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* * * * * * * * * 第五章 工程创造的一般方法 主要内容 5.1 创造产品的一般流程 5.2 技术推动的产品开发 5.3 小结 5.1 创造产品的一般流程 综合：将不同的部件、子系统及技术集成为一个整体； 分析：运用数学、科学、工程技术和经济学知识将不同方案的性能进行量化； 交流：绘制简图、建立数字模型或实体模型、撰写书面报告、进行口头陈述，让同事或管理部门理解并支持你的方案、构思及设计； 执行：落实并实施设计方案。 第一步：确定需求并定义问题 了解真实需求是产品开发成功与否极为重要的第一步。 大众需求的案例 Chapter4needanalysis.mp4 婴儿暖箱的设计 设计应考虑使用者实际环境需求 使用时的实际使用情形 要考虑外形美观 撰写产品设计任务书 顾客需求和分析市场 需求列表 分析其他有竞争力的产品 拉链 Zippo打火机 第二步：组织设计团队 设计和开发工作无法依赖某个天才独立完成，必需由来自不同领域的工程师及技术专家共同完成。 汽车设计: 营销人员 工程设计工程师 机械工程师 制造工程师 电气工程师 第三步：确定约束条件和设计要求 确定约束条件 预算 时间 人员 法律 产品涉及的技术成熟度及可用性 材料的性能和可用性 竞争对手 工艺性 第三步：确定约束条件和设计要求 确定评价标准和设计要求 美学 性能与规格 品质 人因工程 成本 安全性 运行或应用环境 与其他系统的兼容与匹配问题 对环境的影响 物料供应 可靠性 可维护性 可用性 第四步：寻找解决方案（方案设计） 方案设计可以看成是两阶段的过程：方案形成和方案论证（评估） 方案形成 避免设计需求和解决方案混淆 经常质疑基本假设 注意获取和积累知识与经验 采用类比方法 空间想象力 美国爱荷华（Iowa） 州立大学 基于C2的交互式应力分析 第四步：寻找解决方案（方案设计） 方案形成 确定临界参数 转换功能 改变流程或步骤的顺序 逆向思维 增加同一零件数目或重复同一工艺步骤 将功能分解 将功能集成 运用基本的工程原理 第四步：寻找解决方案（方案设计） 方案形成 激发个体创造力 激发团队创造力 集思广益 名义群体法 德尔菲法 各种思维方式的引用 特别是横向思维 第四步：寻找解决方案（方案设计） 方案设计案例 实现运动功能三要素 动力源 传动系统 工作机 旋转木马传动方案设计案例 第四步：寻找解决方案（方案设计） 方案设计案例 旋转木马传动方案设计案例 直接驱动 机械传动 液压传动 方案论证的五到八步 方案论证阶段 第五步：分析每个潜在方案 第六步：选出最佳方案 第七步：书面描述方案 第八步：把方案提交给管理层 初步设计的五到八步 初步设计阶段 第五步：分析每个潜在方案 第六步：选出最佳方案 第七步：书面描述初步设计方案 第八步：把方案提交给管理层 详细设计的五到八步 详细设计阶段 绘制出具体图纸 材料 尺寸 公差 工艺步骤 第九步：制作实体原型样机 制造原型机 选用常规零件 3D打印 装配测试 模型改进 配置生产 确定材料供应商、签订合同 雇佣操作生产设备的员工 改善大批量生产工艺、确定营销策略、安排财务 编写产品的用户手册 生产和储藏备用零件 第十步：验证和评估 大批量生产推向市场 抽样检查 收集市场反馈信息 改进制造工艺 开发下一代产品 5.2 技术推动的产品开发 产品的实现技术往往在产品的发展过程中起到决定性的作用。 创新推动的产品开发 成熟技术的创新组合 新技术推动的产品开发。 5.2 技术推动的产品开发 保罗·麦卡克莱迪对飞行器及汽车的改进工作案例 1977年，保罗·麦卡克莱迪因开发了重于空气，能够实现持续飞行和控制的人力飞机。 1979年，他设计的“蜘蛛网-信天翁号”由先进材料制成，采用了复杂的空气动力设计（基于科学的工程设计）。 1981年，发明“日光挑战者号”，它完全由太阳能驱动（采用了新能源技术）。 之后他又开发出仿照巨型翼手龙制造的无线电控制扑翼式飞机（开发了新技术） 1987年，发明了“阳光赛车”，这是一台太阳能驱动的汽车。 创立Aero Vironment 公司，进行空气质量、有毒废弃物、新能源及陆、水、空高效交通工具等方面的研发工作。 5.2 技术推动的产品开发 数控机床的发展案例 从人类第一次开发出车床至今已有两百多年历史。 开始机床的自动化功能基本依靠凸轮技术实现（事实上凸轮技术依然是很多现代自动化设备可靠的解决方案之一）。 MI