创新概念设计的人机协同方法new

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1、2004年工程图学学报2004第3期JOURNALOFENGINEERINGGRAPHICSNo.3创新概念设计的人机协同方法122张建明魏小鹏王建维1大连理工大学机械工程学院大连1160232大连大学先进设计技术中心大连116622摘要分析了创新概念设计的研究现状面临的困境及其原因以系统工程方法论为指导提出了人机协同的创新概念设计方法从设计思维出发研究了概念设计逻辑创新和非逻辑创新的特点提出了概念设计的4个创新层次即需求创新功能创新行为创新和结构创新基于人的心智与计算机智能的不同特点提出了一种新的基于可视化的人机协

2、同模式并建立了人机协同的创新概念设计模型最后讨论了人机协同实现的关键技术关键词计算机应用概念设计创新人机协同可视化中图分类号TP391文献标识码A文章编号1003-0158(2004)03-0001-07[7]概念设计是设计过程中最重要最关键最法目前概念设计的研究主要集中在建模和[4]具创新性的阶段研究表明产品的大部分成本推理问题上[1]在概念设计结束前就已确定概念设计不仅决创新概念设计的目的是提供新颖且实用的定着产品的成本性能可靠性安全性和环保产品方案以生产出顾客最满意的产品由于后性更为重要的是其导致的缺陷无法由后

3、续设续设计过程主要是对设计方案细化确定零部件计过程弥补的尺寸形状材料等具体参数因此产品创创新是概念设计的本质和灵魂概念设计包新在概念设计阶段就已大部分完成然而现有含了设计创新的最主要过程由于对设计人员的的大多数概念设计系统与方法的创新能力却明约束较少具有较大的创新空间概念设计最能显不足主要表现在获得的解的创新程度体现设计者的经验智慧和创造性遗憾的是不高创新过程强烈依赖于系统知识库至今尚没有一套全面探索及实现概念设计的有难以支持直觉灵感顿悟等强创新过程目前[2]效方法因此对概念设计尤其是创新概念对创新概念设计的研究主要

4、集中在类比分解[8]~[11]设计的研究是非常迫切并具有实际意义的组合和探索等各类创新技法的应用上这些研究力图实现计算机的全自动化创新1创新概念设计研究现状分析虽然以全自动化为目标的创新概念设计研究一定程度上实现了产品创新但仍面临着创新[3]自从Pahl和Beitz在1984年明确提出概念能力不足的困境这种困境是由概念设计的创新设计以来国内外学者对其进行了大量的研特点和计算机的能力所决定的其原因主要有以[4]~[6]究这些研究极大地推动了对概念设计的理下几个方面创新是一个极其复杂的过程解和认识并提供了具有可操作性的概

5、念设计方不仅需要大量的知识而且要有强大的知识转换收稿日期2003-05-09基金项目国家自然科学基金资助项目6017403750275013高等学校骨干教师资助计划项目作者简介张建明1973-男山西文水人博士研究生主要研究领域为概念设计和人机协同万方数据2工程图学学报2004年能力尤其离不开直觉灵感顿悟等过程念设计尤其是其创新过程由于设计者的高度研究者过分强调计算机在设计过程中的作用而参与变得十分复杂其复杂性主要体现在设计行忽视了设计者自身的创新潜力缺乏对整个为的复杂性上对创新概念设计的研究不再仅创新过程的认识与把握

6、仅只是工程技术的研究还必须对设计行为加以为了突破创新能力不足的困境研究研究[12]~[14]者开始尝试一些新的计算模式如借鉴自从系统方法论出发设计者设计工具设然界的创新模式模拟人类的创新思维过程等计对象和设计环境构成了如图1所示的设计系然而这些研究仍然致力于计算机的全自动化创统其中设计者指参与设计的人员设计工具新上由于创新是一种高度智能化的活动从根指计算机包括其软硬件等一系列辅助工具设计本上源于人类的智慧离不开形象直觉灵感环境则指设计者所处的环境和设计对象的作用环等创新层次较高的智能过程而计算机所实现的境这些元素相互

7、作用相互影响共同完成整智能只是人类智能中极具逻辑性和可计算性的个设计任务对于概念设计的创新设计者的作那一部分创新层次相对较低因此创新概念用尤其明显其复杂性求解需从系统入手不能设计的出路似应将人类心智与计算机智能结合再单纯依赖于设计工具而需综合考虑设计者起来而不是单纯地依靠计算机求解系统工程设计工具设计对象和设计环境之间的作用与关方法论为这种人机协同实现创新概念设计提供系通过协同的方式求解创新概念设计的技术了理论和方法上的指导方法也需要综合自然科学工程技术思维科学和认知科学中的多种方法由于人机协同既是创2概念设计的创新

8、特点与创新层次新概念设计的有效方式也是下一代辅助设计系统的主要模式因此如何科学管理与控制设计2.1系统工程方法论过程包括人机任务分工人机交互和协作人系统工程的研究对象是复杂系统所谓复杂机如何最大发挥各自所长等一系列相关问题成为是指系统的结构复杂结构层次多结构构成要研究的核心内容素多样且相互关系复杂当系统的组成部分包含人时系统更趋复杂性和不定性系