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第十四届全国机械设计年会 基于功能的产品设计 曹国忠 曹国忠 河北工业大学 创新设计研究所 河北工业大学 创新设计研究所 引 言 概念设计的主要任务是产生满足需求功能的原理解，是与产品创新紧 密相关的一个设计阶段。 根据用户需求确定产品的总功能; 将总功能分解为分功能及功能元，功能与能量、物料、信号三种流组成 的网络结构即为待设计产品的功能结构; 确定每个功能元的原理解，并将所有功能元的原理解合成得到待设计产 品的原理解。 功能是产品设计中的关键因素，概念设计是面向功能的设计。 产品是一个开放的复杂体系，与环境系统不断进行着物质、能量和信 息的交换。 在设计过程中通常会涉及到不同领域的设计知识以及复杂的设计活 动，如何对设计知识进行全面地描述和有效地推理，如何协同组织复 杂的设计活动是功能设计中的关键问题。 目前,还没有一种公认的能有效地支持功能设计的理论和方法以及能 有效地支持产品功能设计计算机辅助设计软件。 基于功能的产品设计 理论层 功能表示 功能理解 功能认知 方法层 功能建模 功能-结构映射 功能进化 工具层 计算机辅助功能设计 应用层 工程实例 功能情景 基于功能的产品设计 理论层 功能表示 功能理解功能理解 功能认知 方法层 功能建模 功能-结构映射 功能进化 工具层 计算机辅助功能设计 应用层 工程实例 功能情景 功能理解 功能理解研究的主旨在于揭示功能的本质特征，是其他功能研究的基 础。 功能是功能研究中的一个非常重要的概念，但目前还没有一个清晰而 统一的功能定义。 Koller 功能是输入和输出量之间的因果关系。 Pahl and Beitz 功能是输入输出之间以完成任务为目的的总的相互关系。 Suh 功能是能够完整确定独立设计对象特征的最小集合，该设 计对象特征符合特定的需求。 Shimomura 功能表示了设计者意图与实现该功能行为间的关联。 Qian and Gero 功能是对设计意图的描述。 Welok and Dixon 功能是需要使用的目的而不管他如何实现。 Bacon and Brown 功能是装置预期的目的。 Sturges et al 功能是设计元素独立于领域的特征或行为。 Chandrasekaran 功能是对产品环境的影响