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1、古代设计技术。引言古代设计技术是先进制造技术中的首要 关键技术，它是古代科技进展和全球市 场竞争的产物。产品设计是以社会需求为目的，在 肯定设计准绳的约束下，利用设计方法 和手腕制造出产品结构的过程，如图1 所示。市场竞争的需求和各种新方法、新技术、新 工艺、新材料不断涌现，推进了设计方法和技 术的进步，产品设计从传统的阅历设计进入古 代设计。1古代设计的外延1.1古代设计的特征古代设计是传统设计的深化、丰富和完 善，而非独立于传统设计的全新设计。虽然目 前对古代设计尚无精确定义，但可从以下特征来理解。以计算机技术为核心这是古代设计的次要特征。计算机技术的飞速进展对 设计产生了巨大影响，表现为
2、以下几方面： 世计手腕的美新计算机技术推进了设计手腕从“手工”向“自 动”的转变。传统设计以图板、直尺、铅笔等作为工具，这种 设计手腕效率低、人工强度大。CAD技术的消灭和进 展，甩掉图板的“无纸设计”作为古代设计的主流， 分明进步了设计效率。产品表东的存变计算机技术推进了产品表示从“二维”向“三 维”的转变。传统设计利用投影原理表示产品结构，这种二维 表示的数据单一，数据量少，不便于产品的进一步分 析和制造。随着CAD技术的进展，三维“产品模型 (Product Model) v越来越得至U广泛运用。这种 表示不只包括反映产品外形和尺寸的几何信息，还可 包括分析、加工、材料、特性等数据，从而
3、可直接用 于分析和制造。钺计方饮的进展促进了一些新的设计方法的消灭，高功能的计 算机硬件和先进的软件技术是这些方法实施 的保证。一些先进的设计方法如有限元分析、优化、 模态分析等都触及大量简单计算，只要计算机 技术的进展才能推进这些方法的进步和运用。 新的设计方法如并行设计、虚拟设计、计算机 仿真等。工作方K的变他计算机技术促进了设计方式从“串行” 到“并行”的变化。受设计手腕限制，传统设计过程接受串行方式进 行，即设计义务按时序从一个环节传入下一环节。随 着数据库技术和网络技术的进展，并行设计正得到广 泛运用。它要求设计小组(Team)同时地、并行地参与 设计，并最大限制地沟通讯息,以延长设
4、计周期及有 助于将各种新思想、新技术、新方法融入到产品设计 中。钱叶易制造一体化存在于计算机内的产品模型可直接进入CAPP 系统进行工艺规划和NC编程，进而加工代码 可直接传入NC机床、加工中心进行加工。产 品模型加强了设计与制造两个环节的连接，进 步了产品开发的效率。管理程淳的还步产品设计是一个简单的系统工程，设计过程中 触及大量设计数据和设计行为的管理。数据库 技术的进展转变了传统的手工管理形式，各种 MIS、PDM系统的广泛运用大大进步了设计的管 理程度，保证了设计过程的高效、协同和安全。 做鹊形式的升数网络技术的进展加快了数据通讯速度，延长 了企业之间的距离。传统的局限于企业外部的 封
5、闭设计正在变为不受行政隶属关系约束的、 多企业共同参与的异地设计。为完成一种设计 义务构成的虚拟企业或动态联盟将完成优势 互补和资源共享，极大地进步设计效率和程 度以设计理论为指点受科学技术进展程度的限制，传统设计是以消费阅历 为基础，以运用力学和数学构成的计算公式、阅历公 式、图表、手册等作为根据进行的。随着理论争辩的 深化，很多工程景象不断升华和总结为揭示事物内在 规律和本质的理论，如摩擦学理论、模态分析理论、牢靠性理论、疲惫理论、光滑理论等。古代设计方法是基于理论构成的方法，利用这种方法指点设计可减小阅历设计的自觉性和听凭性，进步指传统的设计理论与方法,特殊是运动 学、静力学与动力学、材
6、料力学、结构力学、 热力学、电磁学、工程数学的基本原理与方法设计的自动性、科学性和精确性。因此，古代设计是以理论指点为主、阅历为辅 的一种设计。1.2古代设计的外延经过对其特征的分析，可以以为：“古代设 计”就是以满足应市产品的质量、功能、工夫、 成本/价格综合效益最优为目的，以计算机协 助设计技术为主体，以学问为依托，以多种科 学方法及技术为手腕，争辩、改进、制造产品 活动过程所用到的技术群体的总称。既以市场 需求为驱动，以学问猎取为中心，以古代设计 思想、方法为指点和古代技术手腕为工具，考 虑产品的整个生命周期和人、机、环境相容性 要素的设计。1 .古代设计作为一个争辩范畴，包含范 围极其
7、广泛。既包含指点设计进程及规律规律的设计 方法学（属于思想方面），也包含能用来进步 设计效率和设计质量的各种单项技术（如CAD 技术、有限元分析、牢靠性设计等），同时还 包含有高产品市场竞争优势的技术（如商品化 设计、工业外型技术、市场猜测与分析技术 等），贯穿其中很重要一点就是并行工程的运 用：产品设计开头就要同时考虑制造、运用及 全生命周期的各个要素，另外，对于一个义务, 可以以网络技术为基础组织不同制造商（网上 动态联盟）来共同完成。因此，2 .古代设计只能综合理解为:计算机为工 具，专业设计技术为基础，网络为效率，市场 为导向的一种综合设计理念，其完成没有固定 的形式。简约的说，古代设
8、计的外延就是以市场为驱 动，以学问为依托，以学问猎取为中心，以产 品全生命周期为对象，人、机、环境相衮的设 计理念。2古代设计的技术体系古代设计技术的整个体系好比一棵大树， 由基础技术、主体技术、支撑技术和运用技术 四个层次组成。图2基础技术等方面。它不只为古代设计技术供应了坚实的理论基础，也是古代设计技术进展的源泉。古代设计技术也可以说是在传统设计技术的基础上，以新的方式和更丰富的外延发扬光大传统设计技术中的优秀内核与精|各种产品设计领域I先进制造工艺I-材料科学卜自动化技术卜系统管理技术自然科学卜政治经济卜文化社会科学 |市场营销再I应用技术Ln华。霍学科与技术现代设计技术主体技术d计算机
9、辅助技术IT现代设计方法学|试验设计技术可信性设计技术图2古代设计技术体系与其他学的关系2.2 主体技术古代设计技术的诞生和进展与计算机技术的进 展毫不相关、相反相成。可以毫不夸张地说，没有计 算机科学与计算机协助技术（如计算机协助设计、智能 CADdntelligent CAD（CAD）、优化设计、有限元 分析程序、模拟仿真、虚拟设计和工程数据库等），便 没有古代设计技术；另一方面，没有其他古代设计技 术的多种理论与方法，计算机技术的运用也会大大遭 到限制，由于运用优化设计、牢靠性设计、模糊设计 等理论构造的数学模型，来编制计算机运用程序，可 以更广泛、更深化地模拟人的推理与思想，从而进步
10、计算机的“智力”。而计算机协助设计技术正是以 它对数值计算和对信息与学问的独特处理力 量，成为古代设计技术群体的主干。2.3 支撑技术无论是设计对象的描画，设计信息的处 理、加工、推理与映射及验证，都离不开设计 方法学、产品的可信性设计技术及设计实验技 术所供应的多种理论与方法及手腕的支撑。设计方法学、可信性设计技术及实验设计 技术所包含的种种内容，可视为古代设计技术 群体的支撑技术。2.4 运用技术运用技术是针对有用目的处理各类具体 产品设计范畴的技术。如机床、汽车、工程机械、精密机械的古代设计内容，可以看作是古代设计技术 派生出来的丰富多彩的具体技术群。古代设计技术在 各类产品设计范畴的广
11、泛运用，促进了产质量量与功 能的进步。古代设计已扩展到产品规划、制造、营销、运转、 回收等各个方面，除了必要的传统设计理论与方法的 基础学问外，相关的学科与技术，尤其是制造工艺、 自动化技术、系统管理技术、材料学问与阅历及广泛 的自然科学学问等也是格外必要的。值得一提的是，古代设计技术体系框架的 划分只是绝对的，而不是确定的；主体技术、 支撑技术、运用技术、基础技术之间并不存在 截然的界限。主体技术所包含的计算机协助设 计的有关技术本身往往就是运用技术。在特定 状况下，某些支撑技术也可以成为主体技术， 例如变载荷及随机干涉下零件的疲惫设计和 波动性设计，这时疲惫设计、健壮设计就是相 应状况下的
12、主体技术。有些设计支撑技术原来 就是由传统的强度、变形及失效理论“繁衍” 出来的多种设计理论，如疲惫设计、防断裂设 计、牢靠性设计等，所以，这些设计支撑技术, 也可看作基础技术。3古代设计准绳设计准绳是为设计产品应满足的条件，也是 对设计行为的约束。受设计程度、观念、体制 等限制，传统设计所考虑的准绳着眼于产品的 功能和技术范畴，而设计的影响贯穿产品整个 生命周期，所以设计准绳必需面对生命周期内 的各个阶段。古代设计准绳是传统设计准绳的 扩充和完善，两者并无本质区分。可归纳为以 下几类。3.1 功能满足准绳产品设计的目的是构造可以完成规定功能的 产品。假如产品不具备要求的功能，设计就得 到价值
13、。因此满足功能是各类产品设计的必要 准绳。3.2 质量保障率缝，保证质量是产品设计的重要准绳。产质量量次 要由功能和牢靠性打算，因此这类准绳次要包 括：0功健目的。指产品的各类技术目的，如机床 加工精度、传动系统运动精度，电视机辨别率 等。先进的技术目的是完成高质量产品的前 提。卒京保。指产品在规定的条件和规定工夫内 完成规定功能的力量。产品只要牢靠功能才有 有用价值，因此功能的发挥依托于牢靠性。强盛淮倦。要求产品零件具有抵制全体断 裂、塑性变形和某些表面损伤的力量。断京雁倦。要求外载作用下产品变形在规定 的弹性变形之内。波劭崔。指产品在外载作用下可以恢复其均 衡的特性。就房覆嘏。要求零件在规
14、定工夫内材料的磨 损量在规定值以内。仞就腐械收。要求产品在恶劣环境下不被周 围介质腐蚀的特征。扰场要做。要求高温环境工作的产品不发生 蠕变或蠕变变形在规定值以内。仞劭各猜喉。指在动载荷作用下产品具有良好 的抗振特性，以保证产品的颠簸和低噪声运 转。G勿均雷特植。指旋转产品具有良好的静均衡和 动均衡特性。G，载蜡雌。保证产品具有要求的温度大小、温 度分布和热流形态，以及热应力、热变形在规 定值以内。3.3 工艺优秀准的指设计可以且简约经过消费过程完成，它包 括：力可制暹楹。指利用现有设备可以制造出满足 精度等要求的零件，且制形成本低，效率高。 可柝种辘。指零件可以拆卸成满足拆卸精度 要求的部件和
15、零件，且拆卸成本低、效率高。可制裁辘。指产品可以且简约经过适当方进 行有关测试，以评价设计、制造和拆卸。3.4 较济合理准绳要求产品具有较低的开发成本和运用费用。3.5 社会运用准绳考虑产品投放市场后的表现行为，包括：林枇故为植。保证产品产生尽可能少的废 水、废气、噪声、射线等，符合环保法规，对 生态环境毁坏最小。环境敌对性是可持续进展 战略在设计中的重要表现。糅晚4nH点植。顺应运用环境的湿度、温度、 载荷、震惊等特殊条件。人机弑对植。满足运用者生理、心思等方面 要求，使产品外形美观，颜色恼人，操作简约、 便利、温馨。可修痔楸。使产品可以且易于修缮，修缮的 停机工夫、费用、简单性、人员要求和
16、差错尽 可能最小。日要企辘。保证不对人的生命财产形成毁坏。 可要装辘。保证产品运用前安装简约、牢靠， 且安装费用最小。仞可柝御作。考虑产品的材料回收和零组件的 重新运用。可收收。考虑产品报废及回收方式。下面分类引见了各种准绳，有些归类并不格外 严厉。设计时应根据产品特点选择部分准绳， 而在选择的准绳中又分次要和次要准绳。根据 所选次要准绳的不同，目前已构成很多针对性 设计方法，如面对制造和拆卸的设计(DFMA)、 面对环境的设计(DFE)；面对拆卸的设计(DFD) 等。4古代设计理论、方法与技术设计理论是对产品原理和机理的科学总 结。设计方法是使产品满足以及推断产品能否 满足设计准绳的根据。古
17、代设计方法是基于设 计理论构成的，因此更具科学性和规律性。但 一些方法还有完善和进展的过程，所以古代设 计方法还不能完全取代传统设计方法，一些行 之有效的阅历方法目前仍在广泛运用，它们仍 是古代设计方法的重要组成。4.1 古代设计法的内容与范畴古代设计方法本质上是科学方法论在设计 中的运用。概括为十一论：渐变论、信息论、智能论、 系统论、优化论、对应论、功能论、把握论、 离散论、模糊论、艺术论。这些论与广义设计 (有目的的看法活动)直接有关，有的已构成单 一学科，有的正在构成。渐变论方法 渐变制造是古代设计的基 石。如制造性设计。次要运用于定性的方案决 策、系统设计；智能论方法发挥智能载体的潜
18、力，是古代设计的核心。如1计算机协助计算：仅借助计算机代替 人的初级智能；2 CAD： 3CAE：4智能机器化方法：即指高级人工智能，如 机器人、专家系统等。运用于能代替人的智力的一切场合。信息论方法 设计信息的分析是古代设计 的根据。如：1猜测技术法：用历史性趋向及参数，猜 测现需与将来的动向与参数；2方差分析法：对一系列已知数据要素， 进行参数的估量与辨认检验；3信息合成法：将各种不同信息合成为所 需的广义系统，如人工合成细胞、图形等。次要用于经过历史性或实验性数据进行 猜测与信号分析及可行性论证。系统论方法 系统分析是古代设计的前 提。常用：1系统分析法：把任何系统、功能、元件 均看做系
19、统，加以分析，进行输入一输入关系 的描画，得到合理的系统与功能；2规律分析法：运用规律数学从各系统之 间互相关联与制约关系，设计出优化系统；3形式辨认法：把已有若干形式的系统样 本，进行形式的确定；次要用于总体方案与系统设计及可行性论证。把握论方法 动态分析是古代设计的深 化。常用：1动态分析法：运用传递函数与形态方 程，争辩输人情号与输入功能之间的定性定量 关系，以获得最好的动态特性目的；2振荡分析法：对振型模态进行辨认，以 利用振动或衰退振动及乐音(广义)；3柔性设计法：把刚性系统按实践弹性系 统进行设计计算；4动态优化法：次要是争辩大系统优化与 最佳动态数学模型；普通用于系统确定后的动态
20、目的定性分 析与定量校正。优化论方法 广义优化是古代设计的 宗旨。常用：1优化设计法：包括各种优化值的搜索方 法，如线性规划、非线性规划、动态规划、整 数规划、几何规划、多目的优化、实验优化、 阅历优化、方案优化、模糊优化等；2优化把握法：次要是动态优化、最优把 握等。可用于方案设计与参数设计。对应论方法 相像模拟是古代设计的捷 俭。常用：1相像设计法：似同类参照物为根据求出 设计对象与参照对象间的数学关系；2模拟分析法：以异类参照物为根据，设 计系统结构与求得参数；3仿真技术：用电子数字计算机及仿真言 语模拟简单系统与过程，求得解析法不能获得 的参数；4仿生技术：模拟生物的特殊功能为设计 服
21、务。次要用于已有参照，模型的构思与定量计 算。功能论方法 功能完成是古代设计的目 的。有限寿命是自然与社会的基本客观理想， 所以设计时应保证有限运用期限内设计对象 的经济有效功能，其方法有功能分析设计 法、牢靠性分析猜测、牢靠性设计及功能价值 工程等。次要运用于方案设计与功能价值、功能安 全牢靠性定量分析；离散论方法 离散分析是古代设计的细 解。事物特殊是简单广义系统由离散体组成， 是自然与社会另一个基本客观景象，因此，用 离散化方法近似确定参数是必定牢靠的，其方 法有有限单元法、边界元法、离散优化、子模 态分析法及其他运用离散数学技术的方法等。次要用于近似细解的精细设计。模糊论方法 模糊定量
22、是古代设计的进 展。事物的模糊性是一种大量的客观存在，所 以运用模糊分桥的量度方法(避开精确的数学 方法)是必要的，其方法目前次要运用隶属函 数的论域法，可以进行模糊分析、模糊评价、 模糊把握与模糊设计等的运用。次要用于模糊性参数确定与方案的综合 评价；QD艺术论方法悦心恼人是古代设计的美感。任何设计都尽可能把设计对象构成一件 艺术品，是设计的重要观念，古代艺术论不只 如此，还要接受技术美学，计算机外型、模糊艺术等处理方法。次要用于使设计达到悦心恼人的功能;4.2目前所指的古代设计技术1)古代设计方法学(1)系统设计(3)功能设计(5)模块化设计(7)反求设计(9)模糊设计(11)工业外型设计
23、价值工程(4)并行设计(6)质量功能配置(8)绿色设计(10)面对对象的设计价值工程(4)并行设计(6)质量功能配置(8)绿色设计(10)面对对象的设计2)计算机协助设计技术(1)有限元法 (2)优化设计(3)计算机协助设计 (4)模拟仿真与虚拟设计(5)智能计算机协助设计(6)工程数据库3)可信性设计(可信性设计技术可看作广义牢靠性设计内容的扩展)(1)牢靠性设计(3)动态设计(5)抗疲惫设计(7)防腐蚀设计(2)安全设计(4)防断裂设计(6)减摩耐磨设计(8)健壮设计(9)耐环境设计 (10)修缮设计和修缮保障设计(11)测试性设计(12)人机工程设计5古代设计手腕设计手腕是人的设计思想借
24、以完成的工具和 技术。计算机技术、软件技术和数据库技术的 进展对设计手腕起到了变革性的作用，以计算 机为工作平台的设计工具正在广泛取代传统 的图板，计算机协助设计正在成为古代设计的 次要手腕，它使设计效率、设计程度和设计质 量得到片面进步。计算机协助设计包括如下内 容。6古代设计技术的特点由古代设计技术的涵义及其体系可见，它 具有以下一系列特点。6.1 设计理论与方法的嵬伸、思想的变化及设 计范畴的步长古代设计技术是传统的设计理论与方法 的承继、延伸与扩展。静态的设计原理向动态的延伸；阅历的、类比的设计方法向精确的、优化 的方法延伸；确定的设计模型向随机的模糊的延伸，单维思想形式向多维思想形式
25、延伸；而且设计范畴在不断扩大。传统的设计通 常只限于方案设计、技术设计(总体设计与 工艺设计)，如先进制造技术中的面对制造的设计 (Design For ManufacturingDFM),面对拆卸的设计(Design For AssemblyDFA)及面对X的设计esign For “X”DFX),并行 设计(Concurrent DesignCD)、虚拟设计、绿色设计(Green DesignGD)模糊设计、修缮性设计(Mainterinability DesignMD)、健壮设计等，便是工程设计范畴扩大的集中表 现。古代设计可以说是设计师、制造工程师、 管理营销人员以及工人、财会人员、专
26、利律师 等通力合作、集体才智的结晶。6.2 多种设计技术、理论与方法的交叉与绘合计算机技术与信息科学对机械产品的浸 透、改造与运用，使产品的结构、功能产生很 大 的变化，古代的机械产品正朝着机电一体 化，物质、能量、信息一体化，集成化，模块 化方向进展。数控机床及数控安装、加工中心、工 业机器人等典型的机电一体化产品，不只具有传统意 义上的物质与能量转换的功能，而且具有自动检测、 自动数据处理(运算、推断、存储、记忆)、自动显示、 自动把握、缺点诊断和自动爱护及维护性、可回收性 等功能，从而对产品的质量、牢靠性、波动性、稳健 性及效益等均提出更为严厉的要求。因此，古代设 计技术必需是多学科的交
27、融交叉，多种设计理 论、设计方法、设计手腕的综合运用，以系统 的、集成的设计概念设计出符合时代特征和科 技进展趋向的产品及全体综合效益最佳的产 品O6.3 设计手痈的希确化、计算机化、4动化与 虚拟化(1)精确化 在传统设计中，面对载荷、应力、 环境等要素的简单化，通常以某种条件性的假 设建立所谓波动的、抱负的载荷(集中的或匀 布的)和应力(名义的、均匀的)模型，它与实 践状况有差异的很多要素，则以安全系数和一 系列的载荷系数、应力系数及其它影响系数等 加以考虑，这往往使计算的结果误差较大。古 代设计技术可以接受概率设计(牢靠性设计) 描画载荷应力、环境条件等随机要素的分布规律，133,经过有
28、限元法、动态分析、疲惫设 计、防断裂设计、健壮设计、耐环境设计等分 析工具和建模手腕，精确模拟系统的真实状况，从而得到比较符合实践工况的真 实解，进步了设计的精确化程度。计算机化计算机化的标志是计算机在工 程设计中得到广泛的运用，并渐渐替代传统的 手工设计。硬件功能日益添加，计算机在设计 中的运用已从计算机协助分析计算和协助绘 图，进展到优化设计、并行设计、三维特征建 模、设计过程管理、面对制造与面对拆卸的设 计制造一体化，构成了 CAD、CAPP、CAM的 集成化、网络化，并逐渐向设计智能化、模拟 仿真和虚拟设计、国际互联网络条件下进行计 算机协助设计过渡。计算机协助设计技术,特 殊是工程数
29、据库和网络技术的广泛运用，加速 了完成计算机集成制造系统(CIMS)和全球化 制造的进程。(3)自动化 设计自动化的含义、内容与 范围目前尚无精确定论，但它一直是设计范畴追求的目的。(4)虚拟化 设计手腕虚拟化(或拟实 化)，是以虚拟理想的系统软件在计算机上完 成仿真、完成虚拟理想的三维建模，包括几何 建模、运动建模、物理建模、对象特性建模及 模型切分等，使设计者能在虚拟的设计环境下 看到设计内容，如设计对象的外形、表面、物体的 移动、旋转和各部分能否干涉与碰撞，以及对象的质 量、分量、惯性、表面特性(光滑与粗糙)、硬度、结 构方式等转变形式，从而完成设计可视化，快速显示 设计内容，机警而便利
30、地修正设计，同时由于虚拟制 造技术，以及快速原形技术的消灭，使设计者在零件 被制造之前就看到了它加工后的外形并感觉到它。这 些虚拟技术与手腕的运用，大大进步了设计效果与质 .& 里。6.4 并行化、景优化和智能化的设计过程古代设计技术中的并行设计、优化设计及 智能化设计(如智能CAD,专家系统(ES)等)均 是古代设计技术中的重要设计技术，是设计开 发新产品过程不行短少的方法和技术手腕。(1)并行设计过程并行设计(Concurrent Design)有 时又称为并行工程(Concurrent Engineering) 0这是 一种综合工程设计、制造、管理、运营的思想、方法 和工作形式。并行工程
31、技术可以在一个工厂、一个企 业(包括跨地区、跨行业的大型企业及跨国公司)以通 讯管理方式在计算机软、硬件环境下完成。其核心是 产品的设计阶段就考虑到产品生命周期（从概念构成 到产品报废）中的全部要素（包括设计、分析、制造、 拆卸、检验、维护、质量、成本、进度与用户需求等）， 强调多学科小组、各有关部门协同工作，强调对产品 设计及其相关过程（制造过程和支持过程）进行并行 地、集成地、一体化地进行设计，使产品开发一次成 功，延长产品开发周期，进步产质量量。这是一项包 括人机集成和系统功能集成的多目的多层次、全体优 化的集成，需求用到很多古代技术与方法，如建模与 仿真技术、优化方法与技术、系统与集成
32、技术、信息 管理技术、专家系统与模糊技术、CAPP技术、片面质 量管理与把握技术、决策支持及评价系统、价值工程 及其猜测技术、分布式并行处理的智能协同求解技术 等。其关键技术是建模与仿真技术、信息系统及其管 理技术、决策支持及评价系统等。美国于80年月末首 先在福特、通用和克莱斯勒三大汽车公司组织实施并 行工程技术，获得了分明的经济效益。我国近年来在 一些大型企业中也开头部分实施并行工程技术，这项 技术是进步我国企业程度，参与全球化竞争的一个重 要进展方向。（2）全过程的优化设计古代设计技术中的普 通性优化设计方法及其运用已日趋成熟，普通的连续 变量优化设计、混合离散变量优化设计，已进展到随
33、机变量优化设计（牢靠性优化设计）、模糊变量优化设 计，单目的优化设计已进展到多目的优化设计。仅将 优化设计的范围局限于优化方法及其运用程序的编制 上已不能顺应工程技术进展的需求。广义的工程优化设计：应是优化设计的重要进展 方向,其内容次要包括工程优化设计成绩的自动建模 技术、优化设计成绩的前处理与后处理、优化设计结 果的评价等。此外,基于优化设计和制造的分级分解 优化也是目前重要的争辩内容。上述优化方向的完成, 必定触及到人工智能、信息技术、把握技术等多种方 法、多种技术、多个软件系统的综合运用。（3）人机结合的智能化设计过程 产品设 计是一个制造性的思想、推理和决策的过程， CAD技术在产品
34、设计中的成功运用，惹起设计 范畴产生了深入的变革，由人完成的设计过 程，已转变为由人机亲密结合共同完成设计过 程的智力与智能活动。如人工智能原理和专家系 统（包括普通专家系统与模糊专家系统）技术运用于 CAD产生了智能CAD（ICAD）系统，完成了对设计过程 基于符号性学问模型和符号处理的推理工作，用于完 成概念设计的有关内容。可以说智能CAD系统是模拟 人脑对学问处理，并拓展了人在设计过程中的智能活 动。6.5 面对产品寿命周期全过程的可信性设计随着科学技术的进展和日益增长的社会需求，产 品的类型、规格及功能快速地发生变化，产品的寿命 周期越来越短。人们对产质量量要求的含义也在不断 变化，不
35、只要满足功能要求，对可信性、安全性、牢 靠性、合理的寿命、便利运用和维护保养条件与方式 也提出了更高的要求，并要符合有关标准、法律和生 态环境要求及满足用户非物质功能的要求等等。为贯 彻这些标准和要求，需求设计、制造、管理、维护、 运用等一系列环节有严厉的技术措施加以保证，其中 最重要的是设计、制造程度，由于产品的质量是设计 和制造出来的，而不是检验出来的。因此，古代设计 技术的重要内容之一就是面对产品寿命周期 全过程进行可信性设计，以满足市场与用户对 产质量量的要求。针对不同产品和各个设计阶段拟 接受其中某些合适的、有效的可信性设计技术与方法, 以处理设计中各个具体的和总体的要求，把产品的设
36、 计从阅历的、类比的、静态的传统设计进步到全方位 的猎取信息，并结合运用其他古代设计理论、方法和 手腕、进举动态的、多变量的全过程的可信性优化设 计。6.6 多种设计实检技术的综合运用为了有效地验证设计目的能否达到和检 验设计过程、制造过程的技术措施，片面把握 产品的质量信息，做到万元一失，在设计全过 程中对产品进行必要的、针对性的实验是不行 忽视和超越的。在产品的设计过程中，人们根 据不同产品的特点和需求，经过物理模型实 验、动态实验、牢靠性实验、产品环保功能实 验与把握等，猎取相应的产品参数和数据，为 评定设计方案的优劣和几种方案的比较供应 肯定的根据，也为开发新产品供应有益的基础 数据。
37、由于计算机、信息科学的进展与浸透，在先进制造技 术的推进下，古代设计实验技术的概念与范围已发生 了变化与延伸。人们不只需求针对具体的模型进行物 理性实验，还可以借助弱小功能的计算机软、硬件条 件、在建立一系列数学模型的基础上对产品进行数字 仿真实验和更高级的虚拟理想的实验，实如今计算机 或机算机网络系统上模拟产品的运转状况、猜测产品 的功能；亦可运用快速成形技术，直接将CAD数据在 计算机把握下，将材料快速成形为三维实体模型，该 模型可直接用于设计外观评审或拆卸实验，或将模型 转化为工程材料制成的功能零件进行功能测试，以便 确定和改进设计。综上阐述也可以说，古代设计技术是以传统设计 理论与方法
38、为基础，以计算机广泛运用为标志，具有 信息时代特征的一种设计技术。工业发达国家和先进 企业成功的大量事例表明，古代设计技术的推行运用 所获得的技术、经济和社会效益，集中体如今大大进 步产品的质量，延长设计周期，降低成本，并且有效 地节省资源，爱护生态，制造人类持续进展的和谐环 境。7古代设计的进展趋向展望展望古代设计技术的进展趋向，大致有以 下几方面：1）设计过程的数字化不只要完善工程对象中确定性变量的数 学描画和数学建模，而且更要争辩非确定性变 量，包括随机变量、随机过程、模糊变量（人 的智能、阅历、制造力、言语及政治、经济、 人文等社会科学要素）等的数学描画和数学建 模。2）设计过程的自动
39、化和智能化争辩健全、争辩、进展各种类型的数据库、方 法库和学问库，及自动编程、自学习、自顺应 等高级商品化软件的研制，如争辩设计学问、 数据信息的猎取与处理技术、智能CAD人工神 经网络专家系统的模型和运用软件等。3）动态多变量优化和工程不确定模型优化 （模糊优化）、不行微模型优化及多目的优化等 优化方法与程序的争辩，并进一步进展到广义 工程大系统的优化设计的争辩。4）网络化并行设计及协同设计技术、方法及软 件的争辩。5）虚拟设计和仿真虚拟实验及快速成形技术 的深化争辩，是一种以计算机仿真为基础，集 计算机图形学、智能技术、并行工程、人机工 程、材料、成形工艺、光电传感技术和多媒体 技术为一体
40、的综合学科争辩。6）大力普及、推行与进展CAD技术的运用 争辩，其重点是研制开发功能强的商品化软 件。7）面对集成制造和分布式运营管理的设 计方法、人员组织及规划的争辩。8）微型机电系统的设计理论及设计方法和技 术的争辩，如智能计算、纳米技术、微型机器 人系统及微型机械系统的设计计算。9）面对生态环境的绿色设计理论与方法的争 辩，如绿色产品的设计、清洁化消费过程的设 计、产品的可回收性设计等。10）留意基础性设计理论及共性设计技术的深 层次争辩。基础性设计技术，如动态设计、疲 惫设计、防断裂设计、减摩和耐磨设计、防腐 蚀性设计及运动学、动力学、传动技术、弹塑 性理论等，是很多古代设计技术的学问源泉和 数学建模的理论基础。