概念设计论文优选九篇

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第1篇

（1）虚构模型的产生阶段

由于并行工程等设计方法和手段的进步，产品概念设计与设计研发中的其他步骤相互串联、反复、交错，但就产品设计前期的概念开发工作而言，产品概念设计依然是一个相对独立的过程。产品概念设计的相对独立性决定了其具有一个较完整的设计过程。从各种方式的调查研究或寻找新科技，得到初步的想法，把想法整理成清晰的要解决的问题。对这些问题提出创造性的解决方案，得到众多的解决方案，即概念设计方案，这时提出的可行的概念越多越好。

（2）虚构模型的选择阶段

制定评判标准，从产生的众多概念中，选择出最好、最可行的方案。概念选择是产品概念设计中非常重要的一个环节。在这一过程中，新产品开发小组中各专业人员要共同工作，并努力达成一致意见。前面步骤产生的众多概念，每个概念从表面上看似乎都能满足要求，但我们必须从中选择出最有发展潜力的概念，进行接下去的设计工作。概念的选择将决定以后工作的方向，正确的方向可以节省时间和开支，而错误的决定则导致时间、人力、财力等资源的浪费。概念的选择是概念的产生和概念的验证密切相关的重复的过程。概念选择进行时可能会激发新的概念产生，对这些新产生的概念，也应该像前面产生的概念一样进行概念选择。

（3）虚构模型的实现阶段

把选择出来的概念细化，做出概念产品或模型。概念的实现是概念设计的第三个步骤。对于企业，产品概念设计一般以概念产品的出现而结束。对于个人或学生由于技术及财力方面的原因要做到这一步就比较困难，往往只能做到概念模型或动画演示，以及对概念设计的详细说明。

（4）虚构模型的评价阶段

第2篇

概念书籍设计将书籍艺术形态设计转换成有效表现思想创造性设计，旨在充分展现设计者的创造力，启发创新思维意识。概念书籍设计是根据书籍内容对视觉想象的内涵进行提升，探寻可以参与其中的文化元素，对原有信息内容进行再创造的意识。使受众在与书籍交流的过程中，对语言、时间等多方面因素形成更深刻的、多元化的、全新的认识。

在概念书中，文字既是文章的一部分，又是插图的一部分，被赋予了双重身份。文字作为有意味的图形，表达文字以外的内涵。独立创作的原创插画为主要表现内容，书籍的文字、用纸、折手和装订等都围绕插图来进行设计。这里赋予了传统意义上的插图新的意义。插图可作为书籍的主体出现，兼有表达书籍内容的功能。既是书籍具体内容的体现，又是抽象意念的表达。在概念书中可以围绕插图进行模切、拉页以及页与页之间连接关系的特殊设计。概念书的设计是图形摆放方式和图形处理方式的研究。一直以来，由于的技术和成本问题，没有得到充分的重视，目前书籍的装订方法还是以经济、简便的胶订和骑马订为主。但也有很多设计师在书籍的装订上下了很大的功夫，线装、铆订、胶订辅以织物等，方法多种多样、灵活巧妙。概念书中可以利用现有的装订形式进行形态上的创新，也可以设计、实验新的装订方法。

在概念书的设计中，纸张的质感、纹理、透明度、柔韧度、反光度等都可以成为概念书设计的亮点。概念书的纸张不再局限于目前印刷常用的铜版纸等纸张，还包括用于包装的纸张、用于工业产品过滤的纸张、砂纸等。可以用一些现有的纸张或其他材料进行再加工，制成新品种的纸张。概念书印刷的方法可以颠覆传统意义上的印刷方法，可以通过丝网、铜板、木板印刷等办法来创作，也可以通过喷画、烙印、粘贴等手段进行创作。随着技术的更新，未来也有可能成为新的印刷方法，推动装帧艺术的发展。

随着电脑和网络的普及，电子媒体成为一股不可忽视的力量，电子图书成为书籍设计中的重要部分。总之，概念书籍的设计充分体现了书籍思维方式上的未来性。现在国外的概念书籍，在形态上已经摆脱了书籍的传统模式。以独特书籍设计语言来传达书籍的思想内涵，并体现强烈的个性。从表现形式、材料工艺上进行前所未有的尝试，并且在人们对书籍艺术的审美和对书籍的阅读习惯以及接受程度上寻求未来书籍的设计方向。

2概念书多元设计

在进行概念书的设计时，应从外到内，由于书籍语言的多元体现，为阅读过程带来无限拓展的可能性，书籍设计不仅仅属于平面设计范畴，还存在空间设计等领域的设计概念，以构成三维的空间关系，从而形成可观、可触、可感的艺术形态。它包括形态的写实感，如质感的表现和结构的准确表达；另一方面也依赖娴熟的技术和对材料特性的把握，以实现艺术模仿与创造。就艺术而言没有观察、没有借鉴、没有对比，就没有认识，没有创新，只有观察到的才可能有表现，这就是观察的意义，这就是设计创新的基础。

在现实生活中，我们要通过观察进行思考，没有深入的观察就很难激发灵感，产生真正的设计；没有认真的观察，就很难产生具有创造力的设计。通常自然形态以人物、动物、植物等自然界中具象形态为依据，通过观察、归纳或夸张、变形等手段创造出艺术形态，它与超级写实主义相比为设计者提供了一份自我表现的空间。概念书的设计具有同样的特点，运用适当的“跨界”语言去表现另外一种事物，会得到一个全新的、充满想象力的创作物象。概念设计通过抽象的形态表现丰富的内容，使读者可从与作品有关的蛛丝马迹中展开一系列思考、联想和欣赏过程。当你处在抽象的环境中，你会不由自主地展开想象、联想，在抽象艺术作品面前自然会心随其动，展开美的想象。由于概念书籍设计材料，常可以木、布、金属、塑料等为媒质进行设计，这种概念书，看到的似乎不是书籍，而是立体的、建筑艺术的观念，是设计师心中浪漫的书籍之梦。总之，不同的材料，能为书籍灌注特殊的精神气质与内涵。在不游离书籍主题的前提下，借助材料的特性引申出与众不同的创意，表达出更深层广泛的含义，为读者提供阅读想象的畅游空间。

第3篇

以等离子工作腔为分界面，次临界包层被分为内包层和外包层两部分［9］，考虑能在ITER装置上实现包层便利地安装拆卸，在总体结构上，次临界包层在环向360°被设计成36瓣。单瓣包层分别由第一壁（FirstWall，简称FW）结构、支承结构、燃料区结构、产氚区结构、锆包壳结构和出入口汇管结构等组成，环向张角为10°，径向厚度为0．47m，极向高度为10．24m，在三维空间上呈“D”字型结构，如图1所示。

2第一壁结构

第一壁结构是次临界包层的重要功能部件，它需要承受热载荷、14MeV高能中子和带电粒子辐照的同时作用。为了提高第一壁材料抗辐照损伤的能力，选用低活化铁素体／马氏体（RAFM）F82H钢材料。第一壁结构如图2所示，在第一壁的上下端及中间部位设计有燕尾结构，其目的是使第一壁与燃料区一侧的锆包壳相互嵌合以固定第一壁，第一壁径向厚度为10mm，内外包层面向等离子体面积分别为7．55m2和13．89m2，结构体积为0．21m3，质量为1．69t。

3支承结构

支承结构由极向纵骨、加强筋板、周向筋骨、径向筋骨等结构组成。经分析，次临界包层结构在运行工况下受力复杂，共需承受重力、系统压力和热应力三种主要外载荷，单瓣包层重量约30t，系统压力是燃料区内嵌冷却剂管道所承受的15．5MPa水压，热应力为燃料区中大量U－10Zr合金的裂变释能而产生的沿极向和径向的温度梯度分布。为了实现对整个内外包层在极向的结构支承，在内外包层中分别设计有4根极向纵骨，纵骨在内外包层截面中的设计位置示意如图3所示。在周向和径向设计加强筋板、周向筋骨、径向筋骨以提高包层的稳定性以及整个支承结构的刚性。支承结构是由具有优良抗弯和抗压性能的SS316L（00Cr17Ni14Mo2）不锈钢通过焊接加工制成，它是整个包层的支承和固定结构［10］。以内包层为例。

4燃料区结构

燃料区结构由裂变燃料U－10Zr合金、内嵌冷却剂压力管和支承结构中的加强筋板及部分径向筋骨组成［11］。4．1燃料区燃料区是组成次临界包层活性区的基本结构单元，其主要功能是实现中子倍增和通过核反应而产生大量裂变能，它是包层的主要释热部件。燃料采用U－10Zr合金，这主要是由于U－10Zr合金燃料铀密度高，Zr对中子吸收少，实现能量输出与放大性能好；二是合金燃料导热系数大，利用内嵌冷却剂压力管能够及时地带走活性区核热；三是合金燃料可以更容易地进行“简单干法”后处理，可把燃料加热到1700℃左右，达到沸点的裂变碎片便可去除燃料区。加强筋板和部分径向筋骨承担作用在燃料区的外载荷并把这些载荷传递到支承结构上，同时加强筋板还兼顾对内嵌冷却剂压力管的定位与导向作用。4．2内嵌冷却剂压力管燃料区中6层内嵌冷却剂压力管道被设计成由底至顶完全贯通的结构，且按照三角形交错排列。由于受ITER装置本体结构空间的约束，内外包层随着极向位置的变化而引起了管间距离和铀－水体积比变化。外包层6层冷却剂管道按48根与47根相间排布，共有285根，内包层6层冷却管道按32根与31根相间排布，共有189根。

5产氚区结构

产氚区是整个聚变－裂变混合能源系统实现氚自持的关键功能结构，产氚区结构由氚增殖剂小球区、慢化冷却水管、管间连接板、“蛇形”氦气回路和支承结构中部分径向筋骨组成［12］。产氚区中的慢化冷却剂管道和氚增殖剂小球区在空间上是互相独立的单元。在结构上，为了保证燃料区中富余的中子进入产氚区后进一步被慢化再与锂－6反应而生产氚，并及时带走一部分多余的核热，产氚区中慢化冷却管道被设计成由底至顶完全贯通的结构，由慢化冷却管和管间连接板把产氚区分成9层，各层之间的空间便构成了氚增殖剂小球填充区。为了形成“蛇形”氦气回路，管间连接板的高度不等，形成高低错位设计以便控制氦气流动方向，部分径向筋骨承担作用在产氚区外载荷和传递来自燃料区的外载荷到支承结构上。同样，由于受ITER装置本体结构空间的约束，内外包层随着极向位置的变化而引起了慢化冷却层和氚增殖剂厚度的相应变化。

6锆包壳结构

锆包壳是核燃料裂变产物的主要屏障，燃料区和产氚区均有锆包壳完全包覆，从而防止裂变产物泄漏到活性区或整个包层，燃料区和产氚区的锆包壳为一种箱匣式密封结构。对于燃料区锆包壳，由于在第一壁的上下端及中间部位设计有燕尾结构（图2），相应地在燃料区径向内侧的锆包壳上设计有对应的燕尾槽，如图7所示。为了保证锆包壳的结构密封，在燃料区径向内侧锆包壳的周向侧设计有金属型挤压密封卡槽，如图8所示。从图3可以看出，有2根极向纵骨设计在燃料区和产氚区包壳层顶角部位，相应地在燃料区径向外侧锆包壳顶角处设计有极向纵骨半槽。对于产氚区锆包壳，由于有2根极向纵骨设计在燃料区和产氚区包壳层顶角部位（图3），相应地在产氚区径向内侧锆包壳顶角处设计有极向纵骨的另一半槽。同时由支承结构可以看出，在周向两侧和径向外侧设计有径向和周向筋骨，相应地在产氚区周向两侧和径向外侧的锆包壳上设计有筋骨贯穿槽。

7出入口汇管结构

由于受ITER装置本体结构空间的约束［13－14］，次临界包层的出入口汇管只能在有限空间中实现各类功能管道的汇总，其中包括燃料区中的大量内嵌冷却剂压力管、产氚区中慢化冷却水管和氦气管。考虑大量冷却剂压力管与汇总管之间焊接的可操作性，在燃料区的上下端部先设计一个焊接顶盖。燃料区的内嵌冷却剂压力管先汇入上下环形总管中，该汇总管再与ITER上下端口出入口总管相接并引出到外面的主回路系统。在产氚区中，慢化冷却管和氚载带管均采用“蛇形”流气结构设计，这样9层慢化冷却管只需要汇总一次后连接慢化冷却总管，再经ITER上下端口出入口总管引出到外面的氚回路系统。对于氚载带管，先在产氚区上下端设计有出气和进气槽，然后再通过氚载带管把进出气槽的载带气体引入到氚载带气总管内，再经ITER上下端口出入口总管引出到外面的氚回路系统，以出口为例燃料区和产氚区汇管结构如图11所示。

8结论

第4篇

选择所需要的各单元设备和连接方式；确定需要研究的过程替代方案，列出主要设计变量（如原料配比、反应时间、操作温度、压力等）；估计最佳的生产条件；确定最佳的过程方案；在流程图上标出哪些设备应间歇操作，哪些应连续；哪些生产步骤应在一台釜内进行或每一步生产均单独釜进行；为改善装置操作的时间排列，何时采用并联的间歇设备较为有利；需多少台中间贮罐，如何布置；进行工程经济考核决策，如果经济效益不好，存在潜在效益呈负值时，要寻找其他方案或终止项目。

2第二层：确定流程图输入-输出结构（原料-产品）

每一步反应进料在加料前是否需要预处理；副产物是移出还是循环；是否需要采用气体循环和放空；某些反应物是否值得回收并循环；有多少种产品产出；确定输入-输出结构的设计变量（如原料配比、反应时间、操作温度、压力等）以及与之相应的投资变化；进行工程经济考核决策，如果经济效益不好，存在潜在效益呈负值，这时要寻找另外的方案或终止项目。

3第三层：流程图的循环结构

需要多少个反应器系统，反应器系统之间是否涉及分离问题；需要多少物料循环使用；在反应器进料中是否有过量反应物；是否需要气体压缩机和制氮机，费用几何；反应器是绝热操作或用直接加热或冷却，加热或冷却采取何种介质；是否考虑改变平衡转化率，如何改变；反应器费用对经济潜力的影响多大，经济潜力=产品价值-原料费用；最后进行工程经济考核决策，如果经济效益不好，存在潜在效益呈负值，这时要寻找另外的方案或终止项目。

4第四层：分离系统的总体结构

反应器的出料有三种可能：如为液体，需考虑液体分离系统；如为两相混合物，可把化工反应器制成带有相分离功能；如全是蒸汽，需考虑蒸汽回收系统。（1）蒸汽回收系统①确定最佳位置，是在反应器出口直接接冷凝器还是经过一段冷却管路后接冷凝器。②选择最经济的蒸汽回收系统，是依次用循环水冷却—新鲜水冷却—低温水冷却；还是一步到位的直接用低温水冷却。（2）液体分离系统①如果轻组分会污染产品，应该怎样将其去除；②这些轻组分去向应是什么；③是否需要循环与反应物形成共沸物的组分，或是应分割这些共沸物；④蒸馏可以完成哪些分离；⑤采用何种形式的塔，怎样排列顺序；⑥若蒸馏不可行，应怎样完成分离；（3）进行工程经济考核决策，如经济效益不好，存在潜在效益呈负值，这时要寻找其他方案或终止项目。

5第五层：热交换器网络

以能量集成分析为出发点计算换热器网络的最低热量和冷量，热交换器网络其实就是节能设计。使反应系统以最低的加热量和冷却量，并以最低能耗和最少换热器台数来实现最佳的生产目的。其基本过程为：向高于夹点温度的过程供热；向低于夹点温度的过程移出热量；确定换热设备台数；进行工程经济考核决策，如果经济效益不好，存在潜在效益成负值，这时要寻找另外的方案或终止项目。除上述五层分层决策外，还要考虑安全环保方面的制约条件，只有这些全部满足经济考核决策要求，这个项目才是成功的项目。

6结论

第5篇

可变功能机械系统由不同的分功能组成，且功能间会发生耦合。笔者基于FBS概念设计模型对可变功能机械系统进行研究，先将各分功能独立，分别建立自顶向下的设计模型，即先对功能进行分解，由功能-行为映射求解得到相应的行为层级结构，分析相应的行为模型，得出映射层结构方案。可变功能机械的FBS模型详解如图1所示。在研究可变功能机械系统时，本研究将分功能到行为和行为到结构的映射并行研究，功能总和代表了各分功能不同模型的集合，系统实现其中一个功能时，另一个分功能处于待用模式，为加以区分，用功能符号“F”+“i”（数字）代表分功能序号，用“or”（或者）连接各分功能。之后本研究建立分功能的层级结构及相应的功能分解模型、行为过程层级结构及其行为过程模型，最后进行映射求解。这种并列的设计过程存在交集，即这些分功能间具有耦合性，系统的功能分解有部分相似，例如当农用拖车的连接器连接不同的耕作设备可以完成不同的生产功能，施肥机可以进行移动施肥，洒水机完成浇灌工作等，系统的动力功能和传动功能并未发生改变，改变的仅是执行端的功能。本研究将相似的功能结构和行为结构以及方案层的具体实施构件组合用虚线连接，代表它们之间存在的特殊联系。为具体表达该设计过程中的模型联系，基于经典相似理论中对序结构的定义，本研究将系统要素按一定组成规律、一定顺序出现的序列结构称为序结构，序结构与系统有着紧密的联系。根据可变功能机械系统概念设计层次，笔者对序结构进行特征分析，分为功能序结构、行为序结构以及方案序结构。由于篇幅原因，本研究仅对功能分解和行为结构的序结构表达进行描述，并构建相似模型。

2相似模型构建

2.1功能序结构和行为序结构模型相似包括功能相似以及行为相似，功能具有相同的效果不代表行为也具有相似性。研究系统相似度时需要衡量功能相似度和行为相似度不同的权重值，建立相似模型，从系统的角度将不同的功能及其行为映射用序结构表达出来，用系统要素的方式进行模型构建。功能是表达系统特性最抽象的方式，功能的表达需满足：（1）能根据给定要求表示设计者的意图；（2）能准确描述满足设计要求的设计对象；（3）能被定性或者定量地评价，并可以测定设计意图的满意度。功能的系统要素为能量、物质和信息，每个功能要素都有其输入和输出，因此可以运用“输入流-输出流”的方法进行功能描述。功能要素在时间和空间上有一定的顺序，即功能序。本研究将功能序的关系进行分类，分别有组成关系、时序关系和因果关系如图2、图3所示。时序关系又有顺序关系，并存关系。功能序是功能序结构的基础组成。在概念设计模型中，功能是一个模糊而粗糙的概念，而行为相对而言更为具体，能激发设计者的灵感，引导设计者保证三大流（即物质、能量、信息）的有序流动，不违背自然规律。行为的系统要素包括运动学要素、力学要素和能量要素。结合目前行为结构的表达方法，本研究统一用“输入流-输出流”的方式表达行为序结构。行为可以分为基本行为和组合行为。基本行为对应基本结构，较为简单；组合行为由基本行为构成，包括运动转换行为、执行行为、检测行为、控制行为等，这些基本行为通过一定的顺序连接起来形成组合行为。行为序就是指这些基本行为和组合行为间的连接，行为序结构则表达了行为序间的连接关系。行为序结构分类如图4所示。行为序的关系有以下几种：①串联顺序关系；②并联同时关系；③选择发生关系。

2.2基于序结构的相似模型构建由相似第一定律即序结构定律可知，不同类型、不同层次系统存在一定的序结构，当系统序结构存在共同性时，系统之间出现相似特性，相似性大小随序结构的共同性程度增大而上升，反之则下降。上节已将可变功能机械系统概念设计中的功能层和行为层用序结构进行表达来探索功能和行为的相似性，本节在此基础之上运用数学建模对相似度进行计算。可变功能机械系统具有一定的相似性，即相似度大于零，某些功能或行为能通过改变一些系统组成就能形成新的功能系统，若是没有相似性即相似度为零，那么整个分功能系统就转变成了多功能的单个系统的集合，不在本研究的研究范围之内。本研究将系统或者系统的一部分进行序结构构建和分析之后，为每个序进行编码，用eik表示序要素的集合，要素包含属性和特征值，属性由所属功能或者行为的输入输出流决定，i是分功能编号，k是序的编号。相似序的概念是将分功能序结构的要素和特征联系形成两两组合的有序偶，用(e1k,e2k)表示。相似度由相似序的个数和相似序对相似的影响权重所决定，相似度以q表示，相似序个数决定的相似度为q1，影响权重决定的相似度。权重的分配也是相似度量的重要环节之一，主要包括主观权重分配方法和客观权重分配方法。相似序模型分析之后根据经典相似理论进行数学建模，系统的总相似度由功能、行为和结构的相似度综合得出。本研究根据所建立的序结构进行系统知识表达，计算可变功能间的相似性，设机械系统共有两个可变分功能，特征参数取自输入输出流的类型和数值，如功能的能量类型和所代表的数值等，对整个系统进行相似模型构建，并计算相应的相似度数值。相似求解模型如图5所示。建模的一般步骤可表述如下：（1）分别对分功能系统进行层次划分，建立基于功能或者行为结构的模型。可用输入流输出流的方式按2.1节所述分别建立分功能的具体模型，对应的序结构统计如表1所示。

3实例分析

笔者选取典型的可变功能机械系统进行研究，选取如图6所示的机床作为研究对象，通过更换不同的刀具执行机构可以获得钻孔，扩孔和铰孔3个不同的功能。可以看出，这是一种通过改变系统执行机构达到改变功能的情况。本研究按上文所述的步骤进行分析，首先由系统的可变功能得到功能的序结构模型，所建立的模型如图7所示。表3所示机床的可变功能由更换执行机构来实现，在系统层面上达到了改变功能的要求。本研究按上文所述，根据所建立的序结构模型，通过分析相似要素应用公式（1~3）得到系统功能级的相似度数值。

4结束语

第6篇

要使学生形成内能正确的概念，首先应从具体的事例出发，即通过联系学生在生活中观察到有关内能的物理现象，使学生明确建立概念的事实依据，因此我创设物理情景，用水蒸气冲开橡皮塞的实验引入课题，以建立起对内能的表象，这是形成内能概念的基础．由于内能是从微观的角度来讨论的，所以只能从大量的宏观现象出发，进行抽象概括，最后形成内能的概念。因此，提供必要的、足够的感性材料，可以降低学生对内能概念理解的难度，所以我还是做了扩散实验、拿弹簧引入分子势能、质量大小不同的两杯水、质量大小不同的两块木板说明分子数目，拿两个球模拟分子之间的距离、汤勺放在热水里等几个小实验，为学生提供力所能及的帮助。但概念的形成，并不是感性材料的堆积，不能只提供形成概念的事实依据而不同时引导学生进行科学的思维活动，要引导学生进行抽象概括，抓住内能概念的本质特征。因此，我抓住新旧知识的内在联系，用类比的方法得到内能的定义，又运用比较的方法把内能和机械能区分开来，找到两者的根本差别，形成比较清晰的概念。

二、理解物理概念的内涵

只有理解了内能与很多因素有关，才能知道为什么“温度高的物体内能一定大”是错的，只有知道了热量是过程量，才能明白为什么“高温物体含有的热量多”是错的，只有知道明白热传递的实质，才能明白为什么“高温物体吧热量传给低温物体”是错的，因此精心设计了内能的大小与哪些因素有关教学内容，通过课件呈现大量的事实、数据和模拟动画等，为学生理解内能的内涵提供切实有效的帮助，体现教师的主导作用。最后的一道反馈题也具有较好的典型性、针对性。

三、了解物理概念的外延

学生如果没有理解内能的概念，单纯地从文字去理解很难回答这个问题，从教学效果来看，有相当一部分学生在内能概念的学习上显得很生涩，对概念无从谈起。如果老师引导学生从物理概念本身来分析，内能是指物体内部所有分子做无则运动的动能和分子势能的总和。这个概念的外延即泛指物体内的一切能量，那么它的外延明显就宽于热能。热能本质上指物体内部所有无规则运动的动能，热能属于内能范畴，但内能不光包括热能。从概念间的关系看，内能和热能亦是一种从属关系。引导学生认识了概念的外延，就加深了对概念本身的理解，更容易辨析其他相关的易混淆的概念了，问题自然迎刃而解。

四、了解概念与有关概念的联系与区别

概念与概念之间既有联系，又要通过比较，了解概念之间的区别，避免概念之间的混淆不清，这对于学生正确地理解概念，也是十分必要的．本节课内能与机械能，温度、热量、内能几个概念之间既有联系又有本质区别的概念，学生只有认清了它们之间的联系与区别，才能准确地理解以上的概念．教学中能引导学生进行思维加工，抽象概括出概念的本质属性，其中对比是一种有效的方法。例如上文所述，内能的概念可以概括成分子动能和分子势能两部分的能量，而机械能可以概括成宏观上的物体动能和势能的总和，本质上内能是微观层面，机械能是宏观层面；内能本质上是状态量，而热量是热传递过程中的过程量，所以不能说“具有多少热量”；温度是表示物体冷热程度的状态量，温度不能“传递”和“转移”，但两个不同状态间是可以比较温度高低，反映温度差的，存在了温度差，就会发生热传递，在这个传递过程中，吸收或放出热量。

五、学会运用概念

第7篇

1)实验任务。概念设计任务为:能够进行前后角度范围约60°的调节;升降范围约30cm;可以采用纯机械调节，也可以采用机电液一体化控制;可以进行任何有创意的构思，先不必考虑是否实用。受试者根据概念设计任务构思一种靠背可倾斜、座板可升降的可调座椅，要求给出其原理方案及相应的总体结构方案，即完成可调座椅的概念设计。受试者必须将其内隐的设计构思过程完整地记录下来，并通过三维CAD软件进行表达、构思和修正，以此来完成可调座椅的原理方案构思与总体结构方案的设计。图1和图2所示分别为某受试者设计认知过程的原案笔录数据截图和相应可调座椅的三维CAD概念模型。整个设计任务可以分解成10个子任务:倾斜机构方案、倾斜机构定位、升降机构方案、升降机构定位、功能构件表达、倾斜机构三维CAD模型、升降机构三维CAD模型、总体虚拟装配、运动干涉检验和干涉部位修正。2)实验样本。受试者由机械专业研究生组成，拥有大致相同的机械设计知识背景，因此他们的同质性较好，具有较好的代表性。受试者都是自愿参加实验的。根据文献［13］中“总体的同质性越好，所需的样本容量就越小”的原则，又参考Bilda等人［14］的一个相关实验(样本容量n=6)。笔者邀请了15位受试者参与测试，其中1位受试者的设计结果过于简单，不能完成设计任务被淘汰，最终本研究选取14位受试者参与实验。3)实验过程。受试者开始对设计任务进行分析和构思，实验即正式开始，实验过程全程录像。为尊重受试者的设计习惯，本研究并不强制要求受试者发声思考。对于特别不适应发声思考的受试者，要求其笔录自己的构思过程。受试者如有疑问，可以向主试者询问，也可以向其他专业人员咨询。疲劳了可以离开，稍事休息。受试者在笔录设计构思过程中，如果要修改前面的构思，则应保留前面的原样而另行记录。同样，在CAD环境里进行修改时，必须将前面的构思另存为新文件，再进行修改。4)数据采集和处理方法。本试验采用秒表计时，并记录受试者在设计工作中发生的每一个操作和行为表现，包括思维活动表现。本实验采用原案分析法记录设计认知活动，运用SPSS15．0软件处理实验数据。

2研究结果

2．1设计型知识工作过程的分解

对受试者设计认知活动的整个分解过程包括如下两个步骤。步骤1:分解和汇总。首先，分别对14位受试者沿着时间顺序，按照功能性原则和可测性原则进行设计过程的细分。然后，将分解得到的工作单元分别归入创造性工作单元、事务性工作单元和无效工作单元，之所以划分为这3类工作单元是基于设计型知识工作的如下特性:1)设计工作本质上是一种知识创新活动［15］。2)设计工作也像体力工作一样，包含大量的事务性劳动。3)知识工作具有非连续性，而且不可避免地会受到一些外界因素的干扰。这些特性在不同活动中所占的分量不同，以哪个特性为主，工作单元就归入相应类别。设计型知识工作过程包含的工作单元如表1所示。步骤2:分析和提炼。“思考”应包含审题、静思和回忆等活动。“思考”是一种过程，而“发现”是一种结果，“发现”往往引出一些事务性工作单元如“记录”、“打字”、“CAD操作”、“选择”，甚至是“交流”等，这时，“发现”可以看作是“思考”和其他工作单元的分界，也可用来识别这些工作单元。“讨论”指围绕疑难问题所进行的互动，当然，讨论的形式不仅仅是口头的，还可以通过IT平台讨论。“决策”不能狭隘地理解为一种领导行为，本文研究的“决策”是从工作单元的性质上讲的，是对日常设计问题的决定。至于设计人员所特有的“草绘”行为，在现代制造环境下，既包括徒手草绘，也包括CAD草绘。“查找”、“记录”和“咨询”都是信息接收阶段。在现代制造环境下，操作软件系统成为设计型知识工作者的日常活动，其中一部分“打字”活动可归入“记录”活动，属于信息接收阶段，另一部分“打字”活动与“CAD操作”活动合并为“软件表达”，它们属于信息输出行为。“交流”不能与“讨论”混为一谈，它指信息的相互传递。“计算”包括徒手计算和用计算器计算。“选择”指对现有信息或方案的挑选，其中包括一部分对软件系统的操作活动。“交流”、“计算”和“选择”都包含信息接收和信息输出。与Gilbreth夫妇的动素分析范式一样，在设计型知识工作中也存在“无效工作单元”，比如“插话”、“等待”、“间歇”、“接电话”和“打断”等。其中，“插话”、“接电话”特指外界对设计工作的打扰，是被动的，可以归入“打断”。对于设计人员主动给外界打电话的情形，可以相应地归入“交流”或“讨论”。“等待”是在任务中止或信息系统运行较慢时所产生的停顿，包括问题无法解开时暂时放下工作的情形。“间歇”是指因饮食、休息等生理需要所产生的停歇。经过上述分析，本文提炼出如表2所示的3类工作单元。其中，创造性工作单元5种，事务性工作单元7种，无效工作单元3种，共计15种工作单元。

2．2假设检验

假设H0等价于设计型知识工作的信息加工时间t1与信息接收和信息输出两者时间之和t2的比值(t1/t2)的期望μ，其值等于0．25(即2/8=0．25)。各个创造性工作单元的时间相加得到信息加工时间t1。各个事务性工作单元的时间相加得到信息接收与信息输出两者时间之和t2。需要注意的是，接下来的假设检验中不考虑无效工作单元所占用的时间。为检验假设H0，运用SPSS15．0统计软件对t1/t2进行单样本T检验(one-sampleTtest)，结果如表3所示。表3中，Sig．(双尾)是统计值t的显著性概率p。p=0．495＞0．05，表明统计值t落在t0．025的左侧;95%置信区间［－0．0163，0．0321］的两个端点一负一正，表明置信区间必然覆盖总体均值(即期望μ)。这两点都说明应当接受假设H0，即对于设计型知识工作而言，信息加工时间t1与信息接收和信息输出两者时间之和t2的比值符合帕累托法则。

3分析与讨论

通过实验可以看出，创造性工作单元所占比例较小，有的受试者创造性工作单元的时间比例甚至低于10%。但之所以称其为知识工作，是因为整个工作过程是围绕知识创新来进行的，这也正是知识工作方式与传统工作方式的根本区别。在本文的设计活动中，知识创新体现在设计者运用经验、知识和灵感进行任意的功能创新及结构创新。就像Drucker［2，16］发现影响知识工作效率的6个因素与泰勒的科学管理原理(Taylorism)正好相反一样，本文也有类似发现。1)“思考”、“发现”、“查找”和“选择”这4种工作单元是知识工作方式与传统工作方式共有的，但它们在两种工作方式中的重要程度很不一样。在Gilbreth动素分析范式的18种动素中，“思考”、“发现”、“查找”和“选择”在体力工作中属于辅助动素，除非是非用不可，在设计工作中会尽量取消这类动素。但是，这些工作单元在知识工作中却不是可有可无的。比如“思考”、“发现”等工作单元就起着核心作用，正是它们决定了知识工作的本质。又比如“查找”、“选择”等工作单元，正是它们完成了大量的事务性知识工作。2)在Gilbreth夫妇的动素分析范式中，无效动素(拿住、延迟、休息和耽搁)是必须设法消除的。但在知识工作中，无效工作单元(打断、等待和间歇)尽管对工作的进展没有直接的作用，可它们是一种常态，不便消除。比如，“打断”往往是不可预料的因素所致;“等待”往往与知识工作的非连续性相关联，很多设计灵感正是在等待中乍现。最后，本文在实验数据记录方面和时间计算方面需要做两点说明。1)实验所采用的记录方法虽然与工作日写实的方法比较相似，但是本实验并没有将记录的工作单元与实际工作内容建立一一对应关系。因为一项具体的设计工作会涉及很多专业性较强的术语，这些并不是本文必须关注的，本文研究的目的是要挖掘出设计型知识工作共有的构成单元及其比例关系。2)在实验中，本文将设计工作的各个组成部分视为是互不交叉的。然而，这些工作单元在实际工作中并不能截然分开，比如“草绘”和“思考”，设计人员在徒手草绘或CAD草绘时很可能也在思考。但科学研究中为了研究方便，往往会先将问题简化，然后再进行研究，本文也是如此。因为草绘是设计所特有的一种认知活动，所以将它与其他的思维性活动分开。

4结语

第8篇

全面协调原则：根据周围环境特征、城市现状和上位规划的要求，结合九曲村的本底情况、政府与企业诉求和村民意愿，确定主要性质和规模，统一规划、统一布局、分阶段实施，共同形成九曲村的开放空间体系。尊重历史、尊重村民的原则：尊重村民和使用者生活和行为的普遍规律，满足行为感受和精神需求，将服务和有益于“人”的健康舒适作为规划设计的根本，力求创造“美丽九曲、幸福生活”的情景交融的温情空间。文化传承原则：保留历史古建记忆，延续水乡传统文化；挖掘地方乡素，打造本土文化活动；远期引入现代时尚文化，实现新旧结合。特色放大原则：突出九曲水乡的人文特性和历史特性，强化符合水乡三大特色的文化传递功能。运用雕塑、装饰等手法，增强区域的凝聚力和旅游的吸引力。经济效益原则：以创造经济效益和社会效益为主要目的，低成本投入，集中合理的保护修缮高效使用的活动空间，丰富业态，远期达到综合性和多样性衍生，形成区域的特色内聚力与外引力。

2规划策略

为实现以上三大目标，规划提出“尊重、放大、引入、建立”四个行动策略。最大限度的尊重和保留村庄的乡土风貌和水乡风情，延续传统水乡文化，采用经济适用、以人为本和低冲击的环境改造的原则，加强环境综合整治，保持村庄的干净整洁。完善配套设施，建设慢行交通体系，适量限制机动交通进入村庄，合理规划停车设施和公交设施，建议设立专项管理部门进行管理。放大本村的特色资源要素，例如：水系、植被、埠头、建筑（阳台和金色屋顶），不对要素做大的改动，通过适度的现代处理手法和软装饰艺术的方式增加景观的趣味性。利用区位优势和本村水乡特色，分阶段的引入业态，发展商业，如特色小吃街、精品酒店、观光农业园、创意产业及其他特色休闲消费类型，活跃经济，形成本区域的休闲商业模式。建立九曲村特色品牌体系，积极打造村庄公共活动节点和建筑室内外空间，形成具有特色的、体验性强的休闲互动场所。进一步整合资源优势，形成集吃、住、玩、娱、购于一体的九曲村服务综合体系。开发模式政府主导，加大政企合作、市场引导的手段，对村民物业利用方向的提出调整建议，转变部分土地职能，同时积极鼓励村民投资参与，根据市场经济发展规律进行引导开发。

3分级制定的改造策略

根据九曲村发展现状、用地性质、上层次规划、周边用地功能和多方诉求，确定其主要性质和规模，统一规划、统一布局、分三期实施。一期以环境整治为主，保护开发为辅，确保环境整治有序的进行，给村民提供一个最佳的生产生活环境。归纳为“完全保留、局部装饰、整体改造”三个层级，尽量按照原来的式样、颜色、材料进行修复开发，保护、还原长期形成的原生水乡环境。二期以完善配套设施为主，引入部分业态为辅，整旧如故，以存其真，针对“配套设施、开放空间、文化符号”三大关键要素提出“六、七、三”系统改造工程。具体做法是“拆、迁、修、补、饰”，即拆除不协调建筑，搬迁造成污染的工厂，用旧材料和传统工艺修缮破损的老街、旧屋、桥梁等，恢复或补建部分旧建筑，市政管线尽量地埋铺设，空调等设施全部遮掩。同时建立古建、古树保护体系，引入滨水商业休闲、传统埔坊、精品酒店、特色接待、标志建筑、创意工坊、特色老建筑体验等业态，形成古镇旅游品牌体系。三期以特色提升、品牌打造为目标，注入新的功能到古村落中，全面提升九曲村景观特色，导入主题式的休闲业态，利用传统村落格局和建筑肌理，融入时尚文化元素和异域文化进行业态升级。进一步整合资源优势，形成集吃、住、玩、娱、购一条龙的九曲服务综合体系，通过建立九曲村的品牌效益，促进当地经济的快速发展。经济发展增加村民收益，解决就业问题，使人口回流。

4切实可行的实施建议

4.1特色活动实施建议

为丰富游客、村民和设计师的日常生活，规划结合各类文化活动场所和慢行交通设计“文化活动链”，建立特色活动体验体系。主要活动有：时尚文化活动——艺术展览节、创意交流沙龙、采摘节；传统文化活动——粤剧大赛、龙舟赛、九曲棕子节；宗教文化活动——妈祖祭奠活动、地母祭奠活动；日常生活文化——篮球赛、舞蹈赛。

4.2重点项目实施建议

4.2.1天后宫宗祠文化区

对现存的文物古祠进行保护，结合周围的古木和现存的宗祠文化活动，整合利用周围环境，建设富有鲜明宗祠文化特色的区域空间。采取政府引导，政企合作，承包给开发商管理的模式，按照中式宗教建筑的典型形制，结合修缮场地、扩建天后宫、保护现状古树、结合滨水环境创造滨水视线景观和亲水活动空间、完善设施、引入各类活动（捐赠仪式、重要法式、许愿、斋饭节等）。

4.2.2创意铺坊

利用便利的交通、老建筑的特色、规划的完善配套设施、塑造的标志性印象等几大优势，通过恢复性改造，挖掘旅游文化内涵，增进游客的体验值，保护文化遗产。政府引导，积极鼓励村民投资参与，调整旧村人口居住布局，迁出部分居民，清理河道，完善配套设施，引进大量的创意产业项目，创造具有竞争力的创意个性化的商品和服务。

5结语

第9篇

功能分解策略

广义上说，功能是对于某一机械产品工作能力的抽象，它包括产品的功用、用途、性能、能力等。从系统工程学的角度来看，可将机械产品看成是技术系统，功能是以实现某种任务为目标，对其输入量(信息流、能量流、物料流)和输出量之间的相互转换。在概念设计阶段之初，通常要对产品的功能进行分解。通过对现有机械系统的分析，笔者提出功能分解的三个策略:①从解决问题的目的和手段着手;②从产品生产的工艺动作过程(生产的空间顺序和时间顺序)着手;③从机械系统四大模块着手。在实际的产品功能分解中，往往需要采用多种功能分解策略。对机械系统而言，执行系统是机械系统的核心，最终决定产品的功能输出。执行系统的功能是通过工艺动作过程来实现，因此可通过工艺动作过程对其进行分解;而对于机械系统的其他子系统(包括传动系统、控制系统、驱动系统)，可采用“目的－手段”进行功能分解。下面详细介绍这三个功能分解策略的运用方法和步骤。

首先从目的和手段来分解功能，可以把目的称为上位功能，手段称为下位功能，目的功能是主功能，手段功能从属于目的功能，为实现目的功能起手段作用，属于下一级分功能，在下一级分功能中，手段功能又称为目的功能，如图1所示，手段功能2在下一级分功能中称为目的功能3。通过“目的－手段”可以将复杂的产品进行功能分解，同时又可将各个分功能之间的逻辑关系联系在一起，最终获得产品的功能系统图。接着按照工艺动作过程对功能进行分解。工艺动作过程是实现机器功能所需要的一系列动作型式，按一定顺序组合而成的系列动作。机械产品的执行系统功能是通过其工艺动作过程来完成的。例如，汽水灌装自动机的功能包括瓶、盖、汽水的贮存与输送、灌装、加盖、封口、贴商标、成品输送的工艺动作过程来实现灌装功能。又如，平板印刷机的功能是通过上墨、刷墨、印刷的工艺动作来实现印刷功能。

最后是从机械系统四大子系统模块来对产品的功能进行分解，这四大系统分别为驱动系统(动力系统)、执行系统、控制系统和架体支撑系统。任何机械产品的技术过程(主体功能)都是原动机到传动部分，再到工作机构(即执行系统)部分。原动机主要提供机械能或转换为有效的机械功，传动部分主要传递运动和动力要求，工作部分是机器的执行机构，架体支撑系统主要起支撑部件的作用。在主体功能的基础上，再添加辅助功能，通过控制系统来控制协调各部件的工作。下面综合前面讲述的三种分解策略，以挖掘机为例进行功能分解，如图2所示。

寻求功能作用原理策略思想

机械产品功能目标确定后，可针对产品的主要功能提出原理性构思，这可以通过科学原理向技术原理的转变加以实现，技术的需求是科学发展的动力，而技术开发必须以科学规律为基础，产品开发过程就是科学原理与技术经验相结合的过程。作为设计开发人员，应在产品概念设计阶段中，掌握广泛的科学原理，善于实现科学原理向技术原理的转变，例如，在机电行业中，为能实现电能向机械能的转换，一般通过能量转换科学原理向“电磁效应”这一技术原理转变，开发出了电动机。其次，可由已有的技术原理形成新的技术原理，有些技术的产生是在已有技术成果的基础上进行移植、综合和革新的结果。例如，爱因斯坦提出受激辐射理论奠定了激光技术的理论基础。微波波谱的成果进而为激光的应用提供了技术原理。现今，激光已应用于机械制造行业，可对材料进行热加工，如表面热处理，焊接和切割打孔等。因此，在产品概念设计阶段，不断寻找适合的作用原理有利于产品的创新。

执行系统概念设计过程模型探讨

基于FBS概念设计过程模型进行研究，此模型在“功能分解－载体”映射模型的基础上引入行为作为桥梁，即“功能－行为－载体”过程模型。在此基础上进行改进，提出了“功能－作用原理－工艺动作过程－执行动作－行为－功能载体”概念设计过程模型。根据机械产品的功能要求和工作性能要求来驱动寻找实现功能的作用原理。同一功能可通过不同的作用原理来实现功能，从而实现产品创新。

其次，工艺动作过程取决于所需实现功能的工作原理，不同的工作原理有不同的工艺动作过程，本过程模型可通过工艺动作过程支持功能分解。工艺动作过程包括一系列按照时间顺序排列的工艺动作，通过工艺动作进一步分解可以得到按照一定时间顺序的执行动作。最后，通过执行动作与功能载体之间引入机械动作行为作为桥梁，以实现寻找实现功能的载体。图3给出了基于“功能－作用原理－工艺动作过程－执行动作－行为－功能载体”的概念设计过程模型。

执行系统概念设计过程模型映射分析

上述概念设计过程模型的关键是各阶段的求解映射策略，使得寻求作用原理解的关系脉络更为清楚和详细，这使得设计人员在概念设计中能符合设计思维逻辑，并促进开发人员的创新能力。为此笔者提出如图4所示的求解映射策略。从图4中映射层之间的关系，可以看出产品的功能可以通过不同的作用原理来实现，子功能(F123)可由原理层的多个作用原理分别来实现。由于执行系统功能是通过工艺动作过程来实现的，同时工艺动作过程的分解又能实现产品功能分解，而工艺动作过程的分解又取决于工作原理，不同的工作原理有不同的工艺动作过程，例如对齿轮进行加工，有两种不同的工作原理，分别为滚齿原理和插齿原理，显然这两种工作原理的工艺动作过程是不一样的。同时，同一种工作原理的工艺动作过程也可以有不同的工艺动作过程，因此在进行工艺动作过程分解时，可通过增加、减少或者合并工序改变机器的工艺动作，这有利于获得新的结构，创造新的机械设备。如果工艺动作比较简单，可直接采用工艺动作到载体的直接映射求解;反之，就需要对工艺动作进行分解。对于每一个具体分解的执行动作，如果执行动作比较简单，可采用直接映射求解。反之，需要通过行为层为桥梁，来更好的实现从执行动作到载体的映射求解。对于同一个执行动作可采用不同行为关系来实现。行为库中主要包括执行动作的类型、连续性、运动速率特性和运动往复性，由于执行动作的的类型很多，按照机构的运动类型进行分类，主要包括以下几种类型，其分类如表1所示。

应用分析

本节以缝纫机中的GC30型平缝机的执行系统设计为例，对以上提出的执行系统概念设计过程模型进行实例说明。缝纫机的总功能是完成对棉、皮革、人造纤维的缝制作用，完成此功能的工艺动作过程为刺布－供线－勾线－收线－送布来实现此功能的。对于每一个具体工艺动作来说，如果工艺动作比较简单，只需某一种机构就能实现，如果比较复杂，需对每一个工艺动作进行按照实现工艺动作一系列执行动作来完成，即按照实现每一个执行动作的简单机构的组合。机构每一个执行动作的类型可以参照表1，下面主要以送布机构设计为例。需要对送布工艺动作进行分解为具体的执行动作，一般分解的结果会有很多种，容易设计出新的结构，把送布工艺动作分解为:实现针迹距的调节运动－旋转到直线运动－直线到摆动。然后分别通过实现不同执行动作的简单机构来进行组合即可实现送布这一工艺动，送布机构如图5所示。基于图5所示的执行动作过程，简述其传动关系，通过送料调节器螺钉改变送料调节器凸轮面的工作位置，实现不同的针迹距，当针迹距一定时，上轴带动送料偏心轮旋转，通过送料连杆使送料曲柄绕着送料轴摆动形成送料牙的水平运动。