现代公理设计理论.doc

现代公理设计理论 一、概述 1 现行设计技术与实践存在的题目 固然，从第一次产业革命开始至今250余年来，由于科学技术的快速发展，人类已经取得令人难以置信的突破，工农业生产、市场与经济得到空前大发展。与此同时，人们也被大量的题目、冲突与风险所包围。现在预防突发事件和建立应对突发事件机制已经成为越来越多的人所关心的题目。但是，从工程的角度看它们是应对不确定性与动态性的题目。战胜不确定性与动态性最有力的工程工具是能应对不确定性与动态性的优秀工程设计的理论与方法。人们就是在精益求精应对不确定性与动态性的设计理论与方法中不断地完善工程系统。 从20世纪80年代以来重大工程事故不断，譬如：印度联合碳化物化学公司的事故使两万人丧生；切尔诺贝利核电站事故的危害影响到很多欧洲国家；NASA火箭因O型密封圈的故障而导致发射失败；“911”的恐怖袭击使现代化的世贸大楼很快倒塌，造成新世纪的大惨剧；04年东南亚的海啸和05年新奥尔良的飓风灾难等等。从这些事故与惨剧中是可以看到其部分或重要部分在设计方案中就存在先天不足或题目。工程实践证实，差的工程设计不仅能导致低质量、高本钱与长的交货期，而且还可能导致重大的工程事故或惨剧。因此工程设计必须不断汲取失败与灾难暴露出的题目与教训，积极寻找先进的设计理论与方法。 “设计技术与实践缺乏创新，是其中最重要的题目（Suh，2001）”。它涉及以下事实：（1）至今设计的差错成为公认的重大题目；（2）很多在设计领域不太受重视的“设计小题目”经常是顾客抱怨，甚至拒尽购买与利用所设计的产品或服务的根源，这类设计题目包括： 可以引发功能、质量与使用性能故障或存在潜伏危险的产品与服务设计解决方案；由于无法满足顾客、组织与社会的需求，使产品与服务变成没有顾客价值的设计；导进时间长的新产品与服务项目；制造周期长、质量题目多、安全性与可靠性差的设计；高维护与修理本钱的设计；多故障、高本钱又不便于应用的设计等。 这类设计解决方案产生了很多“不良”的产品、服务、过程、系统或软件。造成今天这些不良设计的根本原因是：广泛利用的经验或对比设计技术与方法极大地限制了实际设计水平的进步；现在尽大多数高等学校不能培养出具有系统创新能力、把握现代创新设计知识与基本技能、适应面广的设计人才。所以，当代的设计技术与方法面临以下两个主要挑战： ·如何跨越基于经验与对比和技艺的设计阶段，实现设计科学和技艺的完美结合？ ·如何将TRIZ与ADT等设计技术与方法集成，建立系统、完整的现代设计的科学？和如何通过教育与培训让大多数学生与设计工程师把握它们？ 2 设计小组与职员必须进行的设计活动 要想迎战上述挑战，正确、快速与高质量地完成设计任务，设计小组与职员在完成每项设计任务时必须进行的设计活动有： ·需求分析与定义。捕捉需求，在分析的基础上，定义符合顾客、企业与社会要求的需求。 ·定义题目。定义满足顾客需求所必须解决的设计题目。 ·进行概念设计。在深进理解顾客需求与概念设计要求的基础上进行技术与产品（或服务）项目的改进与创新，天生多个概念，再通过分析与综合形成多个概念化（Conceptualize）的项目设计解决方案和技术要求/条件。 ·优化解决所提题目的设计解决方案。 ·进行具体设计。完成设计题目解决方案的具体设计与必要的原型试验，检查终极设计方案能否达到“使顾客完全满足（TCS）”和“使受益者完全满足（TSS）”。 ·在设计前、进行中和完成后都应该充分理解“设计”是，从“我们想要得到或期看得到什么？”到“我们如何达到我们的期看”的一种映射”。“并按此进行阶段与终极的评审。 3 公理设计的目标与方法 公理设计的终极设计目标是：证实设计学是可以成为大多数人能把握的一门设计科学；利用AD理论与方法可增强设计的创造性、设计方案的鲁棒（稳定）性和可制造性及可维护性；建立能使企业受益的设计科学基础、设计平台和企业文化氛围；提升设计学的科学性，再生和创造现行自主设计开发能力；研究AD理论与方法在其它领域运用的可能性与普适性；把系统、硬件、软件设计成可控、可靠、可高生产率与高质量地制造和富于成效的。 尽管近十几年开发了许很多多的算法，但是它们很少是利用公理设计的原理与方法。从理论上讲，知识与科学技术的发展应该是从公理与理论到算法，再到工具的过程。算法可以包括：模式识别、联想记忆、模拟仿真、基于经验的描述、插补、基于概率的选择等。在纯算法的设计中，人们试图识别或描述设计的过程，最后获得满足设计目标的具体设计解决方案及其表达。所以，算法设计是针对专门或特定情况的。试图提出适应所有情况的通用算法设计，特别是最高层概念级的算法是相当困难的，而且经常是不可描述的。但是，已有的公理设计法已经建立了良好的设计决策、过程概括与抽象的基础。因而，利用