产品设计过程论文

产品设计过程论文（精选12篇）

产品设计过程论文 第1篇

1 设计约束

产品设计是一个有限约束的综合过程, 其中一系列相关约束共同构成设计环境的约束系统, 是支撑产品生命周期中各个视图的问题解空间。

机械产品布局设计中, 各种约束之间并不是孤立存在的, 它们是相互关联、相互映射的。如蜗杆-齿轮减速器中, 用形位约束中的形状约束和尺寸约束来描述齿轮特征, 用工程约束中的连接约束、形位约束中的位置约束和有关的关联约束共同描述齿轮和齿轮轴在布置空间中的位置和方位。根据自上而下, 由整体到局部的设计思想, 机械产品的构成又可以分为部件级、零件级和特征级三个由高到低的层次。

关联约束 (relation constraints, 用R表示) 是对机械产品部件级、零件级和特征级层次之间以及层次中的零件、部件之间的属性约束、行为约束和形位约束相互联系、相互映射的关系的描述和限定。关联约束在布局设计的数学模型中通常作为约束条件。

约束C是表示设计变量和设计域的一种关系。它作用于设计过程, 并最终影响设计结果。设计约束可以表示为C={X, A}, 其中X是与设计相关联的约束变量, 具有和设计参数相同的属性和功效, 是约束系统和设计之间联系的桥梁;A表示约束的属性, 包括约束范围、作用、大小和类型等。约束可分为系统约束与环境约束两类, 其中系统约束分为功能约束和结构约束, 是贯穿整个设计过程的主要约束路线, 而环境约束是指在产品设计过程中所采用的设计手段、方法与设计规则。根据约束所起的作用及其内部属性, 又可将约束分为:功能约束、结构约束、关系约束和选择约束。将其形式化表达为如下四元组:C=[Cf, Cs, Cr, Co]T。其中, Cf表示功能约束类的变量及其约束, 属于系统约束类, 对应产品前述阶段的功能设计需求, 例如, 执行动作、行为要求等;Cs表示结构类的变量及其约束, 也属于系统约束类, 对应设计目标和属性要求, 例如, 结构形式等;Cr表示关系类的变量及其约束, 属于系统约束, 关联功能设计、布局设计约束, 包括从功能到结构的对应关系以及从结构到功能的对应关系;Co表示选择类的变量及其约束, 属于环境约束类, 在多种约束中起选择作用。在设计信息和约束的抽象中, 由于设计信息的多样性和复杂性, 需要将约束进一步细化。

Cf={Af, Ff};Cs={Es, S s};Cr={Fr, S r};Co={Lo, So}。

其中, Af表示与功能属性相关的约束, 表明产品实现的功能;Ff表示与功能行为相关的约束, 表明产品具体能实现的行为。Es表示与产品相关配套设施构成具有多种约束变量的约束系统较为复杂, 为了便于约束管理和约束运算, 将其进行层次划分, 分为上层、中间层和下层, 这是一种自上向下的设计思想。其中, 上层约束由产品设计过程的前两个阶段需求分析和概念设计中相关信息导出;下层约束表示的是后续定位在零件结构的详细设计视图中的相关信息;而中间层约束主要表达布局设计信息。

2 基本概念

概念设计阶段完成了产品从功能到结构的映射, 其间用于实现和物化所需功能的物理要素称为设计空间。设计空间可以是一个零件、部件或是刚性装配体。用来表示功能的抽象子空间称为设计单元。实际上, 设计单元就是设计空间的子空间, 是带有逻辑功能的子装配体或部件的一个容器。本文设定设计空间具有刚性和简单形状, 并且可以被递归细分为多个设计单元。在布局设计阶段, 主要满足的是中间层约束, 包括关系约束和选择约束。本文定义该设计阶段约束为表达功能到结构变量之间的约束关系, 广义上包括设计单元的拓扑结构和布局方法的选择。

Cr={Fr, Sr}, Co={Lo, So}

其中, 设计单元的拓扑结构涉及设计单元之间的连接特征。连接特征属于布局约束, 它是具体化了的界面, 物化两设计单元之间的物理连接。由概念设计阶段的界面 (通常为抽象的点接触、线接触和面接触等) 特征, 可导出布局设计阶段的连接特征。

此外, 布局约束还包括布局方法的选择。根据布局设计过程中连接与定位的先后关系, 将布局方法归纳为如下两种:

(1) 先定位后连接。先布置各个设计单元, 即先将参与布局的设计单元大致位置固定。然后, 再根据产品需求分析视图和概念设计视图中所得到的要求, 进一步细化定出较为具体的设计单元之间的连接方式, 例如, 圆柱旋转副、棱柱移动副、球体旋转副等。

(2) 先连接后定位。先确定设计单元之间的连接方式, 然后再考虑其相互位置关系。下面给出一个机器人设计先连接后定位的例子。

某机器人, 它的五个设计单元分别为手爪、手臂、上半身、下半身以及底座。在对该机器人进行设计时, 开始采用任意位置, 然后引进界面特征将设计单元联系起来, 构成一定的运动学性能;然后将界面特征物化为具体的连接特征, 得到设计单元之间的四处连接如下:

A.手爪和手臂之间为万向连接轴连接;

B.手臂和上半身为圆柱旋转副连接;

C.上半身和下半身之间为圆柱旋转副连接;

D.整体和底座之间为平面旋转移动副连接。

从布局设计可以看出机器人是如何工作的, 在这个阶段, 并不需要为布局生成所有的详细元件尺寸, 其目的是通过调整机器人各设计单元的大小, 例如手臂的长短等, 从而检验各设计单元之间是否协调以及功能性的实现与否。这种方法也可以同时诊断出布局单元潜在的碰撞, 以及其他运动学特性, 为后续详细设计阶段提供指导方针。

3 求解方法

传统的优化求解方法, 如罚函数法、复合形法、约束变尺度法、随机方向法、简约梯度法、可行方向法等, 都有较为广泛的应用。然而, 随着问题规模和复杂程度的逐渐增大, 传统优化求解方法易出现局部最优解等的局限性, 为此许多研究人员提出了新的算法。目前研究较多的有专家系统技术、人工神经网络方法以及各种智能启发式算法, 例如遗传算法、模拟退火算法和禁忌搜索法等。

4 设计要求

通常布局设计有一定的布局目标和要求, 用DR表示。布局设计要求属于产品设计约束中的环境约束, 它包括产品空间体积最小, 布局密度尽可能大, 产品的重心尽可能低, 产品装配性好, 装配路径的经济花费以及布局设计中的其他限定要求和描述等。

5 布局设计模型

在详尽分析了布局设计所涉及的各种因素的基础上, 可以用布局设计模型来描述装配设计阶段的布局设计过程, 简称布局模型, 并将其形式化表示为如下的四元组:

L D M=[D U, L C, L S, D R]T。其中, D U为设计单元;LC为布局约束;LS为求解方法;DR为设计要求。

6 产品多层次表达

从产品发展的全生命周期过程来看, 可以得到产品的多层次表达。产品从需求分析阶段到后期行为阶段是一个特征演化过程。同时, 诸多特征在各阶段相应视图的层次变化中都具有继承性和尚不完备性, 并且将随着设计过程的细化和推进而逐步趋于完备。其中, 由于产品的形态结构可塑性强, 用户消费心理、产品的美观性、宜人性等因素在设计中摆在相当突出的地位, 因而需求分析阶段的相关特征不容忽视。而功能特征、设计要求则是设计过程进化的动力所在。设计过程的特征演化主要表现在概念设计、布局设计和详细设计阶段特征的产生、继承、变异、抽象、派生、映射以及后期行为阶段的消亡等几个方面。设计方案的选择和循环往复主要发生在这些特征之间。

摘要：在现代机械行业生产中, 产品设计在整个产品生命周期中占有极其重要的地位, 它在很大程度上决定了产品在整个生命周期内的品质和成本。现代机械产品通常为自上而下的设计, 其包括产品原理方案设计与结构方案设计等阶段。本文针对布局设计, 联系整个机械产品的设计过程, 将设计的需求说明和机械产品信息转化为约束来表示, 并对产品信息进行获取和表达, 并据此建立了布局设计的求解模型。

关键词：机械产品,布局设计,模型

参考文献

[1]王金敏.机械产品布局设计研究[J].机械设计, 2007 (2) :14-15.

产品设计过程论文 第2篇

安全问题的研究

学院：食品学院 姓名： 学号：

2018年1月3日

摘 要：贮藏与运输是农产品进入市场的重要流通环节，与质量安全关系密切。果蔬农产品在采后容易产生的食品安全问题，如各种添加剂的滥用及有毒的包装物，采后失水和呼吸作用等。法律、科学技术认知不足、冷链物流技术标准及应用较低、贮运环境不佳等因素都会影响农产品的质量安全。

关键词：果蔬 ；农产品； 贮运； 质量安全；

前 言：近年来，我国农产品产业快速发展，已成为重要的支柱产业和民生产业，农产品质量安全问题备受社会各界和学者关注,农产品的贮藏与运输息息相关，没有好的贮藏技术保存生鲜农产品，就谈不上运输；没有运输，贮藏的生鲜农产品价值就得不到体现。贮藏与运输作为农产品从生产到消费的关键环节，在确保农产品的质量安全方面发挥着非常重要的作用，基于质量安全的角度来研究农产 贮藏与运输的发展具有重要意义。

一、采后农产品存在的质量安全问题

1、影响农产品贮运过程中质量安全的外在因素 1.1各种添加剂的滥用

采摘后的果蔬容易出现软烂、酒化。使用保鲜剂、防腐剂等可以保持农产品新鲜品质、减少损失、延长贮藏时间，延长货架期。一些农产品生产者和销售者为了反季销售取得高利润而滥用添加剂，毫无控制地添加保鲜剂、防腐剂，重复使用经多次添加添加剂的原液，造成超标。此外，更有大量使用有毒、有害的化学制剂充当保鲜剂、防腐剂，大大地破坏了农产品的固有品质。

1.2 包装物中有毒有害物质

直接与果蔬农产品接触的包装物若含有有毒有害物质，当有毒有害物质超标时，包装物里的化学物质和有毒成分如增塑剂，抗氧化剂和紫外线吸收剂等会渗透到农产品，造成农产品污染。起到防农药、防虫作用的投入品、罩在生长初期果实上的多重防腐保鲜袋，它们伴随着水果生长及贮藏销售的全过程。若其制作原料不符合农产品包装的卫生要求．将会深度污染水果。此外，捆扎蔬菜及水果标签所用的胶和黏合溶剂上通常含有苯、甲苯、二甲苯以及重金属物质，对人体有害。[1]

2、影响农产品贮运过程中质量安全的内在因素 2.1农产品采后的呼吸作用

一部分果蔬（如一些热带水果），在采后维持一定的呼吸作用有利于产生独特的色香味及采后抗病性。但多数情况下采后的呼吸作用会造成果蔬失重，减少营养和风味损耗，还会造成果蔬的衰老，应对生物胁迫和非生物胁迫的抵抗能力下降。过度的呼吸作用还会导致二氧化碳积累，加剧褐变和酒精伤害。[2] 2.2 农产品采后的失水

采后的果蔬容易发生失水作用，例如，草莓失水5％即表现出萎蔫和皱缩，变色和失去光泽；萝卜失水引起糠心；柑橘失水10％后，即完全失去食用价值；失水引起代谢紊乱，例如冬枣失水达到一定程度后即造成水分胁迫，造成果蔬甜度下降和风味损失；蒜薹在失水后叶绿素酶酶活力显著提高，造成失绿和品质劣变；而失水引起的果胶酶的酶活力提高，引起果蔬软化则更为普遍；当失水程度进一步加剧，将有利于微生物的迅速繁殖和生长，特别是受机械损伤后，结露会引起病原菌侵染进一步加剧失水。[4]

2.3 采后的非侵染性病害

采后的果蔬容易产生两种病害：一种是侵染性病害，由外源性致病菌在特定环境条件下引起；另一种是非侵染性病害，也称为生理性病害，由果蔬本身生理缺陷或外界环境不适宜引起的生理代谢失调，包括冷害、冻害、组织褐变、虎皮病、苦痘病以及鸡爪病等。褐变为非侵染性病害最典型的一种，是香蕉、荔枝、桃、梨、苹果、葡萄等贮运过程中较为普遍的降低果蔬品质和销售价值的生理问题。[5]

3、农产品在运输过程中的质量安全问题 3.1 运输造成的变质与毁损

生鲜农产品对贮运的要求较高。目前我国农产品的专业设备相对较少，现代化的集装箱应用少，散装运输发展慢，专用性设施设备数量不足，标准化程度不高。冷链比例较低，目尚未形成全物流过程中的冷链衔接，冷链物流服务少，不能满足市场需要，故冷藏运输率低。在运输过程中，生鲜农产品易受多因素影响，运输工具不适合货物，货物包装不良或者已经损坏，货物自身性质不稳定、易变质，一些突发事件干扰运输安全，这都会导致损毁率上升。

3.2 流通环节多，模式多样

农产品的主要流通模式是经过产地批发、销地批发等多级批发环节，最高多达6个环节，且物流模式呈现多元化特征如车、船。农产品从田间到餐桌的流通链长、转运环节多、储运时间跨度大，装卸搬运的次数比较多，损耗大，优果与劣果之间互相感染，使农产品受微生物和有害物质污染的可能性也大大增加，由物流环节所导致的农产品质量安全风险也就不可避免地增大，且进人市场的农产品大都没有通过分级和包装，农产品的来源、生产者、经销者、生产日期、产品等级等产品信息无法明确，农产品一旦在运输环节检测出现质量安全问题，难以溯源。[1]

4、贮运过程中质量安全出现原因

4.1农产品生产者与经营者法律、科学技术认知不足

《农产品质量安全法》明确指出，农产品生产者应当按照法律、行政法规和国务院农业行政主管部门的规定，合理使用农业投入品，严格执行农业投入品使用安全间隔期或者休药期的规定，防止危及农产品质量安全，禁止在农产品生产过程中使用国家明令禁止使用的农业投入品。在实际操作中，很多生产者、经营者对法律知识知之甚少，甚至进行添加违规物品或超标添加添加剂。此外，为寻求短期效益，节约成本，经营者往往采取简单粗暴的分装贮藏方式，将质量安全隐患留至流通领域。

4.2 运输中的的冷链物流技术标准及应用较低

我国农业产品冷链物流发展时间较短，且发展起点较低，发展规模与技术仍处在初级阶段。农产品在很多生产流通环节，都需要包括产地预冷、冷库周转加工、销地冷藏周转、商场冷藏和冷藏货架等一系列的低温保鲜设备，还包括各环节的快速装卸设备和适合冷藏链操作的包装材料。而我国农产品市场参与主体众多，除少数大型企业、合作经济组织外，农产品物流主体主要是农民经纪人、个体贩运户，这些主体组织化程度低、资金有限，缺乏对农产品冷链运输的投入能力。[1]

5、贮运过程产生质量安全问题的缓解方法 5.1 采后失水的抑制

在采集果蔬后，采取一系列抑制果蔬失水的措施：：1)在果蔬允许的范围内，一方面尽量降低贮藏温度，另一方面通过预冷，降低入库果蔬与库内温差；2)通过地面、墙壁洒水，空间环境喷雾等方式提高环境湿度；3)调节适当的气体流动速度，不宜过大；4)避光；5)在进行真空预冷操作时，合理控制时间，因为低压容易加剧失水[6]。6)减少机械损伤、虫伤、病原菌伤害和药害，减少伤口性水分蒸发，例如葡萄在贮藏过程中二氧化硫熏蒸引起的伤害使葡萄果梗、穗轴的失水率显著增加；7)通过气调包装袋，自发调节贮藏小环境的湿度，抑制水分散失同时也防止水分过多造成结露[7]。8)通过打蜡、涂膜的方式控制失水，例如柑橘打蜡已经非常普遍，以壳聚糖为代表的可食性涂膜也取得了抑制失水的很好效果。[8]

5.2 采后褐变的抑制

采后褐变主要是果蔬成分中还原性底物和氧在酶催化作用下形成有色物而发生的一种酶促反应。可从以下三方面抑制：1)还原性底物(绿原酸、鞣质、单宁、水杨酸、类黄酮、花色素苷等)；2)褐变相关的氧化酶类(如PPO)；3)氧。[9] 无论是通过转基因技术还是采后管理技术，理论上应该有以下的三种解决方案： 1)抑制与褐变相关的氧化酶类，如多酚氧化酶(PPO)。低温储藏可以通过抑制酶活力来延缓褐变，但应注意如果温度过低就会引起果蔬冷害，进一步加剧褐变。采用预冷和梯度降温的方法可以有效抑制褐变。但对于多数热带水果，不适宜通过低温的方式抑制褐变。

2)隔离还原性底物和氧化酶类。实践证明，适当的CO2和O2可以有效抑制褐变进程，因此可以通过气调库或气调包装对环境中的O2和CO2进行控制，例如在02含量3％~5％，CO2含量5％的气调环境下，荔枝褐变率显著下降[10]。3)隔离或消除活性氧。一方面，通过还原性物质处理等方式降低果实活性氧水平，另一方面对于冗余的活性氧，果实体内有一套完善的活性氧消除酶系统，包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)等。

根据上述原理，在实际生产中常用到以下措施抑制采后褐变：1)低温贮藏和高温热激；2)气调贮藏和气调包装 ；3)可食性涂膜包膜；通过抑制呼吸作用和失水，保持膜完整性，对褐变三要素进行隔离；4)高强度脉冲电场处理，可以抑制褐变相关氧化酶的活力；5)谷胱甘肽、维生素E浸渍处理，可以减少外果皮活性氧，激活活性氧酶清除系统；6)使用多酚氧化酶抑制剂，包括了二氧化硫及亚硫酸盐类，如二氧化硫、亚硫酸钠，有机酸类，如柠檬酸、对羟基苯丙氨酸等；7)使用植物生长调节剂，如通过脱落酸、赤霉素、多胺等，调节果实内源激素平衡，维持果蔬对生物和非生物胁迫的耐受性；8)还有一些针对特定品种的抑制褐变的方法，例如硼酸丙酮抑制香蕉褐变、增甘膦抑制鸭梨褐变等[11]。9)氯化钙处理，可以起到调控信号作用，维持细胞膜完整性和正常功能；10)农艺措施调整，例如适时采收、合理灌溉、采前补钙等措施和产品。[12]

六、总结

1、加强果蔬贮运中病害防治技术

主要是果蔬侵染性病害的致病机理、鉴定方法控制技术，筛选并推广适合我国果蔬的高效、无毒、符合国际食品添加剂标准的新型防腐保鲜剂；加强采后生理病害的研究，象水果贮藏中果皮、果肉酶促褐变和非酶促褐变的生理机制及有效控制方法，为延长果蔬的贮运期、提高商品质量，提供一套实用控制技术。

2、加大贮藏和运输环节的质量安全监管力度

加强引导，按国家标准、产业标准或地方标准等对进入市场环节之前的农产品进行规范化、标准化分级和包装。强化包装材料的安全标准，从源头杜绝不适合食品级的包装材料进入农产品流通行业；推广技术，在降低单位检测成本的前提下，增加对入市农产品的检测频率；建立安全预警，在农产品终止或者是生产的过程中，一旦出现问题即能通过预警网络体系模式进行及时处理，减少损失[13]加强对主要农产品的质量安全风险监测、监督抽查，实行打防结合，强化日常监管，严厉查处非法使用添加剂、出售变质的农产品行为，努力构建覆盖全国的农产品质量安全风险监测与预警网络体系。

3、处理好贮藏与运输的关卡

加强食品安全信息供给，并根据追溯体系提供的各环节信息，明确食品相关供应商的责任，使食品安全由信任品转化为搜寻品[14-15]。各级政府加大对农产品采收贮藏基地进行检查，引导农户在原料基地构建合理的存储仓库，并严格实行检验检测市场准入制；利用学校等资源推广可普及性较高、可承受、实用型、无危害的贮藏保鲜技术，以地方监管人员和学生作为技术传播者，克服和缓解食品市场信息不完全和信息不对称引起的系列的问题[16]，让好的贮藏保鲜技术得以广泛应用。另一方面，各级政府应重视培育和壮大本地的农产品物流主体，出台贷款、贴息等优惠政策，适当补贴第三方农业产品冷链物流企业的物流平台建设成本，加速建设大数据产业链，建立先进的分析技术，实现冷链物流运输行业在线化与数据化，并引导企业之间加强合作在市场经济条件下，农资经营放开，新产品层出不穷，利用专业化、规模化第三方物流公司，根据不同农产品的特点和价值来制定科学配送方案，选择合适的运输方式和运输工具，合理规划配送路线，降低农产品的毁损和变质程度，实现农产品快速高效的运输、配送，降低农产品的质量安全风险。

参考文献：

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Quality and Safety Issues and Countermeasures of Fruits and Vegetables in Storage and transportation System

文化衍生产品造型设计过程探究 第3篇

关键词： 文化衍生产品    造型设计    设计过程

产品造型设计是创作者在遵循实用、经济、舒适安全、绿色、文化认同等美学原则的基础上，按照产品定位的既定目标对产品的形态、结构、色彩、材料等方面进行全面设计的过程[1]。文化衍生产品是产品设计的一种类型，它可以分为博物馆衍生产品、主题公园衍生产品、文化城市旅游衍生产品、旅游纪念品等类型。其造型设计主要由文化形象设计和衍生产品造型设计两大部分组成。

一、文化衍生产品造型设计对文化的传承方式

文化衍生产品造型设计不可避免地涉及对传统文化的传承。传承的前提是继承，常用的继承方式一是完全模仿，即按照原有的样式进行复制，力求以假乱真;二是局部模仿，即复古部分造型，表现为所谓的古为今用或洋为中用;三是符号化，即把传统的元素进行嫁接、简化、变形、夸张后作为符号应用到产品设计中，这些方式都对传统文化资源利用，但方式简单而肤浅[2]。

在当今交流与竞争日趋激烈的环境中，衍生产品造型设计对传统文化简单而肤浅的模仿方式，将使产品弱化时代性，丧失民族性。如何使文化展示更好地彰显传统底蕴呢？我们要把传统文化理解为文化的不同时态，深层次研究传统文化的价值观念、文化思想、审美情趣和思维方式等，从而在产品造型设计中不仅着眼表象，而且注重文化深层次内涵的继承和发展。

在文化衍生产品造型设计中，文化内涵的物化表现，首先，必须坚持产品形象对文化形象的正确表述。要做到正确表述，创作者必须对纷繁复杂的文化现象和形形色色的消费群体进行深入调研，否则就不可能形成较全面和准确的文化定位，就无法保证科学性和合理性，文化形象就很难被大众接受。其次，必须以文化形象为原型，保持原生文化的典型性和代表性。再次，文化衍生产品是文化资源的再创造，必须使传统文化和现代设计元素有机交融。要充分认识本土传统文化的魅力，发挥中国悠久传统文化的优势，并冷静面对东西方文化的差异，深入分析东西方文化的共性与个性，科学地解决文化差异带来的矛盾，做好东西方文化的融合。

二、文化衍生产品造型设计过程

在文化衍生产品造型设计环节中，文化形象设计和造型设计是两个重要的环节和内容。文化形象设计是对所要表现文化进行综合归纳，并以图形、符号、形态等可视化的方式展示的过程，该过程一般分三步。首先，必须充分了解文化原形的特征。对文化历史、表象、内涵等诸方面加以综合归纳，找出设计形象与该文化概念的最佳契合点。在了解文化原型过程中，集中精力深挖知名度高、传播范围广的原型，对所要表现文化进行归纳、分析、综合，并做出最初的可视化展示。其次，通过夸张、变形等艺术手法设计出文化形象的基本形态。最后，根据已定的文化原形方案进行衍生形象设计，完善文化形象体系。

产品造型设计是使纪念品、玩具、日用品等衍生产品成为文化承载物的形态化过程，这一过程使普通用品成为文化可视化形象。产品造型设计的一般流程为文化要素挖掘调研阶段、物品选定阶段、实施设计阶段、评估设计阶段。在文化要素挖掘调研阶段，创作者需要把原始文物资料的深层文化内涵与外在表达形式做逐一的挖掘、整理、分析、拓展，并将这些信息进行整合与优选。第二阶段是物品选定阶段，创作者需要从物品的功能、造型、色彩出发寻找其与原文化的契合点，这是该阶段的目的。在该阶段，首先要选择物品的功能符合或接近文化原有的功能与特性，绍兴题扇桥的扇子即符合这一功能。其次是造型，造型不能一味地照抄照搬，而应该通过第一阶段的挖掘造型的深层内涵与抽象元素，以期寻找合适的形象承载物，使之既具有原文化典型的造型特征，又具有现代设计的观赏性或实用性，接下来还要在原文化的色彩特征上寻找承载物。把中国少数民族织物色彩融入现代服装设计就是成功案例。第三阶段是实施设计的阶段，这一阶段要全面考虑产品的结构细节、颜色质地与制作流程，制订出切实的设计制作方案。

三、文化衍生产品造型设计中材料与工艺的优选

在衍生产品造型设计中，材料与工艺是通过设计产品表面材料和处理工艺，实现不同产品表面质感的重要手段。因此，材料与工艺的选择直接影响文化形象和产品形象的设计效果，这一过程在提升产品质感，增加视觉丰富感，优化产品功能等方面均有积极作用[3]。

在文化衍生产品造型设计中对于材料与工艺的选择，做到既不拘泥、不迷信于原有材料与工艺，又接纳新的工艺与材料，使产品既具有时代感又不会减弱文化底蕴。有些材料和工艺本身就具有特殊的文化内涵，在设计时必须充分兼顾这些特质。如南京云锦，它特有的金箔文化、纺织工艺体现特有的云锦手工艺文化，在其文化衍生产品造型设计中，就巧妙地将云锦特有的金线材料及手工艺渗透其中，较好地利用了南京的云锦文化资源。在材料和工艺的选择上，还要注意不同消费者的喜好和安全要求。当产品适用对象是儿童时，为了儿童使用安全，必须充分考虑产品的材料，避免使用易碎、有毒的材料，并且细心设计工艺流程，将产品的尺度、结构和表面处理控制在材料各项性能的有效承载范围内。

另外，在物质充裕产品丰富的今天，一种形式的文化衍生产品难以或者说不可能满足所有消费者的需求。因此，产品造型设计之初，可以针对特定的消费群体，根据其特点进行多种材料和工艺处理的开发设计，才能满足消费者的多样化、个性化需求。如在陶艺衍生产品开发中，提供给消费者的不仅有现成的多种产品，而且可以提供多种陶土供他们制作，提供工艺流程供他们参考，从而满足消费者多样化的需求。

总而言之，文化衍生产品在造型设计过程中，既要注意对传统文化精神的“传”，即继承，更要注意“承”，即发展，还要对材料与工艺进行优选。同时，文化衍生产品是顺应现代消费者个性需求或多样化需求的产品，其设计过程必须遵循文化产品开发的规律和过程。

参考文献：

[1]吴琼，张瑜，孙波.基于产品系统设计理论的文化衍生产品开发设计过程研究[J].艺术百家，2013，03：211-214.

[2]宋强，弋景刚，叶振合.产品设计继承传统文化的方法[J].包装工程，2008，02：166-167+174.

[3]张珣.产品材料与工艺知识库的建立方法研究[J].机械，2012，06：45-48+62.

产品设计过程论文 第4篇

产品的工艺设计与开发在整个设备生产运营过程中起着十分重要的作用。

首先弄清设计开发的概念。设计和开发概念是:将顾客、法规等要求转换为规定的产品图样及质量特性和产品实现过程规范的一组过程。这里包括将产品的要求转换为设计要求,并确定实现设计要求的原理方案、结构方案、参数及容差的过程,即全部产品设计过程。

在整个产品生产运营周期中,设计和开发的影响是及其深远的,不仅会影响设计阶段本身的结果,而且会对后续的加工、装配、使用、销售和服务带来巨大的影响,企业在贯彻ISO9000标准中,特别是在贯彻ISO9001标准时,在整个质量体系要求的20个要素中,要算“设计控制“这个要素的工作量最大,几乎要占贯彻ISO9001标准的20%以上。从中,也不难知道设计控制在质量管理中的地位和重要性。设计和开发的作用如下。

1 企业经营的核心

产品的设计和开发水平的高低,直接关系着企业的发展前途和命运。生产的设备所呈现的技术水平、质量水平、生产效率及利润,首先取决于产品设计阶段。特别是对于工程项目来说,其成败关键在于设计阶段。由此可见,设计在企业发展中有着举足轻重的地位。产品设计质量的好坏,直接关系到产品的市场竞争力。

2 产品设计质量决定了产品“先天质量”

产品生产运营过程包括:设计、开发、生产、安装和服务。设计和开发在产品质量形成过程中,处于最初阶段。最终产品质量的优劣、能否满足顾客需求首先取决于设计和开发的质量。产品的设计和开发包括市场调研、研究和开发、设计、制定规范、试验验证、审核确认等环节,是实现产品更新换代,提高产品质量水平的前提。究其对产品质量的影响,按美国著名的质量管理专家朱兰的理论,约有80%左右的质量问题是可以在设计阶段发现并予以消除。产品质量(包括内在质量和外观质量)“先天不足”必然导致“后患无穷”,不仅会影响到产品本身质量,还会直接影响到生产管理秩序和企业的经济效益。因此,设计和开发过程中的质量管理,应是质量管理的起点,是质量管理体系在产品实现过程中的首要一环。对设计开发阶段严格加以控制,把质量问题的隐患尽可能在设计阶段就加以排除,确实是解决产品先天不足的上上策,是产品顺利生产、热销的关键,是企业”质量求效益”的有力保证,同时也是“预防为主,不断改进“的现代质量管理思想的体现。虽然在设计和开发过程中,通过周密策划、严格控制力求避免“先天不足”,但实际上,对于一些超出现有经验的产品,技术上难度大的产品,一时不能完全控制住的现象是相当多的。这就要求设计相关人员及时研究产品标准、规范与客户要求的差异,研究本企业与国内外同类产品的差异,及时修订标准及规范,以最大限度地满足客户的需求。

3 产品设计开发决定产品的成本

据统计,产品成本的70%~80%取决于产品设计。对于工程项目和大量生产的产品来说,真可谓“设计一条线,落笔千万金”。设计所采用的原理方案简易与复杂;结构的合理性;标准化、通用化、系列化水平;容差的合理确定;能耗、材耗水平;材料价值及其利用率等都直接影响着产品成本。设计过程中,既不能一味的追求质量而不考虑成本,也不能只考虑节约成本而不考虑质量,这都是客户所不希望和接受的。这就要求设计人员不断研究质量水平与成本水平之间的关系,寻求最佳折衷方案,以满足质量要求的低成本满足客户的需求,达到双赢的效果。

4 优良产品设计开发是最重要的预防措施

产品质量的好坏,设计开发是关键。在设计和开发过程中,发现质量缺陷越早越好,问题发现的越早付出的代价越小;问题发现的越晚付出的代价越大。

产品设计过程中的预防是最经济、最有效的预防。然而,要做好这种预防除了丰富的经验之外,尚需全面开展FMEA(失效模式及影响分析)活动。特别是采用新的原理、新结构、新材料、新工艺时,应经过充分的验证和试验,需要格外慎重,做到万无一失。

为了得到优良的产品设计,得到最优方案是关键。如何得到最佳设计方案呢?这就要求从以下几方面着手进行。首先要加强设计的评审工作。设计评审是设计控制过程的一部分,是设计控制的一个重要手段,是为了能及时发现和纠正设计中存在的缺陷与不足,设计评审是早期预防系统的一个重要组成部分。实践证明,现代产品发生的故障中,最严重的缺陷往往都产生于设计本身造成的先天不足。为了尽可能地把设计缺陷消除在设计过程之中,提高设计质量,必须运用设计评审这样一种有效的控制手段,以利于及早采取纠正和改进措施。设计评审可以在设计过程的任何阶段进行,在任何情况下该过程完成后都应进行。在设计的适当阶段,约有计划地对设计结果进行正式地评审,并形成文件。每次设计评审的参加者应包括与被评审的设计阶段有关的所有职能部门的代表,需要时也应包括其他专家。这些评审记录应予以保存。

总之,产品设计的作用是相当重要的,这里只简单的阐述了几个方面。实现满足客户要求的设计方案不是唯一的,如何获得最佳设计方案是关键。最佳设计方案要从技术经济角度综合考虑,以实现产品预期的技术经济指标。可以引用成熟的方法来优化各种参数和容差,发挥集体智慧、团队精神以及专家系统的建立来解决原理方案和结构方案设计问题。设计优化可以在满足产品质量要求的前提下,努力提高产品质量,降低产品成本,从而达到客户与企业双赢的最佳效果。

参考文献

[1]柴帮衡,陈卫.设计控制.北京:机械工业出版社2001.4.

教学过程设计 第5篇

活动1：如图1，观察下列图形，从中找出共同特点.

图1

学生活动设计：

学生观察图形，发现图中都有圆，然后回答问题，此时学生可以再举出一些生活中类似的图形.

教师活动设计：

让学生观察图形，感受圆和实际生活的密切联系，同时激发学生的学习渴望以及探究热情.

二、问题引申，探究圆的定义，培养学生的探究精神

活动2：如图2，观察下列画圆的过程，你能由此说出圆的形成过程吗?(课件：画圆)

图2

学生活动设计：

学生小组合作、分组讨论，通过动画演示，发现在一个平面内一条线段OA绕它的一个端点O旋转一周，另一个端点形成的图形就是圆.

教师活动设计：

在学生归纳的基础上，引导学生对圆的一些基本概念作一界定： 圆：在一个平面内，一条线段OA绕它的一个端点O旋转一周，另一个端点A所形成的图形叫作圆;

圆心：固定的端点叫作圆心;

半径：线段OA的长度叫作这个圆的半径.

圆的表示方法：以点O为圆心的圆，记作“⊙O”，读作“圆O”. 同时从圆的定义中归纳：

(1)圆上各点到定点(圆心)的距离都等于定长(半径);

(2)到定点的距离等于定长的点都在同一个圆上.

于是得到圆的第二定义：

所有到定点的距离等于定长的点组成的图形叫作圆.

活动3：讨论圆中相关元素的定义.如图3，你能说出弦、直径、弧、半圆的定义吗?

图3

学生活动设计：

学生小组讨论，讨论结束后派一名代表发言进行交流，在交流中逐步完善自己的结果.

教师活动设计：

在学生交流的基础上得出上述概念的严格定义，对于学生的不准确的叙述，可以让学生讨论解决.

弦：连接圆上任意两点的线段叫作弦;

直径：经过圆心的弦叫作直径;

弧：圆上任意两点间的部分叫作圆弧，简称弧;

弧的表示方法：以A、B为端点的弧记作AB，读作“圆弧AB”或“弧AB”;

半圆：圆的任意一条直径的两个端点把圆分成两条弧，每一条弧都叫作半圆.

优弧：大于半圆的弧叫作优弧，用三个字母表示，如图3中的ABC; 劣弧：小于半圆的弧叫作劣弧，如图3中的BC.

活动4：讨论，车轮为什么做成圆形?如果做成正方形会有什么结果?

(课件：车轮;课件：方形车轮)

学生活动设计：

学生首先根据对圆的概念的理解独立思考，然后进行分组讨论，最后进行交流.

教师活动设计：

引导学生进行如下分析：如图4，把车轮做成圆形，车轮上各点到车轮中心(圆心)的距离都等于车轮的半径，当车轮在平面上滚动时，车轮中心与平面的距离保持不变，因此当车辆在平坦的路上行驶时，坐车的人会感觉到非常平稳;如果做成其他图形，比如正方形，正方形的`中心(对角线的交点)距离地面的距离随着正方形的滚动而改变，因此中心到地面的距离就不是保持不变，因此不稳定.

图4

三、应用提高，培养学生的应用意识和创新能力

活动5：如何在操场上画一个半径是5 m的圆?说出你的理由 师生活动设计：

教师鼓励学生独立思考，让学生表述自己的方法.根据圆的定义可以知道，圆是一条线段绕一个端点旋转一周，另一个端点形成的图形，所以可以用一条长5m的绳子，将绳子的一端A固定，然后拉紧绳子的另一端B，并绕A在地上转一圈.B所经过的路径就是所要的圆.

活动6：从树木的年轮，可以很清楚地看出树生长的年龄.如果一棵树龄的红杉树的树干直径是23 cm

，这棵红杉树平均每年

半径增加多少?

图5

师生活动设计：

首先求出半径，然后除以20即可.

〔解答〕树干的半径是23÷2=11.5(cm).平均每年半径增加11.5÷20=0.575(cm).

四、归纳小结、布置作业

小结：圆的两种定义以及相关概念.

浅谈供热设计过程 第6篇

关键词：可行性研究报告；初步设计；施工图设计；供热设计

中图分类号：TU995 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0010-03

设计是实际运行经验的累积和总结，各种新的模式都是在不断地摸索和实践中成熟的。每个阶段的设计都不是独立的，可行性研究报告、初步设计应是与施工、运行结合的合理化设计。

1 可研设计

可行性研究报告是从事一种经济活动（投资）之前，双方要从经济、技术、生产、供销直到社会各种环境、法律等各种因素进行具体调查、研究、分析，确定有利和不利的因素、项目是否可行，估计成功率大小、经济效益和社会效果程度，为决策者和主管机关审批的上报文件。

可行性研究是确定建设项目前具有决定性意义的工作，是在投资决策之前，对拟建项目进行全面技术经济分析的科学论证，在投资管理中，可行性研究是指对拟建项目有关的自然、社会、经济、技术等进行调研、分析比较以及预测建成后的社会经济效益。在此基础上，综合论证项目建设的必要性、财务的盈利性、经济上的合理性，技术上的先进性和适应性以及建设条件的可能性和可行性，从而为投资决策提供科学依据。

供热可研报告的提出应实地考察，结合当地实际情况提出相应方案。考察当地供热情况、能源情况、城市规模、采暖建筑面积等等，以确定建设规模以及供热

形式。

一般供热可行性研究报告会以当地总体规划、供热规划等资料作为依据，但是实际收集资料过程发现，多数地方因为其规划由一些无供热地区的设计院编写，关于供热规划部分编写多数欠妥，热负荷预测过大，热源设置过多，对当地供热资源没有详尽了解比较，参考意义不大。由于可研审批时会参考规划内容，故给可行性研究报告的编制带来了一些不便，造成设计人员的一些困扰。设计人员应与当地政府主管部门多加沟通，对规划中不合理出提出疑问以及合理建议，使可行性研究报告真正做到可行。

目前可行性研究报告常见的就是跟风设计。例如当开始推广燃气作为燃料时，有些报告不经过实际调查就以燃气作为设计燃料。当开始推广使用无补偿直埋敷设，不考虑地形条件以及当地产品质量就以无补偿敷设作为铺设形式。这些做法都是欠妥的。

可行性研究报告设计中，闭门造车也是很常见的，缺乏实地考察以及与当地主管部门沟通也是造成设计失误的主要原因，设计本身就是实际经验的提高，应多听取当地各方参考意见，根据实际情况以及规范和经验，综合考虑，以完善及提高设计水平。

因现在作为热源的形式有多中，热电联产、清洁能源等，都应分析比较，热网敷设是采用有补偿敷设还是无补偿敷设也应仔细分析，对不同情况应有相应方案。而不是以一种模式设计各个地方的热源形式、热网形式。因地适宜是设计中最先考虑的。

2 初步设计

一般可行性研究报告经过评审通过后，接下来要做的就是初步设计，初步设计是对方案的进一步细化，对设备及运行方式都应有明确的选型和定案。

初步设计首先要依据可行性研究报告批复进行设计，对可行性研究报告中已经确定的热源形式进一步设计，由总图专业对厂区布置做精细设计。工艺专业应对各类设备选型进行仔细计算，各类设备使用形式明确方案，各类参数应有明确标出，换热站设备、管网敷设形式及图纸都应细化。

因初步设计接下来就是施工图设计，一般供热施工图设计前大型设备要提前招标，其招标的依据就是初步设计，故初步设计必须和甲方做到全面沟通，对设备及运行方案予以确定。使初步设计中的设备选型满足招标要求。以锅炉房为例，施工图设计前必须进行锅炉及其辅助设备的招标，否则施工图设计时工艺及结构设计就无法开展。

现在很多换热站及水处理间设计时，甲方因赶进度等原因，让设计院先出图后招标。结果造成很多设备招标后的尺寸与设计院套用尺寸不一，反复返工。

初步设计中还有以下几点问题：

（1）设计人员不清晰初步设计意义（一般在进入设计行业初期几年），对初步设计的对施工图的影响不甚了解，设计时对方案及设备选型细化不够，造成在招标时无法使用。

（2）设计人员在初步设计时与甲方沟通不足，不能在初步设计中将设计与甲方要求以及当地实际情况相结合，造成反复修改以及招标无法开展。

（3）设计人员应了解初步设计应附有的附件，提前让甲方出具，否则会影响初步设计进度，严重的会导致后期施工图设计延期，耽误使用，造成计划年无法供热，给群众生活带来不便等等众多问题。

（4）初步设计人员还应去现场多次了解，对各个小区换热站的供热面积有详尽了解，对换热站选址给出具体意见，与甲方结合实际情况设定位置。对每个小区换热站的设计面积应合理预计。对每个小区换热站的换热参数应详尽调查，每个小区换热站应给出适合方案。因此在初步设计的时候各个换热站的选型都应准确合理，以便于甲方在施工图开始前招标使用。

初步设计是一个工程设计的主要细化过程，整个工程中的各项数据基本都是在初步设计完成的，可行性研究报告只是给出了方案，而初步设计就是对方案的深度细化。施工图阶段是对方案的每个细节进行设计，并不体现整个设计的整体综合计算。故，初步设计是整个工程中必不可少、需要严谨对待的阶段。

3 施工图设计

施工图设计为工程设计的一个阶段，在初步设计之后。这一阶段主要通过图纸，把设计者的意图和全部设计结果表达出来，作为施工制作的依据，它是设计和施工工作的桥梁。民用工程施工图设计应形成所有专业的设计图纸：含图纸目录，说明和必要的设备、材料表，并按照要求编制工程预算书。施工图设计文件，应满足设备材料采购，非标准设备制作和施工的需要。

供热施工图设计主要分为两类，一类是有初步设计的大型热网或带热源的热网设计，另一类是没有初步设计的小型换热站及热网设计。第一类设计相对来说进入施工图设计比较容易，因有完善的前期设计，可以在施工图设计前，对必要的设备进行招标。此类施工图设计只需根据初步设计，获取招标设备所有相关资料，与其他专业配合设计即可。当然中间与甲方的沟通也是必要的。在这里主要说一下第二类设计，第二类设计是设计人员比较难把握的，一般来说这类设计要多次进行实地考察，多次与甲方、运行管理方进行沟通。这类设计很多都是先出施工图，再招标，招标后，再修改变更，很多时候就会造成设计失误。此类设计一定要和甲方在三明确方案，笔者曾遇见一次换热站设计，甲方一开始要求设计为地下换热站，施工图设计完成后，又突然改为地上设计，造成大量返工。

施工图设计应更加详细的了解运行管理方的使用习惯，包括其常用阀门，调节手段等，因为运行管理中有些易损件必须考虑当地购买方便。

总之，一个工程设计的是要前期后期结合，综合考虑，这样才能使设计更结合实际，设计不至于陷入反复返工，施工不至于不断变更，使整个设计过程更完善。

参考文献

[1] 百度百科可行性研究报告及施工图设计的条文解释.

产品设计过程论文 第7篇

近年来, 随着化学工业的日趋大型化、复杂化、连续化与自动化, 在不断带来巨大物质财富的同时, 也由于其传统工艺技术落后, 增加了事故和环境污染风险, 如2005年吉林石化发生的特大爆炸火灾事故。传统的安全设计方法侧重于添加一些被动的、主动的安全设施或者程序措施, 但这些只能控制危险, 并不能消除或减少它, 起到的只是“治标不治本”的效果。1977年12月, Kletz提出了本质安全化设计的理念, 它不仅可以消除或减少危险, 从根源上预防了事故的发生, 而且由于淘汰了不必要的安全设施, 使得投资成本与运行成本都得到了大幅地下降。尽管如此, 由于缺乏一套简单而又系统的策略来有效使用本质安全化设计等原因, 使得其实际应用并不普遍[1]。

化工过程的设计初期, 过程变化的自由度大, 实施本质安全化设计的机会多, 到了设计后期, 由于很多过程变量已经确定, 再做修改则会牵一发而动全身, 成本太高。故本质安全化设计主要应在设计初期进行[2,3]。

国内外近年来对本质安全的研究主要集中在本质安全评价指数上, 就如何实施本质安全的研究甚少[4]。本文旨在提出一种设计初期化工过程本质安全化设计的策略。

2危险和风险

美国化学工程协会的化工过程安全中心对危险的定义为:具有造成人员伤亡、环境破坏、财产减损的潜能的物理或化学特性。显然, 危险是物质或其储存、使用条件的所固有的, 因而, 也可称为固有危险。如物质所具有的可燃性、毒性;高温高压的操作条件;物质聚合、分解能放出大量的热量等[5,6,7]。

风险则是指由于危险而引起的人员伤亡、环境破坏、财产减损的可能性。一般可把风险表示为不希望发生事件的发生概率与其后果的严重程度的乘积[7]。

可以认为, 危险是风险的前提, 是事故发生的根源, 彻底杜绝事故的发生, 就需要从消除或降低危险做起, 这就是本质安全化设计的精髓。

1995年, 东北大学的陈宝智教授提出的“两类危险源论”中的第一类危险源指的就是生产过程中存在的, 可能发生意外释放的能量或危险物质, 也就是所谓的危险。据此, 把危险分为两类, 即危险物质与危险能量。

3设计初期本质安全化设计策略

本文建立的在设计初期进行本质安全化设计的策略主要包括危险辨识、危险评价、本质安全化设计三部分, 下面分别进行详细叙述。

3.1危险辨识

Edwards和Lawrence于1993年提出了一列共计16个影响本质安全的参数, 1996年Heikkila又添加了3个。可以认为, 这19个参数是不同类型的危险。但其中有8个参数不做考虑, 分析如下[8,9]:

(1) 产率与储量相关, 因为较高的产率需要的反应器尺寸小, 物料循环比例低, 相应的装置内储量低, 已经考虑了储量, 故在此不考虑产率;

(2) 新相生成与废弃物的危险性已经被物质的危险属性 (如化学相关性、可燃性等) 所考虑, 在此也不再考虑;

(3) 粘度在此也是一个无意义的参数, 因为粘度大而引起的反应器内的热点效应可以通过反应热来考虑;

(4) 催化剂所考虑的是自身的危险特性以及其催化性能, 前者可通过物质的危险特性考虑, 后者则可通过产率 (如前述, 在本文中用储量) 以及反应热考虑, 故催化剂在本文中不做为一个独立的危险类型来考虑;

(5) 因为本文是设计初期对化工过程进行本质安全化研究, 而此时是没有设备类型与工艺结构的相关信息的, 也没有反应动力学信息, 故反应速率、设备类型及工艺结构也不在考虑之列。

对剩余的11种类型的危险进行危险物质与危险能量的分类, 如表1所示。

设计初期, 在对化工过程进行本质安全化设计之前, 必须进行危险辨识。为了后续的本质安全化设计更有针对性, 本文提出的危险辨识的具体步骤如下:

(1) 对化工过程中的危险物质进行辨识, 包括反应物、溶剂、催化剂、中间产物、产品、副产品、废弃物等, 辨识它们的可燃性、爆炸性、腐蚀性、毒性、化学相关性。其中可燃性通过闪点辨识, 再通过《建筑设计防火规范》GB50160-2006进行火灾危险性分类;爆炸性通过爆炸极限进行辨识;毒性通过大鼠经口半数致死剂量LD50进行辨识, 再通过《职业性接触毒物危害程度分级》GB5044-1985进行分类;化学相关性指的是它们自身或者与周边物质是否会发生的一些不希望发生的反应, 如遇水反应、自聚反应等[8]。

(2) 识别化工过程的主、副反应, 辨识其中的危险能量:储量、物质相态、温度、压力、主、副反应热等。如此即可辨识出在设计初期所了解的信息背景下的所有危险。

3.2危险评价

根据GB50160-2006, GB5044-1985, Heikkila提出的ISI (inherent safety index) 法[8], 以及付燕平提出的化工工艺设备本质安全程度评价模型[10]中对各参数区间的划分, 结合i-safe专家系统法[9]中认为对单一参数赋分大于1的均可视为危险, 本文提出如下的快速危险评价法, 如表2所示。如果辨识出的危险符合表2中的不可接受的危险条件, 则认为它不可接受, 必须采取本质安全化设计;可接受时, 可以选择性地采取本质安全化设计。

3.3本质安全化设计

3.3.1 本质安全化设计原则与等级

1978年, Kletz提出了本质安全化的基本原则, 即强化、替代、缓和、限制影响和简化。其中强化又分为消除与最小化。不同原则所能达到的本质安全化效果不同, 不同原则可应用的危险类型也不一。一般本质安全化设计分为三个等级, 即消除危险、减少危险与距离防护[4,6,7,8,9,10,11,12,13,14]。

注:爆炸危险度= (爆炸上限-爆炸下限) /爆炸下限

消除危险:这是最完美的本质安全化设计, 包括消除、替代, 如消除危险物质, 用一个不危险的物质代替危险的物质等等。当然在消除危险的同时不能引进新的危险。

减少危险:在不能消除危险的情况下减少危险, 根据表现形式的不同, 减少危险又分为减少危险事件的后果与减少危险事件的发生概率。减少后果的策略包括强化、替代、缓和, 如减少物质的储量, 缓和过程的操作条件等;减少概率的策略主要是简化, 即强化了设备本身, 消除了添加的安全防护设施, 从而简化了化工过程, 也就减少了人失误和多米诺效应的发生。这在设计初期还未涉及到设备设计的情况下是不需要考虑的。

距离防护:即通过足够的安全距离或者设备自身做为危险源与人或其它装置之间的屏障, 即限制影响。显然距离防护是在布局设计时考虑, 在设计初期尚不能进行。

3.3.2 本质安全化设计模型

根据以上分析可知, 在设计初期进行本质安全化设计时, 一般只能使用消除、最小化、替代和缓和等四个本质安全原则。通过相关文献的理解[1,4,7,9], 总结归纳出四个原则下一些典型的本质安全化措施, 做为本策略中进行本质安全化设计的模型, 如表3所示。

4本质安全化设计

针对本文中可以辨识出的11种危险, 可以应用的本质安全化原则不一, 本质安全化模型也不同, 具体如表4中所示。通过表4可以对各危险类型进行快捷地有针对性的本质安全化设计。

在不同的危险上可能会产生相同的本质安全化措施, 这些措施可以同时消除或减少多种危险, 应重点使用。当然, 在采取这些措施的同时, 也会产生一些新的危险, 需引起重视, 并按照上述步骤进一步提出本质安全化设计措施[12,13,14]。本策略只是从安全角度的考虑, 故各项措施在实际使用还需考虑经济与技术可行性[4]。

5实例应用

硝化反应是第二大最危险反应, 仅次于聚合反应。本文中以甲苯硝化制硝基甲苯的间歇工艺为例用上述本质安全化设计策略进行本质安全化设计。工艺的具体信息如表5所示[4,5,12]。危险辨识、危险评价及本质安全化设计过程如表6所示。

6结论

游戏设计过程中的交互设计技巧 第8篇

一、交互设计的定义和要素

概括地说, “交互设计”定义了两个或者多个互动的个体之间交流的内容和方式, 通过这种交流使彼此互相配合, 共同达到某种目的。交互设计是一种从可用、易用、爱用等方面增强用户体验的学科。交互设计的关键要素主要有以下几个:

(一) 用户

在交互设计中, 用户是交互双方中相对固定的一方, 通过设计另外一方, 即机器或者程序的使用过程、方法、界面等, 来使用户一方能够快速、准确、愉快地解决问题。通常的用户都是人类或者人类构成的群体, 然而, 一样米养百样人, 不同用户之间的个体差异很大, 对于一款产品来说, 清晰的人群定位和需求分析尤为重要, 同一类人在不同时期对产品也有不同的要求。可以说, 对用户的研究, 是一个交互设计流程的开始。

(二) 行为

长久以来, 产品设计一直是形式追随功能, 但是随着第三次工业革命后集成电路的发展, 黑箱式的电器越来越多, 单凭外形已经无法判断功能, 于是, 设计的核心由从产品的功能出发转向从使用者的行为出发, 甚至单纯以行为来操纵设备, 例如微软公司出品的3D体感摄影机Kinect。

(三) 体验

交互设计的重要内容之一就是用户体验, 如果说人机工程学让产品变得易用的话, 那么用户体验式的设计就是让产品变得易学、让用户爱用。用户体验是指用户在使用产品中产生的情感和情绪, 这种主观的感受很大程度上是难以复制的, 体验式设计需要设计者在经过充分调研的基础上融入丰富的个人经历和同理心。

(四) 情境

产品的使用情境与产品设计有莫大的关系, 首先, 产品本身必须适应使用者的生活场景, 例如一个海员的手表, 如果没有防水功能, 可能很快就会损坏;而一个会计的手表强调其防水特性就会显得鸡肋。其次, 产品需要能够感知使用者的周围环境。

二、交互设计与工业设计之间的关系

交互设计与工业设计之间有着千丝万缕的联系。交互设计是工业设计的一个经过演变的分支, 也可以说是工业设计的延伸和拓展。在国内, 狭义的工业设计是围绕产品造型、材料工艺、功能结构以及人机工程学等方面展开的, 以产品对使用者有着良好的适应性和匹配度为核心的设计学科。交互设计经过自身的演变之后, 设计的导向由功能决定形式转向目标导向设计, 交互设计的内容不单是围绕互联网产品展开。从设计产出物来说, 交互设计不但可以是一个页面或者应用, 也可以是具有一定外形和功能的实体产品。

游戏是一种产品, 基于产品设计下的交互设计理论对于游戏同样适用。区别于其他产品, 游戏有着自己的特殊性。首先, 游戏具有很强的交互性;其次, 游戏交互时, 所产生的玩家代入感体验不同于普通产品, 它更能调动用户的情感, 这也是将游戏划为艺术范畴的原因。总之, 游戏交互设计的研究属于产品交互设计研究的范畴, 但是又具有它的特殊性。

交互设计的核心是关注用户体验。游戏交互设计关注游戏过程中玩家的行为, 以及传达这种行为的游戏内容中交互元素的设计和定义。游戏交互设计是产品交互设计下的具体分支。游戏交互设计立足于游戏本身, 进行用户体验研究。现在国内外关于游戏的研究很多, 这些研究大多都是基于游戏设计方法和游戏内容本身。这些研究从游戏内容上将游戏进行分类, 并通过对游戏内容组成上的研究, 讨论如何设计一款好的游戏。但是, 专门进行游戏计中的交互设计的研究, 如游戏的互动性、代入感还比较少。

三、游戏交互设计的过程及技巧

(一) 游戏交互设计的过程

整个游戏开发的流程中, 涉及到虚拟世界架构师对游戏的流程及交互进行设计, 建模师对游戏里的人物及场景所需要的物品进行建模, 动画设计师对场景里的动画进行编排及设计, UI设计师对游戏里的UI界面进行设计及程序员对游戏的发布及运行维护和调试等。

目前很多游戏的开发主要是基于微软所发布的XBOX360体感周边外设设备Kinect, 利用3ds max建模及编排动画, 导入unity 3D里进一步加工修饰再发布出来的。首先虚拟世界架构师要将客户的要求转换为规范的开发计划及文本, 并制定这个项目的总体架构, 在制定整个项目的总体架构时要与程序员和UI设计师确认整个方案是否存在他们实现不了的特效或镜头等, 之后再对游戏里的人物及场景所需要的物品进行建模及编排动画, 再把模型及动画交由程序员导入unity 3D里进行加工修饰及进一步调试。

(二) 游戏交互设计过程的技巧

1. 虚拟世界架构技巧

游戏交互设计的虚拟世界与传统的游戏虚拟世界还是有一定差别的, 这差别主要在于这些项目都是基于Kinect设备开发的, 成品并不是直接在电脑里运行, 而是要借助外设备以3D显示的形式投影到特定的房间里, 体验者走进去就仿佛身临其境, 并且体验者在与游戏互动时也只需要用普通的肢体语言, 例如挥手、踢脚、点头等。所以在构建虚拟世界时, 必须了解清楚Kinect的各个功能, 同时在设计互动时也得考虑体验者的身体语言能否简单地完成等, 并且一定要遵循游戏交互设计的核心——以游戏用户即玩家的体验为核心。

2. 建模技巧

建模虽说都是大同小异, 但游戏里的建模不同于产品设计的建模, 产品设计的建模往往要求把细节都建出来, 游戏里的模型往往很多, 模型多了, 场景里的面片也多了, 如果全部细节都建出来, 这不仅得耗费大量时间, 甚至会占用电脑的大量运行内存, 导致电脑卡顿。其建模的基本原则如下:

(1) 能用粗模就尽量建粗模。不是所有的模型都要把细节建出来的, 用贴图的形式不仅能节省大量建模时间, 并且能达到更真实的效果。例如对橙子模型的构建, 我们并没有在建模初期给出过多的细节, 而仅仅构建了粗模轮廓 (如图1所示) , 之后再通过PS贴图实现真实效果的模拟 (如图2所示) 。通常游戏中的远景和建筑物均适合采用这种方法。

(2) 普通贴图难以体现模型的纹理及凹凸感的时候, 就不得不构建精模。其方法是同时构建精模和粗模, 然后把精模的凹凸感投影到粗模上, 即利用渲染到纹理把精模的凹凸感和材质渲染成一张图片, 然后把该图片贴在粗模上, 最后用的依然是粗模加贴图, 其效果如图3、4、5所示。可见, 精模转粗模不仅大大减少了面片, 还保留了模型的纹理及凹凸感, 这也是游戏建模的一种常用方法。

由于游戏开发整个过程并不是仅仅靠3d max完成的, 还要在其他平台例如untiy 3D上编程, 而不同的软件会存在一定的兼容问题, 所以我们在建模和做动画时也一定要避开这些问题, 例如untiy 3D里的透明贴图和3d max里的透明贴图的设置方法存在一定的差别性, 或者因为untiy 3D不支持3d max里的插件时场景中的材质只能是“standard”材质等问题, 但这些兼容性问题没有资料可参考, 只能通过实践慢慢来积累。

(三) 动画制作技巧

3d max虽说是最强大的动画制作软件, 它的强大大多数归功于它的插件, 同时这也是它的一个大问题, 因为untiy 3D和3d max的兼容性不是很好, 3d max里的插件untiy 3D几乎都不支持, 这在很大程度上限制了动画师在3d max里制作动画, 特别是做粒子动力学动画和空间扭曲动画就很难完成, 甚至根本做不出来, 这种情况就只能在untiy 3D里制作。

在游戏设计里做得比较多的往往是角色动画, 而在角色动画里几乎每个动画都要有悠闲动画、行走动画、跑动动画、跳动动画等, 想要把一个角色做得逼真、情感化, 就得善于观察生活, 观察人体骨骼的运动状态及人在各种情绪状态下的表情都得了解清楚, 这只能靠我们在生活中慢慢地积累。对于这些常用的角色动画或者自己觉得有用的、好的角色动画, 我们可以把它的骨骼动画保存下来, 到需要时就直接调出来使用, 这样就能大大减少我们制作动画的时间了。

参考文献

[1]李佳星, 蒋晓.工业设计的延伸和拓展——交互设计[J].CAD/CAM与制造业信息化, 2014, (06) :29-31.

“过程设计”提升校本研修品质 第9篇

校本研修的品质,需要在明确研修目标与内容的前提下,设计出切实可行的研修过程,开展有一定深度的研究活动,才能得以保障。笔者结合自身实践研究,就校本研修的过程设计谈两点思考。

一、哪些内容是校本研修过程设计时需要考虑的主要方面

校本研修的过程设计是校本研修方案的重要组成部分,是对研修主题、 研修内容、研修流程、研修方式、研修主体、专业支持、质量评估等诸多要素进行分析与思考的结果。

研修主题是研修活动前提。缺乏研修主题,参与者往往是即兴发挥,观点漫天发散,研修活动没有深度。然而,确定研修主题不是一件轻而易举的事情, 既需要扎根于教师的内在需求,又要基于研修活动的目的。如旨在提高教学技能的研修活动,我们可以以“如何提高课堂问答的有效性”为研修主题,基于课例展开持续、深入的研究。

研修内容是研修活动有效性的基础。不同的研修主题,其研修内容也有所不同。如,以“如何提高课堂问答的有效性”为研修主题,其研修内容可以是提问的内容、提问的方式及教师理答方式等。又如,以“教师课堂指导的有效性”为研修主题,其研修内容可以是教师的指导行为、指导方式、指导对象以及介入时机等。

研修流程及方式是提升研修活动品质的关键。校本研修的品质主要表现在问题解决上的研究性、研修过程上的合作性、参与方式上的实践性以及知识形成上的建构性。不同的研修主题与内容,其研修程序方式也是有所区别的。 如,“小学数学作业设计研究”这个主题,其研修的流程与方式可以是这样: 第一步,专家讲座、互动交流,深刻认识作业的功能,明确作业设计的实践路径与具体要求;第二步,修改某一课时的作业,写出修改理由,并展示交流;第三步,现场编制某一课时的作业,阐述作业设计及运用的思路,并回答同伴提问,展开互动讨论;第四步,总结提炼作业设计的可操作性,形成研修案例。又如,“初中化学实验探究有效性的实践研究”这个主题,在过程设计时首先对 “实验探究有效性”作一定的思考,梳理其内涵和关键要素,然后再进行相关设计、开发工具、课堂观察、研讨改进、形成结论、应用实践等。

校本研修的过程设计除了要考虑以上几个关键要素之外,还需要把教师置于研修的主体地位,分析其需求与差异,赋予其角色与任务,构筑“学习共同体”;还需要积极争取研修资源支持,如对优质学习资源的购买等。

二、怎样的过程设计才能保证校本研修的顺利进行

从校本研修活动来看,其研修过程的设计一般可以从行动路径和研修策略两个方面来体现。其中,行动路径是研修活动的“路线图”,是研修活动的整体架构;研修策略则是具体研修活动中的操作方法的总和。以下就两个方面展开分析。

1.研修活动的行动路径:规划研修进程,明确研修任务

研修活动的行动路径一般包括六个重要环节:(1)选择研修主题;(2)提供研讨素材;(3)组织研修活动;(4)整理观点并进行观点交流;(5)达成共识或建议;(6)行为跟进等。要让每个环节的活动都是有价值的活动,需要活动的策划者以一定的任务作介质,设计教师参与点,使参加研修活动的教师动起来、忙起来。同时,还要关注差异,为不同层次的教师设置不同的任务,如课堂观察环节,新教师可以侧重教学环节的观察与分析;有经验的教师可以侧重对教学活动的设计和实施情况的观察与分析;成熟的教师可以侧重教学目标与内容的把握、教学重难点的处理等方面的观察与分析。

2.研修活动的操作策略:匹配研修内容,指向有效研修

研修过程的设计中,最为具体的工作,便是针对具体的研修内容与研修活动做出的策略设计、方法选择以及环节预设。

如针对“培养学生运用几何图形直观解决问题能力”这样一个研修主题, 提出了“数形结合,以数化形”“强调直观,以形析文”和“重视图例,突出关系” 等三种策略。并在每一种策略的具体阐述中,又通过一张流程图来表达策略的操作过程。

下图便是第一条策略“数形结合, 以数化形”的操作图示。在图示基础上配以文字说明:

第一步是化境为数,经历从实际情境中抽象出数的过程,体验抽象。第二步是以数化形,经历将数转化成多种形的过程,体验演绎。第三步将形归数,经历多形中发现共同点的过程,体验归纳。三步使学生经历数(式)与形转化的过程,积累数形结合的基本活动经验, 奠定运用几何图形直观解决问题的能力基础。

上述的操作策略内容明确,路径清晰,有很强的可操作性,为后续研修活动奠定了扎实的基础。

钢结构设计过程分析 第10篇

目前, 一般将钢结构分为重钢结构、轻钢结构和设备钢结构三种。每种格结构都有各自的特点和用处。

1. 重钢结构。

重钢结构是指厂房行车起吊重量超过25 t, 用钢量不小于50 kg/m2的钢结构, 如石化厂房设施、轧钢炼钢车间、电厂厂房、大跨度的体育场馆、展览中心、高层或超高层钢结构等。

2. 轻钢结构。

轻钢结构是指主要承重结构为实腹门式刚架, 具有轻型屋面和外墙, 无吊车或吊车起重量不大于20 t, 工作级别为中轻级的钢结构建筑。

3. 设备钢结构。

设备钢结构是指大型设备中的钢结构部分, 如架桥机的塔架钢结构、NN2机的起重大梁、起重机车身、大型设备支架等, 是一种对精密性、材质、连接等要求较高的精密钢结构。

二、钢结构设计过程

1. 判别项目是否适合钢结构。

在设计时, 要综合考虑钢结构的特点以及工程造价等因素, 判断项目工程是否适合钢结构。钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。

2. 结构选型与结构布置。

钢结构通常有框架、平面 (桁) 架、网架 (壳) 、索膜、轻钢和塔桅等结构形式。设计时要针对不同建筑的特点, 选择合理经济的结构形式。结构布置要综合考虑项目工程的体系特征、荷载分布情况及性质等多项因素。布置结构时, 要求刚度均匀, 力学模型清晰, 尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围。柱间抗侧支撑的分布应均匀, 其形心要尽量靠近侧向力 (风震) 作用线。

3. 截面的选择。

结构布置完成后, 需对构件截面作初步估算, 主要是对梁柱和支撑等的断面形状与尺寸进行假设预定。钢梁可选择槽钢、轧制或焊接H形钢等。根据荷载与支座情况, 钢结构的截面高度通常为跨度的1/20～1/50;翼缘宽度可按照梁间侧向支撑间距的1/b限值确定。截面高度和翼缘宽度确定后, 板件厚度可按相关规范中关于局部稳定的构造规定进行预估。柱截面按长细比预估, 简单选择值在100附近。根据轴心受压、双向受弯或单向受弯的不同, 可选择钢管或H形钢等做梁柱。

4. 结构分析。

对于简单结构, 可通过手算进行分析;典型结构可查力学手册之类的工具书, 直接获得内力和变形;对于复杂结构, 需要建模运行程序并作详细的结构分析。只有依据科学的假定, 建立正确的计算模型, 选择合适的计算工具进行计算, 才能得到正确的计算结果。

5. 构件设计。

材料的选择对于构件设计非常重要。工程中比较常用的钢材料是Q235和Q345。通常主结构使用单一钢种, 以便于工程管理;从经济方面考虑, 也可以选择不同强度的钢材组合应用。选择不同强度钢材进行组合的一般规律是:当强度起控制作用时, 可选择Q345;当刚度起控制作用时, 宜使用Q235。相同牌号的钢材又分不同的质量等级, 如A, B, C, D级等, 应综合考虑焊接要求、受力特点、使用环境等因素, 学则合适的钢材。

7. 节点设计。

节点设计是钢结构设计的重点之一。在结构分析前, 确定节点的形式。节点设计主要包括以下内容。

(1) 焊接设计。对焊接焊缝的尺寸及形式等应按照规定设计执行。选用的焊条应和被连接构件的材质相适应。焊接设计中, 不得任意加大焊缝, 焊缝的重心应尽量与被连接构件重心接近, 其他详细内容可查阅关于焊缝构造方面的规定。

(2) 栓接设计。在建筑工程中, 因为普通螺栓的抗剪性能差, 所以栓接现已很少应用于主受力构件, 但仍可在次要结构部位使用, 且多用高强螺栓。高强螺栓分承压型和摩擦型, 应根据具体情况进行选择。

(3) 连接板设计。构件端板厚度应根据支承条件按照规范要求计算;连接节点处的板件应按照规范验算其在拉、压、剪作用下的强度和稳定性;单壁式桁架节点板厚度可按照《钢结构设计规范》 (GB50017–2003) 中的选用表进行选取。

(4) 梁腹板设计。应验算栓孔处腹板的净截面抗剪力, 对于承压型高强螺栓连接, 还需验算孔壁局部承压。

(5) 防锈蚀与防火设计。由于钢结构对锈蚀和高温 (火焰) 具有敏感性, 因此, 必须做好其防锈蚀与防火设计。具体要求详见相应国家规范, 特殊行业 (如石化行业) 还需满足行业规范要求。值得注意的一点是, 设计时要考虑两种防护材料的调和性, 即两种防护材料不能在接触后发生反应而丧失原性能, 亦不能相互抵触而使某层材料脱落。

(6) 图纸编制。图纸是工程施工的重要依据。在设计图中, 设计依据、荷载资料、技术数据、材料选用及材质要求、设计要求等均应表示清楚, 并能正确体现设计的意图, 以利于施工的顺利进行。在设计图纸中, 主要材料应列表表示。

(7) 施工详图。施工详图须能满足车间直接制造加工, 不完全相同的构件单元须单独绘制表达, 并应附有详细的材料表。

基于工作过程的课程设计 第11篇

[关键词]工作过程；课程设计

一、基于工作过程的课程设计基本理念

所谓基于工作过程的教学设计，就是根据完成某一职业工作活动所需要的行动、行动产生和维持所需要的环境条件以及从业者的内在调节机制来设计、实施和评价职业教育的教学活动，其核心在于把工作过程与学习过程相统一，以学生是否达到从事某种职业所应具备的操作技能和理论水平为评价标准。

二、基于工作过程的课程设计原则

（一）工作过程整体性原则

首先，基于工作过程淡化现有的学科界限，对一些相互之间有内在联系的若干学科进行有机整合，打破原有课程之间的壁垒与界限。

其次，注意工作过程系统是一个整体，不是各小工作过程的简单相加，应该进行归纳与整合，从整体上考虑能否实现岗位的培养目标，要源于工作而高于工作。

（二） 工作过程相关性原则

注意考虑各工作过程之间的相互联系、相互作用，避免课程间太多的重叠。各种技能可以在各工作过程中重复出现，但应该是递进、包含关系，而尽可能少出现同位关系。

（三）学生认知渐进原则

教育的对象是人，人的认知心理是由简单到复杂，因此在课程设置时应体现课程间的承继性和连贯性，而且一种技能要重复训练，循序渐进。

（四）学生全面发展原则

学校教育的对象是一种特殊的“产品”，是有复杂思想情感的人，人的存在不仅表现为能动手解决生产活动实际问题，同时也是处在特定的社会历史条件中为一定的社会发展服务。这就要求高职院校在课程设置时，不仅要围绕受教育者技能的培养，更要注重符合社会需要的人文道德素质的培养，教育学生“学会生存”、“学会做人”。

（五）职业生涯可持续发展原则

学生的职业生涯发展是实现学生自身发展和企业发展需要的结合点，应使学生能获得与企业发展需要相一致的职业能力，课程设置应具有～定的拓展性，能为学生的终身职业生涯发展奠定基础。

三、以工作过程导向的课程设计路径

职业学校学生的智力特点更侧重于形象思维，具有这种思维模式的人能较快获取经验策略性知识。所以职业学校的教学环境应置于由实践环境构成的、以过程逻辑为中心的框架中，强调情境性原则，以利于获取自我构建的、过程性知识经验为主要目标。这里所说的实践环境就是生活中的职业活动，所指的过程就是实际职业工作过程。因此采取工作过程导向教学法更符合学生的特点，通过让学生主动参与制定教学过程的活动，按照学生的兴趣和文化技能基础，心理特征和社会发展状况，促进学生思维、想象和创造能力的发展。通过多种灵活的教学方法，让学生尝试在新的行动空间，体验成功的喜悦，根据这一指导思想，课程模式往往采用以项目为核心的课程组织形式，基于工作过程为导向的教学方法，划分学习领域的模块化课程组合模式。

四、结语

基于工作过程的课程设计摒弃传统填鸭式教学，转为以工学结合为平台，以工作过程为根本，以工作任务为驱动，以典型产品为载体，以工作任务与职业能力分析为依托，按照岗位行动领域设计课程并选择教学内容。目前，基于工作过程的课程设计已经成为职业教育课程改革的主流方向。

参考文献：

[1]姜大源.当代德国职业教育主流教育思想研究[M].清华大学出版，2007.

[1]姜大源.当代德国职业教育主流教育思想研究[M].清华大学出版，2007.

[2]吴缨.借鉴国外课程模式 推进职业教育课程改革[J].中国职业技术教育，2008（22）.

作者简介：白洪斌（1957-），男，本科，教授，空军第一航空学院。

系统论在产品设计过程中的应用 第12篇

关键词：系统论,设计方法

现代系统论的基本思想最初产生于20世纪20年代初, 是由奥地利生物学家贝塔朗菲首先提出的。1968年贝塔朗菲发表的专著《一般系统理论基础、发展和应用》确立了这门学科的学术地位。现在系统论思想形成了一股重要的思潮, 在各个学科领域发挥着重大而深远的影响。

经过几十年的发展, 系统论已经被分为广义系统论和狭义系统论两种, 广义系统论包含系统科学, 系统技术和系统哲学三个概念, 涉及数学, 信息, 运筹学, 哲学等诸多方面。在具体的设计过程中所运用的一般是狭义系统论, 通过研究系统, 要素, 环境三者的相互关系和动态规律, 找到解决问题的一般方法。

由于现代工业设计面向的人群更加复杂, 社会环境也更加多元化, 这就使得设计师不得不站在更高的角度上认识设计, 而系统论为我们提供了这样的平台。

一、系统论的思维方法

“纵览即将逝去的20世纪科学技术发展的历史, 人们不难发现, 除了相对论、量子力学以外, 再也没有像系统理论、系统科学及其相应发展的高新技术对人类的科学、哲学与社会产生如此大的冲击, 引起人们思维方式的变革”, 魏宏森在他的系统论专著的序言里这样评价系统论。

之所以说系统论改变了人们的思维方式, 是因为它与哲学辩证法有着相通之处。无论是系统的属性 (整体性, 开放性, 目的性, 层次性, 突变性, 稳定性等等) , 还是系统的规律 (结构功能规律, 竞争协同规律, 涨落有序规律, 优化演化规律) 都体现着各元素互相作用, 互相制约的关系。系统论的出现体现了科学和哲学的关系, 人们不断探索, 以求认识我们所生存的环境, 并将环境中的各种条件, 机制, 规律加以运用, 创造出人们想要的环境。产品设计的本质就是创造, 了解创造我们生存环境的方法, 将它运用在创造产品的过程中, 才能够创造出自然又宜人的产品。这是研究系统论对于工业设计的作用, 而不像一些观点认为系统论是用来简化设计劳动, 寻找“机械化创造”的方法。

在系统论出现之前, 一般是把事物分解成若干部分, 抽象出最简单的因素来, 然后再以部分的性质去说明复杂事物。随着科学的发展, 人们面对的事物越来越复杂, 一个简单的设计所需要考虑到的因素比以往多出数倍, 将系统的思维模式融入设计的规划中, 将大大提高设计的成功率和效率, 这在很多实例中都得到了体现。

系统论是一种思维模式, 而不是一种工具, 但在实践过程中, 它可以为我们提供寻找工具的方向, 在诸如城市规划, 建设项目, 多方合作等方方面面的设计和规划中, 系统论都发挥着重要的作用。

二、系统论应用理论初探

在系统论的观点中, 工业设计是一个较大的系统, 工业设计以产品设计为核心, 则产品设计是工业设计的子系统。而产品设计这个系统又包含在产品本身这个系统里, 产品系统包含了两个系统, 即产品的内部系统和产品的外部系统, 产品的内部系统即产品的结构、功能、造型等塑造产品的相关因素所组成的系统, 它所包含的因素也正是产品设计所包含的因素, 这些因素从根本上决定了产品设计的最终结果。而产品的外部系统则会对内部系统产生影响, 它包括了与产品的生产、销售、使用相关的一切外部要素, 也就是产品所处部环境。这个环境又分为自然环境和社会环境, 它们互相作用的关系是:

上图是站在更高一级的系统上来考察产品设计系统与其他系统的相互作用, 它的影响范围不仅仅是同一级系统, 也可能波及到高一级的系统。虽然产品设计属于产品的内部系统, 但在设计过程中却要考虑到产品的外部系统对其产生的影响, 产品设计除了赋予产品每个产品特有的功能, 外观等特质外, 还要考虑产品与自然以及社会之间的联系, 避免引发污染或者伦理等问题, 对人们产生负面的影响。这正印证了系统论思想中, 每个子系统之间都是互相联系, 互相作用的观点。

在产品设计这个系统中, 徐娟燕认为要以系统论的思维来分析产品设计的要素, 就是要形成一个人-机-环境的系统框架, 而系统层次的划分可以以功能为核心来划分, 也以人性化为核心的来划分, 或者以环境为核心的来划分。她在《从系统论角度看工业设计思想体系》一文中提出从商业化的角度, 将一切UI、广告、包装等视觉设计也包含在产品设计这个系统中。文章中还分别将人-机-环境这个框架对应人性化, 功能, 环境三个核心, 对于不同的产品运用系统论思维分析时侧重点不同。这样的分析方法对于有特殊设计要求的产品来说是很好的分类方法, 可以突出重点和核心, 忽略一些相对次要的和矛盾的设计要素。但在一般的设计中, 往往人, 机, 环境的重要程度相当, 这时还以某一个为核心的话就会有忽略设计要素的危险。

在设计一般的产品时, 由于各因素对于产品都会造成不小的影响, 用系统论的思维来分析的话, 那些重要程度相当的因素往往相互之间有矛盾, 导致影响产品的因素非常多, 可以分成许多类别和层次, 如果要细分下去需要考虑的因素就非常杂乱, 并且很难形成能够指导设计的标准。针对这一点, 赵红提出了一种面向对象的设计方法来降低分类的复杂程度。这个方法是将实现产品功能的途径一一罗列, 再将这些途径所涉及的要素扩充成一个系统, 分析这个系统中最关键的, 对途径影响最大的几个要素, 然后将着这些要素抽象成一个分类。这个方法的核心是把人们对某一产品的认知抽象化, 模型化, 比如对烤面包机分析的结果是:提示, 加热, 操作动作, 防护等, 我们就可以把具有相同因素的其他产品都归类为烤面包机类。抽象化的分类在简化设计要素的同时, 也会容易丢失重要的因素, 比如亮度对于电视和电脑显示器的重要程度不同, 也许在电视模型中亮度被其他因素挤出了重要性排序的前排位置, 如果把与其十分相似的电脑显示器归类于电视类的话, 就会使电脑显示器丢失重要的设计影响因素, 在简化的过程中要对这一点特别注意。

人、机、环境所组成的系统对于产品来说是外部系统, 也就是产品在成型之后所处的系统, 它与产品设计是平行层面上的两个系统, 与处在内部系统的产品设计工作互相影响。对于产品内部系统的分析, 刘秀云在《基于系统论语境下的工业设计》中提出将产品设计因素分为功能系统和生理心理系统, 生理心理系统所包含的因素主要是通过视觉和触觉所产生的情感反馈, 只要通过控制产品的形状, 光泽, 色彩就可以控制人们对产品的感受, 这可以归纳为外观系统, 而功能系统则是由不同的分功能组成一个总功能, 甚至由不同功能的产品汇总成一套服务, 决定总功能或者服务好坏的是技术发展的水平。

人对于产品的心理生理反馈都是基于产品给人的印象, 这个印象在人们眼中最初呈现的其实是一个图形, 所以图形的设计和产品的设计有着共通之处, 例如“整体大于局部之和”。尹娟在讨论把图形作为系统来进行设计的文章中谈到不仅图形的形态是一个系统, 图形的内涵也是一个系统, 所要表达的目的, 也是系统化图形设计的一个层次, 和谐的图形也是一个和谐的系统。产品中与之相应的就是产品的语义, 所以产品的语义是产品内部系统的一个层次。

关于系统设计方法的研究越来越多, 很多在讨论系统层次的划分标准, 如高鹏将奥运会的视觉设计系统分成总体目标, 视觉形象, 场地景观几个层次。何永军在《系统设计理论在展示设计中的运用》一文中将展示设计系统分为人、物、时、场几个因素, 并进一步形成了目标, 内容, 形式, 成长几个层次。在生活中, 生存环境是多层次的, 人的需求是多层次的, 所以我们在构思设计时才需要系统论的思维模式, 以多层次的思维去构思, 灵活正确地划分层次, 才能充分发挥系统论思维的特点, 提高设计的质量, 满足人们的需求。

三、系统论应用设计实例

从前面的叙述中可以发现, 将系统论与工业设计相结合, 形成的系统设计方法大多还仍然停留在为设计要素划分层次的层面上。也就是说, 系统论这一哲学思想在设计中的指导作用仅仅停留在设计分析的阶段, 分析是设计的基础, 寻找系统设计的一般方法是进行系统设计研究的目标, 目前的研究已经开始注重实践。例如纸箱的系统设计, 建筑的整体设计和交通系统的系统设计。

在纸箱的设计过程中, 限制纸箱尺寸的因素可以分为人机工程因素、托盘尺寸、车厢尺寸、集装箱空间以及配货架五个因素, 每个因素下包含着不同的数据, 数据不仅受到自身标准的制约, 还要受到不同因素之间的相互制约。比如人机因素方面, 要受到人体尺寸的制约, 装纸箱的托盘又有独立的设计标准, 车厢也有车厢的设计约束, 集装箱和配货架都有标准的尺寸数据。所以人体尺寸和配货架尺寸以及托盘, 车厢都有着相互制约的关系, 如果不用系统论的思维来设计, 很难协调各个尺寸之间的关系。而利用系统设计, 在已知的标准数据的限制下, 推导和设计自由的限制因素, 就可以更快地得到符合各子系统需求的纸箱尺寸。

建筑只有合理利用环境中的有利因素, 改善不利因素, 与其他的组成部分保持融洽的动态平衡, 才能得到充分的发展。在设计适应性的建筑时, 如何保持各单元间的平衡协调, 就是系统论应用在建筑设计中的意义所在。建筑的外部和内部是整个建筑系统的两个子系统, 外部相关的因素有造型, 能源利用, 温度, 湿度, 便捷设施等因素, 内部相关的因素是单元布局, 动态循环, 空间利用等因素。但不仅仅是简单的分类, 将内部的因素与外部的因素结合成组来考虑, 或是按照相关性来组合设计, 可以达到一举多得的目的, 诸如多功能空间解决内部单元之间衔接和角色转化问题, 情趣化设计解决高效和生理心理的冲突, 水墙解决温度和美观的问题, 幕墙解决结构和造型的冲突等等, 内部与外部之间存在联系, 所以内部和外部各自的矛盾也可以通过他们之间的联系来共同解决, 这正是系统论思维方法在设计中起到的作用。

交通枢纽的设计是一个很庞大的工程, 《系统论与交通枢纽设计--以宋家庄枢纽为例》一文中以宋家庄交通枢纽的设计案例为背景, 将整个设计目标工程分成服务系统, 内部换乘系统和外部交通系统。这些子系统下的要素互相联系, 产生矛盾, 通过采取主体和辅助交通网络的二元结构, 增加公用空间, 人流分析和引导等方法, 寻找缩短换乘时间, 避免不同交通工具在站台附近路径交叉的方法。在解决交通枢纽设计问题中, 系统设计方法将复杂的设计元素分成不同层次, 突出要重点解决的上下班高峰问题, 围绕解决此问题的思路延伸, 使得附近服务设施的得到了优化, 地面交通状况以及各类车站的衔接都变得更加顺畅。

四、结束语