

新的IDC云托管产品支撑方案带来以下几点成效：（1）统一了全集团的IDC云托管产品模型，方便了集团政企部对各省IDC云托管业务的管理，也方便了集团制定统一的营销政策。（2）实现了集团IDC云托管客户的一点承接，避免了各省竞相压价的情况，统一了全网IDC云托管业务的起租模式，保障了IDC云托管业务的健康快速发展。（3）实现了IDC云托管资源的统一管理与全集团共享，提高了集团对IDC云托管资源的管理水品，也提高了全集团IDC云托管资源的利用率。（4）完善了集团与省两级IDC云托管业务受理渠道，提高了IDC云托管产品的开通效率。

新方案从2012年3月投入使用以来效果明显。2012年度中国电信集团IDC云托管业务收入较往年增长35%，较好的体现了IT系统对业务发展的带动作用。

四、结束语

本文详述了一种新的IDC云托管产品支撑方案。该方案解决了旧的IDC云托管产品支撑模式存在的产品管理不统一、售卖方式不统一、资源无法共享等诸多缺陷，有效提升了中国电信IDC云托管业务支撑能力，实际应用取得了较好的效果。

参考文献

[1]黄礼莲，苏更殊，江义杰.运营支撑系统技术与实践[M].人民邮电出版社，2012

产品方案设计范文第5篇

关键词：可口可乐；市场营销；方案设计；实施

可口可乐是国际知名品牌之一，在中国的软饮料市场中占据重要位置。随着饮料市场的发展，绝大所数人更倾向于选择茶饮料，可以满足人们对健康的追求，在市场上得到了迅速发展。虽然可口可乐公司也研发了很多茶饮料，但是由于缺乏管理和营销体系的欠缺，让可口可乐公司陷入了进退两难境界，必须及时解决。

一、可口可乐公司茶饮料产品营销现状

1.市场定位

可口可乐公司在1998年上市了“天与地茶”采用品种是乌龙茶、茉莉茶和柠檬茶，适合现代生活的年轻人品尝，曾经还推出乌龙茶、茉莉茶和柠檬茶三种品种，主要是有糖和低糖两种口味，茶味非常甘甜，在解渴的同时，还可以给人们带来时尚舒适的感觉，符合时展潮流，得到了人们的一致赞同；在1999年上市了“岚风茶”品种是日式蜂蜜茶，主要适合成功和年轻的女性饮用，是年轻女性追求生活的最好体现，让很多年轻女性都在疯狂购买和享用；在1999年还上市了“阳光茶”品种是冰爽果茶系列，适合青春阳光新一代饮用，在香港地区影响了一代人，可以成为可口可乐公司的主力军，此产品将清香茶和水果实现了巧妙融合，给人们带来不一样的酸甜滋味，具有红茶、绿茶、柠檬茶和梅子味等多种口味；在2002年的时候，上市了“雀巢冰爽茶”品种是西式冰爽茶，适合16到29岁在西方生活的现代人；在2004年上市了“茶研工坊”品种是“清本”和“清妍”，适合追求味道和时尚的年轻人，并且在当时还建立了一个合作公司，让西方人宣传广告，投入了大量研发成本，在两年精心研究中，推出了“茶研工坊”，加入了金银花、罗汉果、、蜂蜜、红枣和玫瑰成分；在2006年的时候，上市了“健康工坊”品种是美丽枣和清凉源，适合追求健康、滋润养颜的女性，此饮品结合了中华智慧，主要选择自然界中的花果和根叶进行研发，利用先进工艺制作形成。

2.定价及价格链模式

可口可乐公司中的天与地茶和岚风茶都是高价策略，雀巢茶和茶研工坊走的是中间路线，健康工房是凉茶系列，始终走高价策略。从价格链上分析，批发渠道和小店获得的毛利空间非常有限。

3.营销渠道

（1）营销渠道的划分

营销渠道可以按照生产产品与流通环节，划分为直接渠道和间接渠道。直接渠道将生产中间商环节省略，直接供给消费者，是市场营销的主要方式，很多大型设备都利用直接分销的形式进行。例如，安利化妆品。间接渠道是生产商利用中间环节销售给顾客。间接渠道经常适用于食品等生产销售。

（2）可口可乐公司渠道的定义

首先可以根据消费者行为的类型，将其定义为相同类型的客户渠道；根据消费者行为的不同，可以将消费者定义为不同消费场所。与很多企业不一致的是，可口可乐公司进行渠道定义的时候，主要从消费者角度进行定义，首先对各种消费者的消费行为进行分析，其次，对不同类型消费者的方式进行分类和统计；最后，根据消费者方式的不同，划分出适合发展的消费渠道，所以，可口可乐公司的消费渠道主要以“消费者行为”作为标准。为了争取的划分出销售渠道，可口可乐公司还必须遵循一定的原则，从消费动机、地理位置、进货渠道等多个方向进行考虑。

（3）渠道划分

经过详细的分析之后，可口可乐公司将消费市场的渠道主要划分为9个大渠道，28个次要渠道和55个子渠道。主渠道主要由一些杂货购物、饮食、娱乐休闲、住宿等组成。次渠道主要由电影院、超级市场、便利店、加油站、食品店、快餐店等组成。子渠道主要由小型独立超市、窗口式杂货店、网吧、小学中学、工厂批发厂等组成。

（4）可口可乐现阶段渠道营销模式

虽然可口可乐公司在市场营销渠道进行了合理划分，但是茶饮料方面的营销，依然采取MT渠道，费用支出占到一半以上，总销售量在45%左右。很多卖场都是利用特卖和推头等形式向顾客进行宣传，由业务部门根据预算制定的活动情况进行销售。

二、利用市场营销理论对茶饮料产品营销方案重新设计的思路

1.顾客为导向

现代市场体系必须将顾客作为产品的第一要素，让产品营销实现无差异化运行。满足顾客需求的时候，主要从显现需求和潜在需求出发。显现需求要求人们必须迎合市场发展，潜在需求要求必须满足市场。企业人员进行营销设计的时候，首先需要了解顾客的需求，然后根据顾客需求做好合理的产品营销战略。需求决定市场，市场影响需求。在市场竞争激烈的趋势下，可口可乐公司要想取得发展，就必须从实际考虑和研究顾客需求，让顾客自主进行购买，让企业处于不败之地。所以，企业在发展的时候，不仅仅要在产品的研发生仔细研究，还必须从社会认知、生活品味等多个方向出发，满足多层人士的需求，快速的打开消费市场，围绕顾客去生产产品。

2.定价和价格链系统设计

4C理论经常对顾客的成本进行考虑。根据市场化营销模式可以发现，进行定价和价格链设计的时候，必须对消费者进行分析，根据消费认知对价格产品进行定价，定价的重点不应该是考虑卖方的成本，而是在价值认知上，形成正确的感知。所以，成本的计算并不是对生产产品产生的成本进行计算，还应该根据消费者的所需来投入成本，而且成本并不是单纯的金钱支出，还应该从生产商品的时间、购买距离、竞争状况等多个环节分析，深入了解消费者需求之后制定价格。

（1）定价和价格链设计的原则

第一，终端价格优势原则。在对竞争者包装容量了解之后，以500毫升为主，保证可口可乐茶饮料在终端截割上占据优势地位。第二，渠道优势。可以对批发渠道和GT渠道进行比较，保证这两个主要渠道获得的竞争利润要比同行利润大，用利润优势刺激皮发生，促进货物销售。第三，可操作性原则。可操作性原则着重价格体系的平衡和操作的实施，一方面给客户和消费者留有一定的利润，另一方面，严格管理市场中的跨渠道串货现象。

（2）定价和价格链设计

经过市场调查发现，原本500ml的可口可乐茶饮料新品销售价格在2.4块钱每瓶，但是很多小店渠道将其买成3元。终端价格的控制是保证消费者利益，让消费者购买满意茶饮料的关键，只有让客户在毛利上得到更多的价格优惠，才能提高分销的效率。可口可乐公司应该对其引起重视，推动茶饮料销量的变化。

3.渠道营销设计

合理的渠道营销设计，不仅可以保证市场和终端的动态平衡，还可以根据市场的变化情况，充分调动各个渠道成员工作的积极性，让员工根据市场适当调整发展方式，保证营销结构设计的完整。

首先，在渠道调节方面，根据区域流通和用户的饮食生活习惯，改进区域流动作业结构，保证区域结构的动态平衡。现阶段，流通作业依然处于不断的发展和变化中，很多小型传统渠道已经发生衰退，一些大型的加盟和集约化流动方式正在兴起，于此同时，一些专业化物流行业也取得了快速发展。因此必须从传统的渠道模式中跳出来，利用经济社会发展中，比较先进的方式改进渠道，可以从商场、超市、小店、学校、网吧等多种渠道间覆盖，保证消费者在任何地方都可以买到自己中意的产品。其次，对一些大型城市，例如上海、北京、广州等进行密集布点，将市场中竞争对手驱除出去，建立市场的长久发展模式。最后，可以实施一些信用防火策略，用激烈政策打破竞争对手的防线，实现主导市场的目的。

三、可口可乐公司茶饮料产品营销方案实施和评估

1.实施计划

“实践是鉴别真理的唯一标准。”产品营销方案的好坏只有通过实施才能检验出来。进行实施的时候，设计的内容的项目非常多，经常存在人才选择、沟通培训、方案实施的进度、执行监督效果等等。经过对可口可乐公司茶产品的各项组织部门和相关工作单位的了解发现，需要从以下几方面制定实施计划：

第一，集团市场的早期培训状况；第二，上市产品的市场育人准备；第三，上市后建立品牌知名度的方式；第四，上市后吸引消费者注意力应该采取的形式；第五，方案实际运行的效果和评估；第六，方案的实际运作效果；第七，方案的跟踪和继续调查。

2.实施方案

（1）产品上市前期

首先，业务目标：实现全国500万家的销售点，让主要渠道的分销率达到65%以上，陈列20万了销售点。品牌目标：由于产品上市前期主要进行内部市场策略分析和沟通，业务销售队伍必须调动起销售激情，对上市产品满怀希望；在市场环境中，利用一些方式，吸引公众的好奇心，让新产品产生一定的媒体效应，为产品的销售鉴定基础。

（2）上市初期

业务目标实现500万箱，获得30%的客户活跃度，实施5000万份体验赠饮活动。品牌目标：让顾客得到全新体验；利用媒体展示销售形象，让客户形成品牌认知，建立市场知名度。

（3）持续活动阶段

主要目标：销售额超过2000万箱，营业额达到份额的5%。品牌目标：让产品的知名度达到50%；得到30%顾客的喜爱。利用各种活动，提升品牌知名度，增加产品销售业绩。

3.实施评估

产品营销方案是否可以取得成功，主要从内外部两种评估手段进行判断。内部评估主要对企业营销技术的达成、投资和回报的利率等进行评估。而外部评估主要从第三方提供的市场营销占有率、顾客的喜爱程度、铺货率、品牌知名度等方面进行评估，评估是实施产品营销的主要方法，合理化的进展评估可以及时的分析营销中存在的缺陷，提高营销方案的完善度。经过评估发现，消费者对茶消费的喜爱已经得到了很大提升，与竞争的康师傅品牌差距了发生了明显变化，由此可见，实施产品营销时候，对可口可乐公司茶饮料的发展具有重要影响。如下表所示。

四、结束语

本文主要对可口可乐公司茶饮料的产品营销现状进行了分析，然后根据可口可乐公司的发展现状，制定出了营销方案。企业在发展的过程中，必须对企业的内外部环境进展整合，在主流茶市场上，要建立比较完善的产品价格链，制定出符合市场发展的整体营销模式。虽然本文的分析对可口可乐公司的发展提供了很大帮助，但是在设计和实施中依然存在一些不足，所以在采用的时候，依然需要灵活变通，希望本文的分析可以为可口可乐公司的发展提供借鉴。

参考文献：

[1]赵放.可口可乐长春地区普通餐饮营销渠道管理研究[J].吉林大学，2014，（06）.

产品方案设计范文第6篇

关键词：机械产品；方案设计方法； 发展 趋势

引　言

科学 技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上 时代 发展的需要。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的 研究 ，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。为此，作者在阅读了大量 文献 的基础上，概括 总结 了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的 发展趋势。

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的 现代 设计方法概括为下述四大类型。

1、系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

系统化设计思想于70年代由德国学者pahl和beitz教授提出，他们以系统 理论 为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准vdi2221“技术系统和产品的开发设计方法。

制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准vdi2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：

(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。

(2)将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。

(3)将机械设计中系统科学的 应用 归纳为两个基本 问题 ：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段 。

由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。

1.1　设计元素法

用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。

1.2　图形建模法

研制的“设计 分析 和引导系统”kaleit，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接 。

将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有 内容 丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。

文献［11］将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ask中，采用结点和线条组成的 网络 描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。

1.3　“构思”—“设计”法

将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。

将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。roper，h.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(ge)”、“结构元素(ke)”、“功能结构元素(fke)”、“联接结构元素(vke)”、“结构零件(kt)”、“结构元素零件(ket)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。

从设计方法学的观点出发，将明确了设计任务后的设计工作分为三步：1) 获取功能和功能结构(简称为“功能”)；2) 寻找效应(简称为“效应”)；3) 寻找结构(简称为“构形规则”)。并用下述四种策略描述机械产品构思阶段的工作流程：策略1：分别考虑“功能”、“效应”和“构形规则”。因此，可以在各个工作步骤中分别创建变型方案，由此产生广泛的原理解谱。策略2：“效应”与“构形规则”(包括设计者创建的规则)关联，单独考虑功能(通常与设计任务相关)。此时，辨别典型的构形规则及其所属效应需要有丰富的经验，产生的方案谱远远少于策略1的方案谱。策略3：“功能”、“效应”、“构形规则”三者密切相关。适用于功能、效应和构形规则间没有选择余地、具有特殊要求的领域，如超小型机械、特大型机械、价值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：针对设计要求进行结构化求解。该策略从已有的零件出发，通过零件间不同的排序和连接，获得预期功能 。

1.4　矩阵设计法

在方案设计过程中采用“要求—功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求—功能”逻辑树建立“要求—功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。

kotaetal将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示；在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。

1.5　键合图法

将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方 法。

2、结构模块化设计方法

从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件strat。

认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风 险十分有利。

提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口(联接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、 经济 化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和cad技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和cad技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。

根据机械零部件的联接特征，将其归纳成四种类型：1)元件间直接定位，并具 有自调整性的部件；2) 结构上具有共性的组合件；3)具有嵌套式结构及嵌套式元件的联接 ；4)具有模块化结构和模块化元件的联接。并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。

在进行机械系统的方案设计中，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象以便于实现映射算法。

3、基于产品特征知识的设计方法

基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。

机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。

3.1　编码法

根据“运动转换”功能(简称功能元)将机构进行分类，并利用代码描述功能元和机构类别，由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。在此基础上，将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合，建立了该“专家系统”的推理机制，并用于四工位专用机床的方案设计中。

利用生物进化理论，通过 自然 选择和有性繁殖使生物体得以演化的原理，在机构方案设计中，运用网络图论方法将机构的结构表达为拓扑图，再通过编码技术，把机构的结构和性能转化为个体染色体的二进制数串，并根据设计要求编制适应值，运用生物进化理论控制繁殖机制，通过选择、交叉、突然变异等手段，淘汰适应值低的不适应个体，以极快的进化过程得到适应性最优的个体，即最符合设计要求的机构方案。

3.2　知识的混合型表达法

针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合，这一点已得到我国许多设计学者的共识。

在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统dmdss中，将规则、框架、过程和神经 网络 等知识表示 方法 有机地结合在一起，以适应设计中不同类型知识的描述。将多种单一的知识表达方法(规则、框架和过程)，按面向对象的编程原则，用框架的槽表示对象的属性，用规则表示对象的动态特征，用过程表示知识的处理，组成一种混合型的知识表达型式，并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统gbcdis”和“变速箱结构设计专家系统gbsdes”。

3.3　利用基于知识的开发工具

在联轴器的cad系统中，利用基于知识的开发工具nexpert-object，借助于面向对象的方法，创建了面向对象的设计方法数据库，为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。则利用nexpert描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的 内容 ，由此寻求出基于知识的解，并开发出直线导轨设计专家系统。

3.4　设计目录法

构造了“功能模块”、“功能元解”和“机构组”三级递进式设计目录，并将这三级递进式设计目录作为机械传动原理方案智能设计系统的知识库和开发设计的辅助工具。

3.5　基于实例的方法

在研制设计型专家系统的知识库中，采用基本谓词描述设计要求、设计条件和选取的方案，用框架结构描述“工程实例”和各种“概念实体”，通过基于实例的推理技术产生候选解来配匹产品的设计要求。

4、智能化设计方法

智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学 理论 ，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述 产品的结构。

在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学vdi2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件muse。

在进行自动取款机设计时，把产品的整个开发过程概括为“产品规划”、“开发”和“生产规划”三个阶段，并且充分利用了现有的cad尖端技术——虚拟现实技术。1) 产品规划—构思产品。其任务是确定产品的外部特性，如色彩、形状、表面质量、人机工程等等，并将最初的设想用cad立体模型表示出，建立能够体现整个产品外形的简单模型，该模型可以在虚拟环境中建立，借助于数据帽和三维鼠标，用户还可在一定程度上参与到这一环境中，并且能够迅速地生成不同的造型和色彩。立体模型是检测外部形状效果的依据，也是几何图形显示设计变量的依据，同时还是开发过程中各类 分析 的基础。 2) 开发—设计产品。该阶段主要根据“系统合成”原理，在立体模型上配置和集成解元素，解元素根据设计目标的不同有不同的含义：可以是基本元素，如螺栓、轴或轮毂联接等；也可以是复合元素，如机、电、 电子 部件、控制技术或软件组成的传动系统；还可以是要求、特性、形状等等。将实现功能的关键性解元素配置到立体模型上之后，即可对产品的配置(设计模型中解元素间的关系)进行分析，产品配置分析是综合“产品规划”和“开发”结果的重要手段。3) 生产规划—加工和装配产品。在这一阶段中，主要论述了装配过程中cad技术的 应用 ，提出用 计算 机图像显示解元素在相应位置的装配过程，即通过虚拟装配模型揭示造形和装配间的关系，由此发现难点和 问题 ，并找出解决问题的方法，并认为将cad技术综合应用于产品开发的三个阶段，可以使设计过程的综合与分析在“产品规划”、“开发”和“生产规划”中连续地交替进行。因此，可以较早地发现各个阶段中存在的问题，使产品在开发进程中不断地细化和完善。

我国利用虚拟现实技术进行设计还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，重点 研究 了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的opengl技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等等。

将构造标准模块、产品整体构造及其制造工艺和使用说明的拟订(见图1)称之为快速成型技术。建议在产品开发过程中将快速成型技术、多媒体技术以及虚拟表达与神经网络(应用于各个阶段求解过程需要的场合)结合应用。指出随着计算机软、硬件的不断完善，应尽可能地将多媒体图形处理技术应用于产品开发中，例如三维图形(立体模型)代替装配、拆卸和设计联接件时所需的立体结构想象力等等。

利用智能型cad系统sigraph-design作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。从 文献 介绍的研究工作看，其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件sigraph-design提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。

5、各类设计方法评述及 发展 趋势

综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有 规律 可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。

结构模块化设计方法视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。由于实体与功能之间并非是一一对应的关系，一个实体通常可以实现若干种功能，一个功能往往又可通过若干种实体予以实现。因此，若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科 领域知识。

机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。

目前 ，智能化设计方法主要是利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计，直观性较好，开发初期用户可以在一定程度上直接参与到设计中，但系统性较差，且零部件的结构、形状、尺寸、位置的合理确定，要求软件具有较高的智能化程度，或者有丰富经验的设计者参与。

值得一提的是：上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系，如结构模块化设计方法中，划分结构模块时就蕴含有系统化思想，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，此外，基于产品特征知识的设计同时又是方案智能化设计的基础之一。在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。

网络技术的蓬勃发展，异地协同设计与制造，以及从用户对产品的功能需求设计加工装配成品这一并行工程的实现成为可能。但是，达到这些目标的重要前提条件之一，就是实现产品方案设计效果的三维可视化。为此，不仅三维图形软件、智能化设计软件愈来愈多地应用于产品的方案设计中，虚拟现实技术以及多媒体、超媒体工具也在产品的方案设计中初露锋芒。目前，德国等发达国家正着力于研究超媒体技术、产品数据交换标准step，以及标准虚拟现实造型语言vrml(intemet 上基于虚拟环境的标准交换格式)在产品设计中的应用。

产品方案设计范文第7篇

关键词：机械产品；方案设计方法；发展趋势

引言

科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时展的需要。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的发展趋势。

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。

一、系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。

制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准VDI2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：

(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。

(2)将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。

(3)将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。

由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。

1.1设计元素法

用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。

1.2图形建模法

研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。

将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。

文献将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ASK中，采用结点和线条组成的网络描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。

1.3“构思”—“设计”法

将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。

将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。Roper，H.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(GE)”、“结构元素(KE)”、“功能结构元素(FKE)”、“联接结构元素(VKE)”、“结构零件(KT)”、“结构元素零件(KET)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。

从设计方法学的观点出发，将明确了设计任务后的设计工作分为三步：1)获取功能和功能结构(简称为“功能”)；2)寻找效应(简称为“效应”)；3)寻找结构(简称为“构形规则”)。并用下述四种策略描述机械产品构思阶段的工作流程：策略1：分别考虑“功能”、“效应”和“构形规则”。因此，可以在各个工作步骤中分别创建变型方案，由此产生广泛的原理解谱。策略2：“效应”与“构形规则”(包括设计者创建的规则)关联，单独考虑功能(通常与设计任务相关)。此时，辨别典型的构形规则及其所属效应需要有丰富的经验，产生的方案谱远远少于策略1的方案谱。策略3：“功能”、“效应”、“构形规则”三者密切相关。适用于功能、效应和构形规则间没有选择余地、具有特殊要求的领域，如超小型机械、特大型机械、价值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：针对设计要求进行结构化求解。该策略从已有的零件出发，通过零件间不同的排序和连接，获得预期功能。

1.4矩阵设计法

在方案设计过程中采用“要求—功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求—功能”逻辑树建立“要求—功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。

Kotaetal将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示；在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。

1.5键合图法

将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。

二、结构模块化设计方法

从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。

认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。

提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口(联接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。

根据机械零部件的联接特征，将其归纳成四种类型：1)元件间直接定位，并具有自调整性的部件；2)结构上具有共性的组合件；3)具有嵌套式结构及嵌套式元件的联接；4)具有模块化结构和模块化元件的联接。并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。

在进行机械系统的方案设计中，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象以便于实现映射算法。

三、基于产品特征知识的设计方法

基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。

机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。

3.1编码法

根据“运动转换”功能(简称功能元)将机构进行分类，并利用代码描述功能元和机构类别，由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。在此基础上，将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合，建立了该“专家系统”的推理机制，并用于四工位专用机床的方案设计中。

利用生物进化理论，通过自然选择和有性繁殖使生物体得以演化的原理，在机构方案设计中，运用网络图论方法将机构的结构表达为拓扑图，再通过编码技术，把机构的结构和性能转化为个体染色体的二进制数串，并根据设计要求编制适应值，运用生物进化理论控制繁殖机制，通过选择、交叉、突然变异等手段，淘汰适应值低的不适应个体，以极快的进化过程得到适应性最优的个体，即最符合设计要求的机构方案。

3.2知识的混合型表达法

针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合，这一点已得到我国许多设计学者的共识。

在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统DMDSS中，将规则、框架、过程和神经网络等知识表示方法有机地结合在一起，以适应设计中不同类型知识的描述。将多种单一的知识表达方法(规则、框架和过程)，按面向对象的编程原则，用框架的槽表示对象的属性，用规则表示对象的动态特征，用过程表示知识的处理，组成一种混合型的知识表达型式，并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统GBCDIS”和“变速箱结构设计专家系统GBSDES”。

3.3利用基于知识的开发工具

在联轴器的CAD系统中，利用基于知识的开发工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向对象的方法，创建了面向对象的设计方法数据库，为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。则利用NEXPERT描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的内容，由此寻求出基于知识的解，并开发出直线导轨设计专家系统。

3.4设计目录法

构造了“功能模块”、“功能元解”和“机构组”三级递进式设计目录，并将这三级递进式设计目录作为机械传动原理方案智能设计系统的知识库和开发设计的辅助工具。

3.5基于实例的方法

在研制设计型专家系统的知识库中，采用基本谓词描述设计要求、设计条件和选取的方案，用框架结构描述“工程实例”和各种“概念实体”，通过基于实例的推理技术产生候选解来配匹产品的设计要求。

四、智能化设计方法

智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。

在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。

在进行自动取款机设计时，把产品的整个开发过程概括为“产品规划”、“开发”和“生产规划”三个阶段，并且充分利用了现有的CAD尖端技术——虚拟现实技术。1)产品规划—构思产品。其任务是确定产品的外部特性，如色彩、形状、表面质量、人机工程等等，并将最初的设想用CAD立体模型表示出，建立能够体现整个产品外形的简单模型，该模型可以在虚拟环境中建立，借助于数据帽和三维鼠标，用户还可在一定程度上参与到这一环境中，并且能够迅速地生成不同的造型和色彩。立体模型是检测外部形状效果的依据，也是几何图形显示设计变量的依据，同时还是开发过程中各类分析的基础。2)开发—设计产品。该阶段主要根据“系统合成”原理，在立体模型上配置和集成解元素，解元素根据设计目标的不同有不同的含义：可以是基本元素，如螺栓、轴或轮毂联接等；也可以是复合元素，如机、电、电子部件、控制技术或软件组成的传动系统；还可以是要求、特性、形状等等。将实现功能的关键性解元素配置到立体模型上之后，即可对产品的配置(设计模型中解元素间的关系)进行分析，产品配置分析是综合“产品规划”和“开发”结果的重要手段。3)生产规划—加工和装配产品。在这一阶段中，主要论述了装配过程中CAD技术的应用，提出用计算机图像显示解元素在相应位置的装配过程，即通过虚拟装配模型揭示造形和装配间的关系，由此发现难点和问题，并找出解决问题的方法，并认为将CAD技术综合应用于产品开发的三个阶段，可以使设计过程的综合与分析在“产品规划”、“开发”和“生产规划”中连续地交替进行。因此，可以较早地发现各个阶段中存在的问题，使产品在开发进程中不断地细化和完善。

我国利用虚拟现实技术进行设计还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，重点研究了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的OpenGL技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等等。

将构造标准模块、产品整体构造及其制造工艺和使用说明的拟订(见图1)称之为快速成型技术。建议在产品开发过程中将快速成型技术、多媒体技术以及虚拟表达与神经网络(应用于各个阶段求解过程需要的场合)结合应用。指出随着计算机软、硬件的不断完善，应尽可能地将多媒体图形处理技术应用于产品开发中，例如三维图形(立体模型)代替装配、拆卸和设计联接件时所需的立体结构想象力等等。

利用智能型CAD系统SIGRAPH-DESIGN作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。从文献介绍的研究工作看，其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件SIGRAPH-DESIGN提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。

五、各类设计方法评述及发展趋势

综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有规律可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。

结构模块化设计方法视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。由于实体与功能之间并非是一一对应的关系，一个实体通常可以实现若干种功能，一个功能往往又可通过若干种实体予以实现。因此，若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科领域知识。

机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。

目前，智能化设计方法主要是利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计，直观性较好，开发初期用户可以在一定程度上直接参与到设计中，但系统性较差，且零部件的结构、形状、尺寸、位置的合理确定，要求软件具有较高的智能化程度，或者有丰富经验的设计者参与。

值得一提的是：上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系，如结构模块化设计方法中，划分结构模块时就蕴含有系统化思想，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，此外，基于产品特征知识的设计同时又是方案智能化设计的基础之一。在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。

网络技术的蓬勃发展，异地协同设计与制造，以及从用户对产品的功能需求设计加工装配成品这一并行工程的实现成为可能。但是，达到这些目标的重要前提条件之一，就是实现产品方案设计效果的三维可视化。为此，不仅三维图形软件、智能化设计软件愈来愈多地应用于产品的方案设计中，虚拟现实技术以及多媒体、超媒体工具也在产品的方案设计中初露锋芒。目前，德国等发达国家正着力于研究超媒体技术、产品数据交换标准STEP，以及标准虚拟现实造型语言VRML(Intemet上基于虚拟环境的标准交换格式)在产品设计中的应用。

产品方案设计范文第8篇

1系统化设计方法

系统化设计的主要特征方法是：将设计的几个设计元素组成的一个系统，每一个设计拥有独立的设计元素，各元素之间存在有机的联系，并具有层次性，这样的话，所有的设计要素进行组合后，可以达到设计系统所需的任务。我国设计者在进行产品方案设计时，基本上沿用了德国标准设计方式。另外，还借鉴了其他发达国家的系统化设计思想，如下：

(1)产品功能特征构思、结构设计和零件设计等都来源于用户的需求，具体设计时，利用质量功能布置方法从产品开发的宏观过程出发，系统地将用户需求信息合理有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。

(2)借助于生命系统理论，将产品看作有机体的生命系统，就是产品的设计过程可以看成：功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时，产品的功能要求由生命系统图符抽象地表达，形成产品功能系统结构。

(3)将系统科学的应用(机械设计中)分为两个问题：

(1)应用系统处理的方法处理所设计的产品，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；

(2)为了根据设计目标，合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段，可将产品设计过程看成一个系统。

2结构模块化设计方法

通过结构模块的组合，实现产品的方案设计的方法被称为结构模块化设计方法。其具体的应用场合为：适用于特定种类的机械产品：由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易。结构模块化设计方法的基本要求是：在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，不同的产品可以通过选择和组合这些模块化基本结构组建而成。

3智能化设计方法

借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，根据设计方法学理论，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构是智能化设计方法的主要特点。目前，利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计是智能化设计方法的主要途径，因其直观性好而被用户接受。但其系统性较差，且零部件的结构、形状，尺寸，位置的台理确定，要求软件具有较高的智能化程度，一般有丰富经验的设计者可以熟练应用。虚拟现实技术在我国还处于刚刚起步阶段。利用面向对象的技术，主要是研究按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的OpenGL技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察。利用智能型CAD系统SIGRAPH—DESIGN作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件sIGRAPH—DEsIGN提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。

4基于产品特征知识的设计方法

用计算机能够识别的语言描述产品的特征是基于产品特征知识设计方法的主要特点，其特点还有可以表述其设计领域专家的知识和经验，并建立相应的知识库及推理机，计算机辅助产品的方案设计可以利用已存储的领域知识和建立的推理机制进行相关应用。机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为：编码法、知识的混合型表达法，设计目录法、利用基于知识的开发工具、基于实例的方法等。采用纯数学演算的方法无法正常对机械产品的方案设计进行描述，也难以用数学模型进行完整的描述。机械产品的方案设计需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，是实现计算机辅助产品的方案设计的必然之路。由此，形成了基于产品特征知识的设计方法。

上述各种方法各类方法之间都存在一定程度上的联系，并不是完全孤立的。如结构模块化设计方法中，划分结构模块时就蕴含有系统化思想，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法。此外，方案智能化设计的基础之一是基于产品特征知识的设计。在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。

产品方案设计范文第9篇

关键词：机械；产品；方案设计；

Abstract: According to the current domestic and foreign scholars mainly thinking design features of mechanical product design, product design method of the program are summarized as systematic, modular structure, product features four types based on the knowledge and intelligence. Points out that the organic connection between the features of the four methods and the interaction between them, the direction of product design computer.

Keywords: mechanical; products; design

中图分类号：F407.4 文献标识码：文章编号:

1 系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：①将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。②将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。③将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系;二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。

1.1设计元素法

用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。

1.2 图形建模法

研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。

1.3 “构思”―“设计”法

将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。

将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。

1.4 矩阵设计法

在方案设计过程中采用“要求―功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求―功能”逻辑树建立“要求―功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示;在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。

1.5 键合图法

将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。

2 结构模块化设计方法

将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。 认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。

提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口(联接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。根据机械零部件的联接特征，将其归纳成四种类型：①元件间直接定位，并具有自调整性的部件;②结构上具有共性的组合件;③具有嵌套式结构及嵌套式元件的联接;④具有模块化结构和模块化元件的联接。并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。在进行机械系统的方案设计中，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象以便于实现映射算法。

2.3 基于产品特征知识的设计方法

基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。

2.3.1 编码法

根据“运动转换”功能(简称功能元)将机构进行分类，并利用代码描述功能元和机构类别，由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。在此基础上，将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合，建立了该“专家系统”的推理机制，并用于四工位专用机床的方案设计中。

2.3.2 知识的混合型表达法

针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合。在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统DMDSS中，将规则、框架、过程和神经网络等知识表示方法有机地结合在一起，以适应设计中不同类型知识的描述。将多种单一的知识表达方法(规则、框架和过程)，按面向对象的编程原则，用框架的槽表示对象的属性，用规则表示对象的动态特征，用过程表示知识的处理，组成一种混合型的知识表达型式，并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统GBCDIS”和“变速箱结构设计专家系统GBSDES”。

2.3.3 利用基于知识的开发工具

在联轴器的CAD系统中，利用基于知识的开发工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向对象的方法，创建了面向对象的设计方法数据库，为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。则利用NEXPERT描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的内容，由此寻求出基于知识的解，并开发出直线导轨设计专家系统。

2.3.4 设计目录法

构造了“功能模块”、“功能元解”和“机构组”三级递进式设计目录，并将这三级递进式设计目录作为机械传动原理方案智能设计系统的知识库和开发设计的辅助工具。

2.3.5 基于实例的方法

在研制设计型专家系统的知识库中，采用基本谓词描述设计要求、设计条件和选取的方案，用框架结构描述“工程实例”和各种“概念实体”，通过基于实例的推理技术产生候选解来配匹产品的设计要求。

3 结束语

产品方案设计范文第10篇

机械产品的总体设计对于产品从设计、制造到使用阶段都有着至关重要的影响，都关系着机械产品的质量、性能和安全可靠性。在这个阶段产生的设计问题其影响是巨大的，是难以通过后续工作来弥补的。同样，这一阶段的设计也是创意设计的阶段，也是提高产品市场竞争力的阶段，如果设计人员能够打开思维，开启智慧，剔除繁琐技术上的约束，那么将会设计出具有强大市场竞争力的产品。本文从机械产品总体设计的一般过程出发，分析了机械产品设计的原则，并且结合当前市场经济对产品总体设计的要求，将经济性、创新性和技术性贯穿于整个设计的始终。试图通过本文的分析为当前机械设计领域的研究提供一定的理论借鉴。

关键词：机械产品；设计；研究；发展趋势

引 言

改革开放以来，我国的机械设计已经不再是过去的单纯提高生产力水平，提供工业机械，以及致力于工业化建设而发展了，而是将大量的机械产品投入市场，创造利润，机械设计正式进入了市场竞争的时代。目前，机械企业面临的是来自于全球的竞争，所以产品设计的竞争能力、产品设计的周期、设计成本以及产品的质量、舒适度和售后服务都至关重要。总体设计阶段在产品具体设计、生产制造和销售以及维护的前期，对于产品的整个生产过程有着重大的影响。这个阶段是机械产品设计的一个重要部分，也是最为关键的阶段，设计质量的优劣直接决定了产品的性能、成本及其在市场上的竞争力和企业的效益。

1、系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准VDI2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：

（1）将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。

（2）将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。

（3）将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分（单元）及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段 。

由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。

2、结构模块化设计方法

从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解（如通用零件部件等）描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，（1）产品（2）功能组成（3）主要功能组件（4）功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。

认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风 险十分有利。

提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口（联接和配合部），并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

3、基于产品特征知识的设计方法

基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。

机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。

3.1 编码法

根据“运动转换”功能（简称功能元）将机构进行分类，并利用代码描述功能元和机构类别，由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。在此基础上，将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合，建立了该“专家系统”的推理机制，并用于四工位专用机床的方案设计中。

3.2 知识的混合型表达法

针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合，这一点已得到我国许多设计学者的共识。

在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统DMDSS中，将规则、框架、过程和神经网络等知识表示方法有机地结合在一起，以适应设计中不同类型知识的描述。将多种单一的知识表达方法（规则、框架和过程），按面向对象的编程原则，用框架的槽表示对象的属性，用规则表示对象的动态特征，用过程表示知识的处理，组成一种混合型的知识表达型式，并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统GBCDIS”和“变速箱结构设计专家系统GBSDES”。

3.3 利用基于知识的开发工具

在联轴器的CAD系统中，利用基于知识的开发工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向对象的方法，创建了面向对象的设计方法数据库，为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。则利用NEXPERT描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的内容，由此寻求出基于知识的解，并开发出直线导轨设计专家系统。

4、各类设计方法评述及发展趋势

综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体（由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构）进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有规律可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。

机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。

机械产品的方案设计正朝着计算机辅助实现、智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进，由于产品方案设计计算机实现方法的研究起步较晚，目前还没有成熟的、能够达到上述目标的方案设计工具软件。作者认为，综合运用文中四种类型设计方法是达到这一目标有效途径。虽然这些方法的综合运用涉及的领域较多，不仅与机械设计的领域知识有关，而且还涉及到系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识，但仍然是产品方案设计必须努力的方向。国外在这方面的研究已初见成效，我国设计学者也已意识到CAD技术与国际交流合作的重要性，及其应当采取的措施。

参考文献

[1]邹惠君主编.机械设计原理[M].上海：上海交通大学出版社，2008