產(chǎn)品設(shè)計程序考試題

一、填空題(本大題共8小題，每小題2分，共16分)1.新產(chǎn)品按其具備的創(chuàng)新程度，可分為全新產(chǎn)品、_________、_________。2.設(shè)計方法包括計劃、_________、分析、_________、表達(dá)、評價等各個階段所應(yīng)用的各種具體方法。3.針對產(chǎn)品不同的屬性和設(shè)計任務(wù)要求，產(chǎn)品設(shè)計程序可分為_________、產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計程序和_________或稱為系統(tǒng)設(shè)計程序。4.產(chǎn)品開發(fā)的核心是創(chuàng)新。產(chǎn)品開發(fā)的創(chuàng)新活動可分為_________和_________兩大類。5.對產(chǎn)品歷史的調(diào)研可以從以下四個角度進(jìn)行：基本需求角度、_________、設(shè)計角度、_________。6.市場調(diào)查的方法很多，根據(jù)不同的具體情況對應(yīng)不同的設(shè)計方法。從工業(yè)設(shè)計角度來講，主要可分為_________、_________、實驗法等三種形式。7.專利的特點有：_________、_________、時間性。8.設(shè)計的造物性質(zhì)決定了設(shè)計表達(dá)中的存在特征、_________和_________。9.創(chuàng)新程度分為：_____和________.10.改良設(shè)計程序：_______,________和解決問題。11.產(chǎn)品生產(chǎn)周期：_________________________________________________________.12.產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的出發(fā)點：_______________,___________________,_____________.二．簡述模塊化設(shè)計的優(yōu)點，特點，形式：模塊化設(shè)計（Block-baseddesign）模塊化設(shè)計是對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的顧客定制的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求。編輯本段一、模塊化設(shè)計（一）模塊化設(shè)計概念所謂的模塊化設(shè)計，簡單地說就是將產(chǎn)品的某些要素組合在一起，構(gòu)成一個具有特定功能的子系統(tǒng)，將這個子系統(tǒng)作為通用性的模塊與其他產(chǎn)品要素進(jìn)行多種組合，構(gòu)成新的系統(tǒng)，產(chǎn)生多種不同功能或相同功能、不同性能的系列產(chǎn)品。模塊化設(shè)計是綠色設(shè)計方法之一，它已經(jīng)從理念轉(zhuǎn)變?yōu)檩^成熟的設(shè)計方法。將綠色設(shè)計思想與模塊化設(shè)計方法結(jié)合起來，可以同時滿足產(chǎn)品的功能屬性和環(huán)境屬性，一方面可以縮短產(chǎn)品研發(fā)與制造周期，增加產(chǎn)品系列，提高產(chǎn)品質(zhì)量，快速應(yīng)對市場變化；另一方面，可以減少或消除對環(huán)境的不利影響，方便重用、升級、維修和產(chǎn)品廢棄后的拆卸、回收和處理。(二)模塊化設(shè)計原理模塊化產(chǎn)品是實現(xiàn)以大批量的效益進(jìn)行單件生產(chǎn)目標(biāo)的一種有效方法。產(chǎn)品模塊化也是支持用戶自行設(shè)計產(chǎn)品的一種有效方法。產(chǎn)品模塊是具有獨立功能和輸入、輸出的標(biāo)準(zhǔn)部件。這里的部件，一般包括分部件、組合件和零件等。模塊化產(chǎn)品設(shè)計方法的原理是，在對一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能、不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同的顧客定制的產(chǎn)品，以滿足市場的不同需求。這是相似性原理在產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，是一種實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化的有機(jī)結(jié)合及多品種、小批量與效率的有效統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化方法。編輯本段二、模塊化與系列化簡介系列產(chǎn)品中的模塊是一種通用件，模塊化與系列化已成為現(xiàn)今裝備產(chǎn)品發(fā)展的一個趨勢。模塊的三大特征模塊是模塊化設(shè)計和制造的功能單元，具有三大特征：1.相對獨立性，可以對模塊單獨進(jìn)行設(shè)計、制造、調(diào)試、修改和存儲，這便于由不同的專業(yè)化企業(yè)分別進(jìn)行生產(chǎn)；2.互換性，模塊接口部位的結(jié)構(gòu)、尺寸和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，容易實現(xiàn)模塊間的互換，從而使模塊滿足更大數(shù)量的不同產(chǎn)品的需要；3.通用性，有利于實現(xiàn)橫系列、縱系列產(chǎn)品間的模塊的通用，實現(xiàn)跨系列產(chǎn)品間的模塊的通用。（一）模塊化與系列化、組合化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的關(guān)系模塊化設(shè)計技術(shù)是由產(chǎn)品系列化、組合化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的需求而孕育的。系列化的目的在于用有限品種和規(guī)格的產(chǎn)品來最大限度、且較經(jīng)濟(jì)合理地滿足需求方對產(chǎn)品的要求。組合化是采用一些通用系列部件與較少數(shù)量的專用部件、零件組合而成的專用產(chǎn)品。通用化是借用原有產(chǎn)品的成熟零部件，不但能縮短設(shè)計周期，降低成本，而且還增加了產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性。標(biāo)準(zhǔn)化零部件實際上是跨品種、跨廠家甚至跨行業(yè)的更大范圍零部件通用化。由于這種高度的通用化，使得這種零部件可以由工廠的單獨部門或?qū)ｉT的工廠去單獨進(jìn)行專業(yè)化制造。（二）產(chǎn)品模塊化、系列化設(shè)計分類與庫管理產(chǎn)品模塊要求通用程度高，相對于產(chǎn)品的非模塊部分生產(chǎn)批量大，對降低成本和減少各種投入較為有利。但在另一方面又要求模塊適應(yīng)產(chǎn)品的不同功能、性能、形態(tài)等多變的因素，因此對模塊的柔性化要求就大大提高了。對于生產(chǎn)來說，盡可能減少模塊的種類，達(dá)到一物多用的目的。對于產(chǎn)品的使用來說，往往又希望擴(kuò)大模塊的種類，以更多地增加品種。針對這一矛盾，設(shè)計時必須從產(chǎn)品系統(tǒng)的整體出發(fā)，對產(chǎn)品功能、性能、成本諸方面的問題進(jìn)行全面綜合分析，合理確定模塊的劃分。產(chǎn)品模塊化設(shè)計按照自頂向下研究分類，包括系統(tǒng)級模塊、產(chǎn)品級模塊、部件級模塊、零件級模塊；再按照功能及加工和組合要求研究分類，包括基本模塊、通用模塊、專用模塊；然后按照接口組合要求研究分類，包括內(nèi)部接口模塊、外部接口模塊。以產(chǎn)品級模塊化為例，就是在需求調(diào)查的基礎(chǔ)上，對裝備產(chǎn)品的構(gòu)成進(jìn)行分析，考察其中的功能互換性與幾何互換性的關(guān)系，并劃分基本模塊、通用模塊或?qū)Ｓ媚K，以模塊為基礎(chǔ)進(jìn)行內(nèi)部接口、外部接口設(shè)計，通過加、減、換、改相應(yīng)模塊以構(gòu)成新的產(chǎn)品，并滿足裝備產(chǎn)品的功能指標(biāo)的要求。編輯本段三、模塊化產(chǎn)品設(shè)計（一）模塊化設(shè)計的目的模塊化產(chǎn)品設(shè)計的目的是以少變應(yīng)多變，以盡可能少的投入生產(chǎn)盡可能多的產(chǎn)品，以最為經(jīng)濟(jì)的方法滿足各種要求。由于模塊具有不同的組合可以配置生成多樣化的滿足用戶需求的產(chǎn)品的特點，同時模塊又具有標(biāo)準(zhǔn)的幾何連接接口和一致的輸入輸出接口，如果模塊的劃分和接口定義符合企業(yè)批量化生產(chǎn)中采購、物流、生產(chǎn)和服務(wù)的實際情況，這就意味著按照模塊化模式配置出來的產(chǎn)品是符合批量化生產(chǎn)的實際情況的，從而使定制化生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)這對矛盾得到解決。（二）模塊化設(shè)計的應(yīng)用雖然模塊化的進(jìn)程中充滿荊棘，但它給企業(yè)帶來飛一樣的創(chuàng)新速度注定了模塊化是以后的發(fā)展趨勢。模塊化不僅加快了變革的速度，增大了競爭的壓力，它還改變了企業(yè)間的關(guān)系。在殘酷的創(chuàng)新競爭中，如何在本行業(yè)中奪取更多的市場份額就顯得極為重要。一個企業(yè)作為某個需要不斷創(chuàng)新的行業(yè)中由百個企業(yè)組成的模塊制造商群體的一員，與作為由少數(shù)幾個企業(yè)占據(jù)壟斷優(yōu)勢的穩(wěn)定發(fā)展的行業(yè)中的成員有著很大的區(qū)別，沒有任何一種發(fā)展戰(zhàn)略是永遠(yuǎn)奏效的。模塊化市場的雙重結(jié)構(gòu)要求企業(yè)經(jīng)理在兩種主要的發(fā)展戰(zhàn)略中做出慎重選擇：企業(yè)作為總設(shè)計師為多個模塊構(gòu)成的產(chǎn)品確立設(shè)計和生產(chǎn)原則；企業(yè)也可以作為模塊制造商為用戶提供高性價比的模塊產(chǎn)品，以性能和價格在市場上擊倒同類廠商。在制造行業(yè)中模塊化的應(yīng)用已非常普遍，如汽車工業(yè)和飛機(jī)制造等?，F(xiàn)在，一些公司正在把模塊化這個理論擴(kuò)展到產(chǎn)品生產(chǎn)和服務(wù)的設(shè)計上來，有些看似和模塊化根本不著邊際的行業(yè)也在嘗試著移植模塊化理論，提高自身的創(chuàng)新速度。編輯本段四、模塊化產(chǎn)品的優(yōu)點（一）對企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的貢獻(xiàn)由于模塊化推進(jìn)了創(chuàng)新的速度，使得企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者對競爭者的舉動做出的反應(yīng)時間大大縮短。作為一條規(guī)則，管理者不得不更加適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計上的各種發(fā)展，僅僅了解直接競爭廠商的競爭戰(zhàn)略是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這個產(chǎn)品的其他模塊的創(chuàng)新及行業(yè)內(nèi)部易變的聯(lián)盟都有可能招致激烈的競爭。模塊是產(chǎn)品知識的載體，模塊的重用就是設(shè)計知識的重用，大量利用已有的經(jīng)過試驗、生產(chǎn)和市場驗證的模塊，可以降低設(shè)計風(fēng)險，提高產(chǎn)品的可靠性和設(shè)計質(zhì)量。模塊功能的獨立性和接口的一致性，使模塊研究更加專業(yè)化和深入，可以不斷通過升級自身性能來提高產(chǎn)品的整體性能和可靠性，而不會影響到產(chǎn)品其他模塊。模塊功能的獨立性和接口的一致性，使各個模塊可以相對獨立地設(shè)計和發(fā)展，可以進(jìn)行并行設(shè)計、開發(fā)和并行試驗、驗證。模塊的不同組合能滿足用戶的多樣性需求，易于產(chǎn)品的配置和變型設(shè)計，同時又能保證這種配置變型可以滿足企業(yè)批量化生產(chǎn)的需求。（二）對企業(yè)工作效率和成本控制的貢獻(xiàn)設(shè)計和零部件的重用可以大大縮短設(shè)計周期；并行的產(chǎn)品開發(fā)和測試可以大大縮短設(shè)計周期；利用已有成熟模塊可大大縮短采購周期、物流周期和生產(chǎn)制造周期，從而加快產(chǎn)品上市時間；如果劃分模塊時考慮到企業(yè)售后服務(wù)的特定需求，同樣可以縮短服務(wù)周期和耗費資源時間。模塊和知識的重用可以大大降低設(shè)計成本；采用成熟的經(jīng)過驗證的模塊，可以提高采購批量，降低采購和物流成本；采用成熟的經(jīng)過生產(chǎn)驗證的模塊，可以大大減少由于新產(chǎn)品的投產(chǎn)對生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)整的頻率，使新產(chǎn)品更容易生產(chǎn)制造，可以降低生產(chǎn)制造成本；產(chǎn)品平臺中及平臺之間存在大量的互換模塊，可以降低售后服務(wù)成本。（三）對企業(yè)組織的貢獻(xiàn)模塊化有利于企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊分工，規(guī)范不同團(tuán)隊間的信息接口，進(jìn)行更為深入的專業(yè)化研究和不同模塊系統(tǒng)的并行開發(fā)；抽象平臺和模塊的建立，可以實現(xiàn)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)之間的交互，使并行工程擁有實施的根基，工藝、財務(wù)、采購和售后服務(wù)可以在產(chǎn)品研發(fā)早期就介入產(chǎn)品研發(fā)項目；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的模塊接口有利于形成產(chǎn)品的供應(yīng)商規(guī)范，有利于產(chǎn)業(yè)分工的細(xì)化。編輯本段模塊化的趨勢模塊化是在傳統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的設(shè)計思想，現(xiàn)已成為一種新技術(shù)被廣泛應(yīng)用，尤其是信息時代電子產(chǎn)品不斷推陳出新，模塊化設(shè)計的產(chǎn)品正在不斷涌現(xiàn)。如何使產(chǎn)品的模塊化設(shè)計全方位地滿足市場的多樣化需求，應(yīng)當(dāng)引起企業(yè)經(jīng)營者、新產(chǎn)品開發(fā)人員及其標(biāo)準(zhǔn)化研究者的高度重視。模塊化設(shè)計已被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、電子產(chǎn)品、航天、航空等設(shè)計領(lǐng)域，但至今模塊化術(shù)語尚未給出公認(rèn)的權(quán)威性定義。企業(yè)一方面必須利用產(chǎn)品的批量化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化來縮短上市周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，另一方面還要不斷地進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新使產(chǎn)品越來越個性化，滿足客戶的定制需求。這樣，如何平衡產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化與定制化、柔性化之間的矛盾，成為贏得競爭的關(guān)鍵能力。平臺化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)可以在保持產(chǎn)品較高通用性的同時提供產(chǎn)品的多樣化配置，因此平臺化、模塊化的產(chǎn)品是解決定制化生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)這對矛盾的一條出路。編輯本段正式提出“模塊化設(shè)計”為開發(fā)具有多種功能的不同產(chǎn)品，不必對每種產(chǎn)品施以單獨設(shè)計，而是精心設(shè)計出多種模塊，將其經(jīng)過不同方式的組合來構(gòu)成不同產(chǎn)品，以解決產(chǎn)品品種、規(guī)格也設(shè)計制造周期、成本之間的矛盾，這就是模塊化設(shè)計的含義。模塊化設(shè)計與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、系列化設(shè)計密切相關(guān)，即所謂的“三化”。“三化”互相影響、互相制約，通常合在一起作為評定產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)，是現(xiàn)代化原理開始用于機(jī)床設(shè)計，到本世紀(jì)50年代，歐美一些國家正式提出“模塊化設(shè)計”概念，把模塊化設(shè)計提到理論高度來研究。目前，模塊化設(shè)計的思想已滲透到許多領(lǐng)域，例如機(jī)床、減速器、家電、計算機(jī)等等。在每個領(lǐng)域，模塊及模塊化設(shè)計都有其特定的含義。模塊：一組具有同一功能和接合要素（指聯(lián)接部位的形狀、尺寸、聯(lián)接件間的配合或嚙合等），但性能、規(guī)格或結(jié)構(gòu)不同卻能互換的單元。機(jī)械產(chǎn)品的模塊化設(shè)計床卡具、聯(lián)軸器可稱為模塊，有些零部件如插頭、插座，廣而言之也可稱為模塊，但不如稱為標(biāo)準(zhǔn)伯為好。在模塊化設(shè)計中，也用到大量的標(biāo)準(zhǔn)件，但模塊多指標(biāo)準(zhǔn)件之外、仍需被設(shè)計而又可以用于不同的組合、從而形成具有不同功能的設(shè)備的單元、模塊化設(shè)計：在對產(chǎn)品進(jìn)行市場預(yù)測、功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列通用的功能模塊；根據(jù)用戶的要求，對這些模塊進(jìn)行選擇和組合，就可以構(gòu)成不同功能、或功能相同但性能不同、規(guī)格不同的產(chǎn)品。這種設(shè)計方法稱為模塊化設(shè)計。模塊化設(shè)計的主要方式有1）橫系列模塊化設(shè)計。不改變產(chǎn)品主參數(shù)，利用模塊發(fā)展變形產(chǎn)品。這種方式是易實現(xiàn)，應(yīng)用最廣。常是在基型品種上更換或添加模塊，形成新的變形品種。例如，更換端面銑床的銑頭，可以加裝立銑頭、臥銑頭、轉(zhuǎn)塔銑頭等，形成立式銑床臥式銑床或轉(zhuǎn)塔銑床等。2）縱系列模塊化設(shè)計。在同一類型中對不同規(guī)格的基型產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計。主參數(shù)不同，動力參數(shù)也往往不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形式和尺寸不同，因此較橫系列模塊化設(shè)計復(fù)雜。若把與動力參數(shù)有關(guān)的零部件設(shè)計成相同的通用模塊，勢必造成強度或剛度的欠缺或冗余，欠缺影響功能發(fā)揮，冗余則造成結(jié)構(gòu)龐大、材料浪費。因而，在與動力參數(shù)有關(guān)的模塊設(shè)計時，往往合理劃分區(qū)段，只在同一區(qū)段內(nèi)模塊通用；而對于與動力或尺寸無關(guān)的模塊，則可在更大范圍內(nèi)通用。3）橫系列和跨系列模塊化設(shè)計。除發(fā)展橫系列產(chǎn)品之外，改變某些模塊還能得到其它系列產(chǎn)品者，便屬于橫系列和跨系列模塊化設(shè)計了。德國沙曼機(jī)床廠生產(chǎn)的模塊化鏜銑床，除可發(fā)展橫系列的數(shù)控及各型鏜銑加工中心外，更換立柱、滑座及工作臺，即可將鏜銑床變?yōu)榭缦盗械穆涞冂M床。4）全系列模塊化設(shè)計。全系列包括縱系列和橫系列。例如，德國某廠生產(chǎn)的工具銑，除可改變?yōu)榱婎^、臥銑頭、轉(zhuǎn)塔銑頭等形成橫系列產(chǎn)品外，還可改變床身、橫梁的高度和長度，得到三種縱系列的產(chǎn)品。5）全系列和跨系列模塊化設(shè)計。主要是在全系列基礎(chǔ)上用于結(jié)構(gòu)比較類似的跨產(chǎn)品的模塊化設(shè)計上。例如，全系列的龍門銑床結(jié)構(gòu)與龍門刨、龍門刨床和龍門導(dǎo)軌磨床相似，可以發(fā)展跨系列模塊化設(shè)計。模塊化設(shè)計這一新的設(shè)計概念和設(shè)計方法迅速在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它的競爭優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面解決品種、規(guī)格的多樣化與生產(chǎn)的專業(yè)化的矛盾；另一方面也為先進(jìn)的制造技術(shù)、提高設(shè)備的利用率創(chuàng)造必要的條件，實現(xiàn)以不同批量提供顧客滿意度的產(chǎn)品，進(jìn)而使企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化和效益統(tǒng)一。模塊化的宗旨是效益。模塊化是時代的需要，是時代的產(chǎn)物，模塊化的的意圖和最終目的就是為了滿足人們對多樣化的需求和適應(yīng)激烈的市場競爭，在多品種、小批量的生產(chǎn)方式下，實現(xiàn)最佳的效益和質(zhì)量。模塊化的對象是產(chǎn)品或系統(tǒng)的構(gòu)成，模塊化不是研究和解決某一個孤立的產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計或構(gòu)成的問題，而是解決某類產(chǎn)品或系統(tǒng)的最佳構(gòu)成形式問題，即系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)化的模塊組合而成。由于模塊化的對象是系統(tǒng)，因而運用系統(tǒng)工程的原理和方法，是開展模塊化的基本原則。模塊化的主要方法是系統(tǒng)的分解和組合，模塊化的產(chǎn)品或系統(tǒng)是由標(biāo)準(zhǔn)的模塊組成的。模塊如何產(chǎn)生，能否有效地組合成產(chǎn)品或系統(tǒng)，產(chǎn)品或系統(tǒng)的分解和組合的技巧和運用水平，是模塊化的核心問題。模塊化的目標(biāo)是建立模塊系統(tǒng)和對象系統(tǒng)。模塊化活動的目標(biāo)或產(chǎn)物有兩個，即形成模塊系統(tǒng)和模塊化的產(chǎn)品系統(tǒng)。建立模塊系統(tǒng)是實施模塊化設(shè)計的前提，形成模塊化產(chǎn)品或系統(tǒng)則是模塊化的最終歸宿。三．簡述綠色設(shè)計概念。綠色設(shè)計（GreenDesign）也稱生態(tài)設(shè)計(EcologicalDesign),環(huán)境設(shè)計（DesignforEnvironment）,環(huán)境意識設(shè)計（EnvironmentConsciousDesign）。在產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品環(huán)境屬性（可拆卸性，可回收性、可維護(hù)性、可重復(fù)利用性等）并將其作為設(shè)計目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時，保證產(chǎn)品應(yīng)有的功能、使用壽命、質(zhì)量等要求。綠色設(shè)計的原則被公認(rèn)為“3R”的原則，即Reduce,Reuse,Recycle，減少環(huán)境污染、減小能源消耗，產(chǎn)品和零部件的回收再生循環(huán)或者重新利用。綠色設(shè)計(GreenDesign)是20世紀(jì)80末出現(xiàn)的一股國際設(shè)計潮流。綠色設(shè)計反映了人們對于現(xiàn)代科技文化所引起的環(huán)境及生態(tài)破壞的反思，同時也體現(xiàn)了設(shè)計師道德和社會責(zé)任心的回歸。綠色設(shè)計的概念綠色設(shè)計綠色設(shè)計(GreenDesign)也稱為生