基于功能與支持集對產(chǎn)品功能與模塊結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法的研究.pdf

1、當(dāng)前我國制造業(yè)企業(yè)處于發(fā)達國家引導(dǎo)高端制造業(yè)回流和低端制造業(yè)向其他發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移的夾擊之中，同時面臨時代背景變化的壓力。這使得企業(yè)必須提高產(chǎn)品設(shè)計能力。設(shè)計方法學(xué)已有成果可對此提供幫助。通過回顧設(shè)計方法學(xué)的起源與發(fā)展，明確了系統(tǒng)化工程設(shè)計過程理論為當(dāng)前最成熟體系。本文對系統(tǒng)化工程設(shè)計過程理論中的概念基礎(chǔ)和核心要素進行了深入分析，指出設(shè)計活動中的意圖域部分在現(xiàn)有成果中得到了基于邏輯和理性的顯性化表達，但設(shè)計活動中的現(xiàn)實域部分尚未完全得以顯

2、性化的明確表達。設(shè)計人員需要憑借經(jīng)驗和直覺來對現(xiàn)實域相關(guān)部分進行處理，這一方面增加了思維難度，另一方面容易發(fā)生遺漏。本文構(gòu)建了由意圖域中表征“意圖行為”的“功能”概念和現(xiàn)實域中表征“行為可能集”的“支持集”概念共同組成的概念基礎(chǔ)，基于該基礎(chǔ)建立了將設(shè)計活動意圖域和現(xiàn)實域部分均能顯性化表達的設(shè)計方法體系，并對基于“功能”和“支持集”的功能結(jié)構(gòu)構(gòu)建和模塊結(jié)構(gòu)聚類進行了研究。本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點體現(xiàn)在以下幾個方面。
　　(1)剖析

3、現(xiàn)有對“功能”概念的不同理解，明晰不同意義的“功能”概念針對不同層級的系統(tǒng)對象。從而將本文設(shè)計方法體系中的“功能”概念對象分為目的層系統(tǒng)、效應(yīng)層系統(tǒng)和行為層系統(tǒng)三個層次，將“功能”理解統(tǒng)一為“意圖行為”。剖析了新興設(shè)計方法學(xué)體系中出現(xiàn)的“Affordance”概念，明晰其中混雜的“現(xiàn)實Affordance”涵義和“感知Affordance”涵義。在汲取“Affordance”中涉及現(xiàn)實域部分內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，提出了“支持集”概念，表征“行為

4、可能的集合”。通過對“功能”和“支持集”多方面的對比聯(lián)系，明確兩者之間并不沖突，具有相容性和互補性，在各系統(tǒng)層次均可聯(lián)合使用發(fā)揮各自作用。兩者之間可以通過“行為”與“交互方式”聯(lián)系起來，共同組成既覆蓋意圖域也覆蓋現(xiàn)實域的聯(lián)合概念基礎(chǔ)。
　　基于聯(lián)合概念基礎(chǔ)提出了涵蓋設(shè)計活動不同層級對象，并能基于邏輯理性基礎(chǔ)在意圖域和現(xiàn)實域之間迭代演進的設(shè)計活動框架。在意圖域按照目的層系統(tǒng)、效應(yīng)層系統(tǒng)和行為層系統(tǒng)的層級順序逐級向下聚焦進行功能求解，

5、然后在現(xiàn)實域按照行為層系統(tǒng)、效應(yīng)層系統(tǒng)和目的層系統(tǒng)的層級順序逐級向上分析進行支持集核查，從而由兩部分過程共同組成由上到下再由底向上的迭代設(shè)計活動框架。
　　(2)提出從“功能”角度和“支持集”角度交替進行，既包含物理產(chǎn)品也包含人的活動所對應(yīng)功能的功能結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法。先單純逆向思考，考慮達成需求狀態(tài)所需的必要條件，得到倒逼功能鏈;再在其基礎(chǔ)上單純正向思考，考慮該功能鏈在實施時所可能伴隨發(fā)生的非意圖行為，添加應(yīng)對子功能得到推演功能鏈。倒

6、逼功能鏈聚合得到的倒逼功能結(jié)構(gòu)圖反映直接滿足需求的功能結(jié)構(gòu)的主干。推演功能鏈聚合得到的推演功能結(jié)構(gòu)圖反映功能結(jié)構(gòu)的全面架構(gòu)。所得功能結(jié)構(gòu)中既包括物理產(chǎn)品對應(yīng)的子功能也包含人的活動對應(yīng)的子功能。
　　(3)提出了貫穿目的層系統(tǒng)、效應(yīng)層系統(tǒng)、行為層系統(tǒng)三個層級的多重矩陣式廣義產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)聚類方法。所得模塊結(jié)構(gòu)既涵蓋物理產(chǎn)品也涵蓋人的活動。既涵蓋意圖行為的實現(xiàn)也涵蓋非意圖行為的應(yīng)對。并且能將需求、功能角度和結(jié)構(gòu)角度考慮的方案元件間的關(guān)聯(lián)