公理化设计

公理化设计（精选12篇）

公理化设计 篇1

1 引言

在线检重分选装置简称为分选秤, 是食品加工和制药企业提高质量管理和控制水平的有效手段。为了在培养学生工程技术应用实践能力的同时, 提高其现代质量工程的意识, 我校在建设包装生产实训系统时, 配置了一套盒装产品在线检重分选系统。本文讨论的是如何应用基于公理化设计理论, 简捷、有序地进行系统功能要求分析、方案设计。

2 方案设计

公理化设计理论美国Suh教授提出的系统化设计理论, 其目的是帮助设计者以清晰、简单的标准化综合分析方式获得比较好的设计方案。与之相对应的主要设计活动包括功能分解、确定设计参数和工艺变量等。

2.1 功能要求分析与结构分解

首先确定检重分选实训设备的基本功能要求。检重分选设备是处于装盒机和中包机之间的包装辅助设备, 其主要任务是按照质量要求对盒装产品的重量进行检测, 以保证进入后续包装环节的产品的质量合格。设备工作流程:先把待检重产品整理到料仓, 再按一定间隔依次传送到在线检重装置上进行重量检测, 并把产品重量测量值与标称重量进行比较, 以判定产品重量是否合格;如果药盒重量不合格则剔除出传送队列, 如果产品重量合格, 则向中包机继续传送。

公理设计采用自上而下的分解方法, 从产品总体功能要求出发, 以之字型对应变换方式, 逐级分解细化, 得到系统组成等级结构。按照检重分选设备生产功能要求进行分解, 可得到三个一级功能项:FR1供料、FR2检重和FR3分选, 对应的功能装置有:DP1下盒装置、DP2在线检重装置、DP3分选装置和DP4带式输送机, 以及为实现程序控制和信号检测、监控而配备的测控主机。对功能和设计参数进一步细化分解, 就可得到三级层次结构, 见图1。

2.2 参数关系分析

功能要求和设计参数之间的关系式其中的Aij称为设计矩阵。设计矩阵是公理化设计用来表示功能要求和设计参数关系的关键工具。设计矩阵每一行的元素表示该行功能要求和各个设计参数的关系;每一列的元素表示该设计参数对各个功能的影响。公理化设计要求要求设计人员选择最恰当的设计参数集合以满足各个功能要求之间的独立性, 即功能分解要遵循独立性公理, 具体体现为设计矩阵是下三角矩阵。分析检重分选系统的功能要求和设计参数之间的关系, 可得最终的功能要求和叶设计参数关系表, 见表1.

表中FR和DP之间有很强的影响时, 用“1”表示;弱影响时“0”表示。表中深色部分表示叶设计参数自身所在分解级别的功能要求之间的关系;白色部分表示页设计参数和其他功能要求之间的关系。

2.3 系统结构设计

由于在工作流程分析的基础上定义功能要求, 并尽量按照独立性公理进行功能分解, 本次设计获得准耦合设计方案。准耦合设计在选择设计参数时, 必须考虑设计矩阵中非对角线元素中“1”的个数, 分析设计参数对整体设计的影响, 确定出设计的先后顺序和详细的构件选型和布局方案, 见图2.其中的工控机用于把DP1下盒装置、DP2检重装置和DP3分选装置连接起来, 再通过软件编制实现程序控制、信号检测和设备监视。

3 结语

本文在系统流程分析和功能要求定义的基础上, 运用公理化设计理论, 最终的设计得到了描述整个产品的组成和结构特征。经过设计矩阵分析和系统详细设计验证, 基于公理化设计理论得到的设计方案满足独立性公理和设计一致性要求, 各设计参数集合达到准耦合标准, 系统功能分解过程子功能及其设计参数与其结构树中上一级的表示内容相符合。沿用此设计方案研制的设备投入运行, 效果良好。在此基础上改制的兼具典型生产功能和实训教学功能的新型系统, 也成为大学生技术创新教育的有效平台。

摘要：基于公理设计理论对在线检重与分选系统进行了设计, 探讨了功能要求分析、功能分解和系统组成结构设计, 并得出了遵循独立性公理和设计一致性要求的详细设计方案, 提升了设备研制的可行性。

关键词：公理化设计,设计矩阵,检重分选系统

公理化设计 篇2

1、本工程需要进行围堰施工，而工程所在地河道较宽，河水水位、流速受季节性降水影响较大，建议在设计图中明确围堰形式，断面尺寸及注意事项，确保工程施工过程的安全。

2、本工程钻孔灌注桩位于地下，成桩过程含有一定的不可预见性，建议增加声测法检测，这就要求在设计文件中增加声测管埋设部分，请设计考虑。

3、本工程建成后的承台、墩柱位于水下（中），为保证结构钢筋免遭腐蚀，建议适当增加钢筋保护层，采用抗腐蚀性、耐久性强的混凝土，请在设计过程中考虑。

4、本工程为跨河桥，建议设计对桥面防撞墙、栏杆进行优化设计，采用安全性较大的结构形式，兼顾美观。

5、桥台后为高填方地段，而桥梁又是刚性结构，因此易造成道路与桥梁接头处出现‘跳车’现象，建议设计图对台后回填材料及桥头搭板进行优化，必要时增加搭板枕头梁。

公理化设计 篇3

【关键词】高职机械设计与制造课程设置合理化

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2012）10C-0056-02

根据相关调查显示，机械设计与制造专业大部分毕业生在地方区域企业就业，工作岗位有初次就业岗位、发展岗位和拓展岗位三个层次的岗位，具体岗位主要为普通机床操作工、数控机床操作工、产品质量检测员、产品售后服务员、工艺装备设计员等八种。随着汽车等机械制造业的发展壮大，企业急需应用型机械设计与制造专业人才。为有效地提升学生的专业能力和职业素养，高职教育必须将专业建设主动融入地方工业产业链，围绕地方经济发展需要，积极推进专业建设及课程改革，本文就机械设计与制造专业课程改革中专业课程的合理化设置进行探讨。

一、专业培养目标

高职的机制专业即机械设计与制造专业，该专业是面向工程机械、通用机械、汽车制造业等机械行业，培养从事零件制造、产品质量检测、零件加工工艺规程编制、工艺装备设计、产品售后服务、产品销售、生产管理等工作，具有良好职业道德及可持续发展能力的高素质高技能人才。

二、专业课程设计

目前机械设计与制造专业的专业课程设计是围绕专业人才培养目标，深入开展社会调研与工作分析；确定典型工作任务与职业能力需求；以工作过程为导向，系统设计专业课程结构，梳理出专业理论教学部分和实践教学部分；与企业合作开发专业核心课程，确定课程目标和主要内容。

三、专业课程结构

该专业专业课程结构为“1+3”结构。“1”为专业基础平台，“3”为机械加工、机械制造工艺设计、综合实践三个阶段。归纳出的专业课程结构体系如图1所示。

其中，机械制图与测绘、机械结构分析与设计、互换性与技术测量、零件数控车削加工（含考证）、机械制造工艺及夹具设计为核心课程，其学习的质量直接影响到学生在就业岗位的胜任能力。各高职院校在这些课程改革上投入了大量精力，取得了一定成绩，但各专业课程之间是相互联系的，它们之间怎样更好的衔接、过渡，使各科教学组织更合理，教学资源能充分利用，使学生能由浅入深，既有阶段性又有连续性的学习，这就要求教师思考如何合理安排各阶段的专业课程。

四、专业课程安排

（一）第一阶段。即第一学期，新生进入该专业学习的开始，文化基础课程较多，只能同时开设机械制图与测绘（第一阶段）、金属材料与热处理、机械零件手工制作（即钳工实训）三门专业课，在机械制图与测绘和金属材料与热处理两门理论课学习到中后期，即机械制图与测绘课程进行到组合体部分，金属材料与热处理课程讲授完材料牌号、性能及功用部分，可将2周的机械零件手工制作实训课有机的插入，按图样进行零件手工制作。机械制图与测绘课程的看图能力在机械零件手工制作实训中得到实践提高，各种材料的使用性能在机械零件手工制作实训中得到亲身感知，为后继专业课学习培养学习兴趣，奠定初步的基础。

（二）第二阶段。即第二学期，开设有机械制图与测绘（第二阶段）、机械结构分析与设计（第一阶段）、机械加工设备与刀具、互换性与技术测量四门理论课，还有零件普通车削加工和零件普通铣、磨加工两门实训课程。这两门实训课要求学生能看懂图纸，按图加工，正确使用及维护设备与刀具，加工过程中会熟练使用量具进行测量，所以开设的四门理论课实际是为实训课服务，理论课是为实训提供足够的理论指导，再进行两门实训课教学，这样理论知识在实训中及时得到认知应用，对掌握基本操作技能起到积极的指导作用，为后继专业课程的学习打牢基础。

（三）第三阶段。即第三学期，开设有机械结构分析与设计（第二阶段）、液压与气动技术应用、机械制造工艺及夹具（第一阶段）三门主要理论课和零件数控车削加工、零件数控铣削加工、专业顶岗实习三门实训实践课。此阶段的实训课时增加，实训内容也由简单零件进入到复杂零件的加工，加工时必须考虑制造工艺过程的合理安排及夹具的正确使用，同时开始使用数控机床等先进设备，要求掌握其特性，能熟练、正确规范的使用。同期开设的专业理论课同样为实训课提供足够的理论指导，应该在实训前合理安排开设，此阶段的课程学习将为学生今后独立完成各种零件全部加工的工作能力的提升打下稳坚实基础。

（四）第四阶段。即第四学期，开设有机械制造工艺及夹具（第二阶段）、计算机辅助设计、产品逆向设计、专业顶岗实习、零件数控铣削加工（含考证）等课程，以零件数控铣削加工完成零件的设计到加工全过程为主线，先插入相关理论课程学习，到最后完成产品加工，学生通过理论与实践的有机结合学习，逐渐具备产品设计、独立编程、编制工艺及操作加工的综合能力，为今后从事产品设计研发等技术工作打下基础。

（五）第五阶段。即第五、六学期，开设毕业设计与制作和预就业顶岗实习两门课，教师可用预就业顶岗实习的部分内容作为毕业设计与制作的课题同时进行，相辅相成。学生在校期间所学的知识在这两门课程中得到检验，课程的开设提升了学生实际解决问题的能力、综合应用的能力，为今后从事生产技术工作打下全面扎实的基础。

机械设计与制造专业各阶段课程结构安排图如图2所示。

五、教改教学效果

柳州职业技术学院机械设计与制造专业注重科学的安排各阶段课程，注重各阶段的专业理论和专业实训课程间的合理衔接，学生学习主动性高，理论知识牢固，动手能力强，思维灵活，实际解决问题的能力能得到很大的提高。自2008年以来，柳州职业技术学院机械设计与制造专业师生参加中南地区及广西区的各类机械创新大赛均获得了一、二、三等奖的良好成绩；毕业生就业率连续四年在95％以上，毕业生在各种工作岗位领悟性高，适应性强，工作积极性好，深受企业欢迎；许多毕业生现已成为企业技术骨干，为学院赢得了良好声誉。

课程建设与改革是提高教学质量的核心，应该参照相关的职业资格标准，改革课程体系和教学内容，建立完善的突出职业能力培养的课程标准，规范课程教学的基本要求，提高课程教学质量。改革教学的方法和手段，融“教、学、做”为一体，强化提升学生的能力，这些目标的实现，需要专业团队及专业教师的积极探索，努力完善。

公理化设计 篇4

工程力学是高等工科学校工艺类专业的一门技术基础课[1]。工科院校相关专业大多数均开设工程力学课程。工程力学是研究物体机械运动及其承载能力的一门学科,通常情况下包含静力学、材料力学及运动学,但在难度和广度上低于机械类理论力学及材料力学课程。尽管如此,在教学过程发现学生对该课程普遍存在一些问题,如认为课程太难、与所学专业无关、课程课时少等。在这些问题中最困扰学生的可能还是认为课程太难。既然该问题是现实存在的,那么有必要对该问题的原因有所探究。本文作者认为,该问题的症结在于学生对工程力学学习过程中的分析解决问题的“设计”不足,换句话说,学生需要提高的不仅仅是对具体知识点的掌握,更重要的是对问题的分析能力和解决能力的提高。因此,在教学过程中引入现代设计理论[2]———公理化设计方法,开展一种以人为本的教学改革。公理化设计方法在许多领域均有应用[3,4,5,6,7],但是在教学改革中的应用报道不多。因此本文针对工程力学教学中的一个案例进行基于公理化设计方法的解决方案分析。

二、公理化设计方法

设计是一项及其复杂的人类活动,并且在人类活动时会不自觉的开展。不论是自然科学中的产品设计、软件设计、试验设计还是人文科学中的组织设计、机构设计、系统设计等,这些均会要求设计者利用一定的方法开展设计活动。

公理化设计方法是设计理论和设计方法领域比较新的方法,它认为设计是在我们要达到什么和我们如何达到之间的迭代。公理化设计方法认为设计是由用户域、功能域、物理域和过程域构成,并且满足独立公理和信息公理。

三、基于公理化设计方法的工程力学教学案例分析

通过工程力学教学过程中的一个问题,尝试利用公理化设计方法对该问题进行分析,理清思路。

(一)案例

图1所示销钉连接,已知F,板厚t1、t2,板宽b;销钉与板的材料相同,已知许用拉应力[τ]、许用切应力为[τ]及许用挤压应力,试判断构件能否安全工作?

该问题是工程力学较为复杂的一个问题。所利用的知识点并不难,而难在如何理清思路,从容下手。而公理化设计方法,可从设计的角度为解决该问题提供简洁的思路分析过程。

(二)基于公理化设计方法的解决方案分析

1. 第一层次FRs分解及其DPs映射。根据公理化设计思想,对上述问题进行求解,需要知道该问题总的功能需求,建立最高层的FRs并进行DPs映射。该问题的总体设计要求是判断构件能够安全工作,这个设计应满足以下两个FRs如表1所示。设计方程为

式中FRs为功能需求域,DPs为设计参数域,X表示上述两者之间存在的影响关系。含有X的矩阵成为设计矩阵。当设计矩阵为对角阵时则为一无耦合设计;当为三角阵时则为一可解耦设计。设计矩阵涉及物理事物,不服从坐标转换。

可见,上述设计方程中的设计矩阵是一个三角矩阵,是一个可解耦的设计。

2. 第二层次FRs分解及其DPs映射。

第二层分解是在第一层分解的基础上开展的。对于DP1影响板材安全的因素,一是力学模型的准确性,二是载荷特性分析的准确性;对于DP2影响销钉安全的因素,一是销钉模型的简化,二是销钉重点部位载荷特性的分析。上述力学模型的建立重点是如何选用强度条件、刚度条件及稳定性条件。因此第二层的FRs分解及其DPs映射如表2所示。

第二层的设计方程为

可见,第二层设计方程中的设计矩阵是一个三角矩阵,是一个可解耦的设计。

3. 第三层次FRs分解及其DPs映射。

第三层分解是在第二层分解的基础上开展的。对于DP12板材本体力学建模,是根据载荷及变形特征判断采用哪一种强度、刚度及稳定性条件,对板材来说可能需要考虑轴向拉压强度条件、挤压强度条件。对于DP22销钉本体力学建模,同样是根据销钉的载荷及变形特征判断是否采用拉压强度条件、剪切强度条件以及挤压强度条件。因此第三层的FRs分解及其DPs映射如表2所示。

第三层的设计方程为

可见,第二层设计方程中的设计矩阵是一个对角矩阵,是一个无耦合的设计。

4. 该案例解决的层次结构。

设计的最终结果是满足功能需求的设计的各个组成部分,即各个页的设计参数。通过上述分析可知,上述材料力学案例的求解过程可分解为6个叶的设计参数,对应6个功能要求。也就是完成了上述6个功能要求的分析或计算即可解决上述案例,判断构件是否安全工作。

针对本科工程力学教学过程发现的学生反映该课程难度大的问题,本文认为该问题的症结在于学生对工程力学学习过程中的分析解决问题的“设计”不足,即对力学问题的分析能力和解决能力有待提高。理清解决问题思路既然是一种特殊的设计过程,因此提出在教学过程中引入公理化设计方法,并针对工程力学教学中的一个案例进行分析。重点对案例的各个层次的功能需求及设计参数进行了详细分析,给出了3个层次的功能求解分解及其设计参数的映射关系。总结出该案例的解决依赖于载荷特征分析、强度条件选择,具体为6个方面功能需求的解决。基于公理化设计方法的案例解决方案分析,有利于提高学生解决问题的能力,是一种的教学改革。

摘要：针对本科工程力学教学过程发现的学生反映该课程难度大的问题,本文认为该问题的症结在于学生对工程力学学习过程中的分析解决问题的“设计”不足,即对工程力学问题的分析能力和解决能力有待提高。针对这种特殊的设计过程,因此提出在教学过程中引入公理化设计方法,并针对工程力学教学中的一个案例进行分析。案例分析具体包括:对案例的各个层次的功能需求及设计参数进行了详细分析;给出了3个层次的功能求解分解及其设计参数的映射关系;总结出该案例的解决依赖于载荷特征分析、强度条件选择,具体为6个方面功能需求的解决。案例分析结果表明:基于公理化设计方法的案例解决方案分析,有利于提高学生解决问题的能力,是一种以学生为本的教学改革。

关键词：工程力学,公理化设计方法,功能需求,设计参数

参考文献

[1]张功学,张广伟,陈继生,等.工程力学[M].北京:高等教育出版社,2013.

[2]Nam Pyo Suh,著.谢友柏,袁小阳,徐华,等,译.公理设计—发展与应用[M].机械工业出版社,2004.

[3]程贤福,李骏,徐尤南,朱启航.基于公理设计的机械系统稳健性分析及应用[J].中国机械工程,2015,(06).

[4]杨德真,任羿,王自力,肖静.基于公理设计的产品可靠性要求实现方法[J].北京航空航天大学学报,2014,(01).

[5]席文奎,许吉敏,张宏涛,等.迷宫密封对高参数转子系统稳定性的影响分析及公理设计方法应用[J].中国电机工程学报,2013,(05).

[6]刘悦,容芷君,但斌斌.公理设计在产品设计中的研究综述[J].机械设计,2013,(02).

公理化设计 篇5

2机械制造工艺的合理化要求

2.1机械设计符合机械制造标准

机械制造是一件十分复杂的工艺技术，因此在进行机械设计时就要按照符合设备的设计指标，从整体上进行设计优化。在实际的操作情况中，设计人员在设计过程中，应当满足机械零件的几何精确度，避免在机械加工过程中出现较大的误差造成资源的浪费。

2.2机械设计要保证机械制造时的优质性

为了确保机械设备的质量，在进行机械设计时就需要全方位的提升机械零件的制造质量。在进行具体的机械设计时，应当根据机械零件的指标需求，选择最适当的加工步骤，在进行加工制造之前，对机械材料的型号规格都应当进行严格的检查，确保机械材料符合机械零件的需求。在进行机械设计的过程中，对机械制造中可能出现的情况进行预防，全方位的优化设计以及制造方案，提高机械设备的质量[2]。

公理化设计 篇6

关键词:实践;假设或公理;整体;运动;规律

中图分类号:G304 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2009)33-0001-06

物动学是中国本土的传统理论科学。

在人类文明史发展的进程中,探索和求解客观宇宙整体的运动(绝对运动)、整个宇宙内部的运动(相对性运动),及其运动的公理化的形、数结合几何演绎体系的形式规律表现的理论科学,叫做物动学。

物动学源于人类原始文明的简单的物质实践,以找到宇宙物质理论的出发点——假设或公理,进而以该公理为整个理论的依据,演绎推导出各个历史时期一脉相承的那些结论——远古文明时代的结论、古代文明的结论、现代文明的结论,然后将其结论与现代实践观测(综合的天文观测和高能物理观测)的经验知识相对照而吻合,并作出科学的理论预言。

本文在于重新发现已失传了的中国的原始文明时代的物动学。

1两种宇宙观的数学

毛泽东《矛盾论》:“在人类的认识史中,从来就有关于宇宙发展法则的两种见解,一种是形而上学的见解,一种是辩证法的见解,形成了互相对立的两种宇宙观。”

华罗庚《数学的用场与发展》:“对宇宙的认识还将有多么大的进展,我不知道,但可以说,每一步都是离不开数学这个工具的。”

所以,重新认识数学,是不可避免的。换言之,客观历史上一直存在着两种宇宙观的数学,一种是辩证法宇宙观法则的数学,一种是形而上学宇宙观法则的数学,形成了相互对立的两种宇宙观法则的数学。

何谓辩证法宇宙观法则的数学?物有形、形有数或为形配数,其源于人类古代东方的中国、巴比伦、埃及的历史一贯有效的原始文明实践直接经验基础上产生的,只用一条假设或公理“宇宙只有一个”为唯一出发点,而各自独立开创的公理化的形、数结合的宇宙几何学演绎体系,叫做辩证法宇宙观法则的数学或数学科学。虽然,中国人、巴比伦人、埃及人的这种数学科学,极难辨认且已失传,但本文现在能够把它重新认识出来,以正本清源。

宇宙是一个绝对孤立的东西。所以,一切非辩证法宇宙观法则的历史的各种数学之研究宇宙,都是形而上学宇宙观法则的数学。

马克思恩格斯主义经典宇宙观认为:“宇宙是一个体系”[1]“辩证法是唯一的、最高度地适合于自然观的这一发展阶段的(数学科学)思维方法。自然,对于日常应用,对于科学的小买卖(即我们现在所说的各种工程技术。如,天文观测工程技术、高能物理观测工程技术、航天工程技术、建筑工程技术等等),形而上学(宇宙观法则的数学)的范畴仍然是有效的。”[1]

2人类的原始实践及数学科学的诞生

理论源于实践,即源于人类的原始文明的、简单的物质实践而历史一贯有效的直接经验,从而诞生了中国远古文明人的原始唯物论的数学科学,以统一的反映和描述宇宙整体的运动(绝对运动)及其运动的规律,而被记录于中国商代的“金文”中。[2]见图1。

在图1中:

(1)其一、二、三、四、五、六……这些数字,都是几何图形上的数,即是表虚空的虚直线上的数。(图2-a12)

(2)六与八之间的非数记号“╋”(图2,即图2-a12),对于科学的考古工作来说,具有举足轻重的作用。因为,它表示远古文明中国人反映和描述的整个现实宇宙,于虚空中径直地运行10步而叠合在表虚空的虚直线上(图2-a7),但是虚直线仅有供其运行的9步之长(形、数结合的几何直观表明,图2-a1与图2-a2两相合一所得的图2-a3中,整个现实宇宙于虚空相等的容身处所是而且只能够是唯一的),因此于图2-a7中当消除一段虚程(容身处所),远古文明时代的中国的科学家用划去的方法予以表示(图2-a8)。这样一来,当整个现实宇宙由其“九”的右侧历经3步程途退行(第一步为图2-a9及图2-a10、第二步为图2-a11、第三步为图2-a12),倒退到数六与数八之间(图2-a12,即图1),作为用来表示图2-a1与2-a2两相合一中最关键的步骤,以传后人。识者则知,这种最关键的步骤,它为统一地反映和描述宇宙3过程循环无限及其任一过程皆3阶段发展的绝对运动的规律,奠定了基础。

(3)象形记号——纵向自上而下的“九”字诸态,是各有其物动学的宇宙意义的。(图1)

① 第一个九字态(象形记号 ),表示左侧的宇宙过程及其3阶段发展,最终将转化到与其相邻的右侧宇宙过程及其3阶段发展的第一个阶段去。

② 第二个九字态(象形记号 ),表示宇宙3过程循环无限及其过程3阶段发展有其向下的分枝,并将转化到与其相邻的向上的分枝过程的第一个阶段去。

③ 第三个九字态(象形记号 ),表示宇宙3过程循环无限及其过程三阶段发展有其向上的分枝,并将转化到与其相邻的向下的分枝过程的第一个阶段去。

④ 第四个九字态(象形记号 ),表示右侧的宇宙过程及其3阶段发展,最终将转化到与其相邻的左侧宇宙过程及其3阶段发展的第一个阶段去。

综上析辨,可以设想远古文明时代的中国人的原始实践唯物论的数学科学,首先必定是以一条直的草茎的实践的经验有效,即将其对折、又对折的感性认识的基础上,升华为理性认识之初而开始诞生的。

[引理1]远古文明时代的中国人,将一条直的草茎对折、又对折的实践,是其辩证地反映和描述宇宙整体的运动(绝对运动)及其三过程循环无限的运动规律的形式表现。

解:已知,远古文明时代的中国人,其以一条直的草茎(抽象的图3-a1)对折(图3-a2),又对折的量为AD(图3-a3)。

求证:AD表整个现实宇宙或现实世界,其原型为实半圆而位于虚空(虚圆)上,作三过程循环无限的规律的绝对运动。

证:事实上,远古文明时代的中国人将一条直的草茎(抽象的图3-a1)对折而得图3-a2,却未能理解其中的动者与所谓不动者的相互关系。但是,当在图3-a2的基础上又对折的实践中,而获得了以下的实践的直接经验的感性认识,即在图3-a3中:

(1)绝对动的物(AD),是而且只能够是整个现实宇宙(又称“现实世界”)的抽象。

(2)识者则知,能够同整个现实世界重合相等者(DC),是而且只能够是整个现实世界于虚空中的容身处所。【人们当注意,M.克莱因说:“Jacques Peletier(1517～1582)在他的《Euclid 几何原本的证明》一书中,批评了Euclid使用叠合法去证明全等方面的定理,甚至哲学家Arthur Schopenhauer在1844年也說,他感到很奇怪的是,数学家们攻击Euclid的平行公设,而不去攻击重合的图形是相等的这一条公理。他论述说,重合的图形自然是恒等或相等的,因而无需什么公理;或者,重合完全是一种经验性质的事情,不属于纯直觉知识,而是属于外部感官经验。另外,这条公理预先假设图形的可移动性;但是,在空间中能够移动的是物质,因此超出了Euclid几何的范围。十九世纪已普遍认识到:叠合法或者是建立在一些未明确说明的公理的基础上,或者必须用另一种探讨全等的方法来代替。” [美]M.克莱因.北京大学数学系数学史翻译组译.古今数学思想(第四册).上海科学技术出版社,1981:74～75】

(3)绝对不动者(CB),是而且只能够是整个现实宇宙绝对运动的场所——虚空。

在具备了以上实践直接经验的感性认识后,远古文明时代的中国人便经验地绳直图3-a3,而得图3-a4。在图3-a4中,整个现实宇宙(AD)显现出唯一的物质态,即远古文明时代中国人的实践唯物论。于是,远古文明时代的中国人从认识的低级阶段——感性认识的基础上,开始升华而发展到了认识的高级阶段——理性认识,而有或者事实上提出了唯一的一条假设或公理“宇宙只有一个”,以定量地刻画整个现实宇宙,作为探索和求解其绝对运动及运动规律的唯一的出发点。

远古文明时代中国的数学科学家开创了为形配数或形、数结合以定量地表示图3-a4,则得图3-a5(公理:宇宙只有一个)。这样,远古文明时代中国的数学科学家,就开创了人类最早的公理化的形、数结合的几何学演绎法。换言之,远古文明时代的中国的数学科学家,根据图3-a5,则得图3-a6及图3-a7(整个现实宇宙是一个绝对运动体);根据图3-a7,则得图3-a8;根据图3-a8,则得图3-a9。

在图3-a9中,远古文明时代的中国的数学科学家,把现实宇宙整体的绝对运动历经的3步程途(图3-a7、图3-a8、图3-a9),看做是宇宙整体的绝对运动的一整条路径,是无可非议的,因此,根据图3-a9,则得图3-a10。

关于图3-a10,其对远古文明时代的中国的数学科学家来说,在反映和描述现实的量的度量意义上是作为“整体”看待的,而不是现实的1的几分之几,虽说它是从现实的量的度量(同它历经的一整条虚空路径相比有着相应关系)所得出的结果。而且,远古文明时代的中国的数学科学家,开创了10进位制的循环小数计数的方法来表示图3-a10,则得图3-a11。

在图3-a11中,其纯循环意味着整个现实宇宙是在而且只能够是在一闭域环道空间(虚空)上作周而复始的绝对运动,它是现实宇宙整体运行的过程性及复归性的形、数结合几何形式表现,是整个现实宇宙绝对运动和存在的一般形式。人们已看到,图3-a11中的.3(•)虚位为整个现实宇宙原初的容身处所,而

.3(•)+.6(•)=.9= 1(虚圆)是不言而喻的。换言之,整个现实宇宙在历经3步程途定当循环至其原始的容身位置上,即图3-a11的原型为一个简单的闭域空间——虚空之圆(简称“虚圆”),亦即整个现实宇宙AD(图3-a3)的原型为该虚圆上的实半圆。所以,远古文明时代的中国的数学科学家根据图3-a11则得出图4,析辨图4,则得图4′ 。

结论:图3-a3中的AD表整个现实宇宙,其原型为实半圆而位于所处的虚空(虚圆)上,作三过程循环无限的规律的绝对运动。(图4)

证毕。

在图4′ 中,宇宙整体的绝对运动及其运动的规律,是三过程循环无限的。或者说,整个现实宇宙在其过程循环(又称“大循环”)中,其循环不是永恒的重复,而是“有向下和向上的分枝”,[1]为定量的宇宙几何学所证明。换言之,马克思恩格斯主义宇宙观中这个遗留待解的疑难问题,对于远古文明时代中国的数学科学家来说已经是不言而喻的了。总之,马克思恩格斯主义经典宇宙观于我们所处的时代已处于定量的发展中。

[引理2]原始文明时代的中国的数学科学家,将一条特定的直的草茎对折,又对折,再对折的实践,是其辨证地反映和描述现实宇宙任一过程皆3阶段发展的形式表现。

解:已知,AB(图3-a1),A1B1=2AB(图5-a1);远古文明时代的中国的数学科学家,将一条特定的直的草茎(抽象的图5-a1)对折(图5-a2),又对折(图5-a3),再对折的量为A1E1(图5-a4)。

求证:A1E1表整个现实宇宙,其原型为实圆弧而位于虚空(虚圆)六等分之半的一侧,即向上的分枝宇宙过程(图4′-a3)的三分之一弧段,作过程三阶段发展的规律的绝对运动。

证:图5-a4中的A1E1表整个现实宇宙及其由图5-a4以若干步骤可得证图5-a15成立。(此与引理1中的AD表整个现实宇宙及由图3-a3以若干个步骤已得证图3-a11成立的证明方法同理)

(1)远古文明时代的中国的数学科学家,将图5-a15中的分数用纯循环小数来表示(表1)并以竖写代横写,则得图6。

(2)与引理1的证明同理,将图5-a15复归圆上并使其分数以表1或图6的纯循环值代入,则得图7-a1;根据图7-a1,则得图7-a2;根据图7-a2,则得图7-a3。

图7-a1中的实圆弧AB、图7-a2中的实圆弧BC、图7-a3中的实圆弧C-A),依次为图4′-a3中实圆弧的第一个阶段、第二个阶段、第三个阶段,即向上的分枝宇宙过程的三阶段发展。

以及本文表2中的各门学科在图7中的位置

再者,图7的几何形式表明,任一宇宙过程都是3阶段发展的几何形式表现。

因为,图7-a1中的实圆弧AB,即图5-a5中A1E1的原型,亦即图5-a4中A1E1的原型。所以,远古文明时代中国的数学科学家有结论:图5-a4中的A1E1表整个现实宇宙,其原型为实圆弧(图7-a1)而位于虚空(虚圆)的六等分之半的一侧,即向上的分枝宇宙过程(图4′ -a3)的1/3弧段,作过程3阶段发展(图7-a1,2,3)的规律的绝对运动。

证毕。

否定之否定的规律。(见表2)

(1)依次出现微观的三种相互作用:强相互作用,弱相互作用,粒子万有吸引(短程力)

及其坍缩相互作用;

(2)电磁相互作用(宇宙时间t=0)。

7.物质粒子群的量子场(宇宙时间t>0)及其与现代实验观测(综合的天文观测和高能物理观测)的实践经验知识相对照而吻合,并作出理论科学的预言。

群对立之对抗统一的相互作用的规律。

1.直接继承公理:“宇宙只有一个”为唯一出发点,中国古代物动学内容和中国传统数学科学——形、数结合几何形式表现的系统演绎步骤,将在本文的续篇中给出。

2.中国远古文明时代的物动学是开创性的;中国古代文明的物动学是对至今仍然有效的中国远古文明物动学成果的直接继承和发展;中国的由笔者开创的现代物动学,是对至今仍然有效的以“文言秘语”而为之的中国古代物动学成果的直接继承和发展。

3.现代唯物辩证法的规律,是对马克思恩格斯主义经典辩证法的规律的创造性的继承和定量的发展。

马克思恩格斯主义认为:“在辩证法中,否定不是简单地说不,或宣布某一事物不存在,或用任何一种方法把它消灭,斯宾诺莎(Baruch Spinoza,1632～1677)早已说过:Omnis determinatio est negatio,即任何的限制或规定同时就是否定。再说,否定的方式在这里首先取决于过程的一般性質(笔者按:即宇宙三过程循环无限(图4或图4′)的一般性质),其次取决于过程的特殊性质(即任一过程皆三阶段发展(图7)的特殊性质)。我不仅应当否定,而且还应当重新扬弃这个否定。因此,我做第一个否定(即做图4′-a2否定图4′-a1)的时候,就必须做得使第二个否定(即必须做得使图4′-a3否定图4′-a2)可能发生或者将有可能发生,怎样做呢?”[1]我们现在知道,这个问题为在远古文明时代的中国的数学科学家那里,事实上早就己经科学定量地做到了。

[定理1]综合宇宙三过程循环无限及过程三阶段发展,是远古文明时代的中国的数学科学家,统一地反映和描述宇宙整体的绝对运动及其运动规律的形式表现。

解:设图5-a4与图3-a3可并而合一。

求证:引理2的图7所表宇宙过程的三阶段发展,其与引理1的图4所表宇宙3过程循环无限,被远古文明时代的中国的数学科学家,将其综合在同一个圆柱面上的两个纯循环的闭曲线的平面表示所统一。

证:在图5中有图5-a4-14,即在图8中有图8-a1-11;在图3中有图3-a3-5,即在图8中有图8-b1-3。

因为图5-a4与图3-a3可并而合一(题设),即图8-a1与图8-b1可并而合一,亦即图8-a11与图8-b3可并而合一。

远古文明时代的中国的数学科学家,根据公理——宇宙只有一个,将图8-a11与图8-b3并而合一,则得图8-u1。(因为在图8-a5-11中,整个现实宇宙己占有了与自身相等的容身处所或虚空位置,所以在图8-a11与图8-b3并而合一得到的图8-u1中,其“1*”这个所谓宇宙的容身处所或虚空位置当以消除,但这个问题只有待后用替代消除法而为之)。

根据图8-u1,则得图8-u2;根据图8-u2,则得图8-u3;根据图8-u3,则得图8-u4。

远古文明时代的中国的数学科学家至此,对图8-u4施以替代消除法,则得图8-u5;根据图8-u5,则得图8-u6(与引理1中的证明方法同理);而用既约分数(又称“最简分数”)来表示图8-u6,则得图8-u7;用纯循环小数来表示图8-u7,则得图8-u8。

综合图8-u7、图8-u8及图5-a15(即表1之于图6),远古文明时代的中国的数学科学家,则得完备的相关纯循环小数系统的表3,而且表3之于图9。

在图9中:

(1)直线左、右两侧的曲线都是半圆,所有半圆的圆心都在该直线上。

(2)因为整个现实宇宙是一个客观的几何形式,所以在同一个几何图形中它的存在是唯一的(公理:宇宙只有一个),或者说,宇宙过程实在被其自身的阶段实在所取代,而只表现出3过程循环无限的虚空轨道——虚圆。

(3)因为图8-u8之首、尾当可重合而圈成为一个圆(其与引理1中根据图3-a11而得图4同理),而图8-u8在图9上,所以图9的原型为一个圆柱面上的两个闭曲线。

结论:引理2的图7所表宇宙过程的3阶段发展,其与引理1的图4所表宇宙三過程循环无限,被远古文明时代的中国的数学科学家将其综合于图9中,即被综合于同一个圆柱面上的两个纯循环的闭曲线的平面表示所统一。

证毕。

3巴比伦人、古埃及人的数学科学

3.1巴比伦人的数学科学

众所周知,巴比伦是世界文明古国之一,发现数学科学文明是其重要的标志。

M.克莱因说:“我们对巴比伦文明和数学的知识,无论是其古代的或较近期的,都得自其泥版的文书。这些泥版是在胶泥尚软时刻上字然后晒干的。因而那些未被毁坏的就能完整保存下来。这些泥版的制作大抵在两段时期,有些是公元前两千年左右的,而大部分是公元前600年到公元300年间的。较早的泥版对数学史来说重要性更大些。”[3]但是,西方的数学史家们并不真正懂得科学的考古,是有事实根据的。如,M.克莱因说:“巴比伦人的”少数几个分数有其特定记号,例如我们可以看

到 =12 , =13 , = 23 。这些特殊分数 12 、13 和 23,对

巴比伦人来说,在量的度量意义上是作为‘整体’看待的,而不是一的几分之几,虽则它们是从量的度量(同另一量相比有这相应关系)所得出的结果。”[3]

(1)毋庸讳言,巴比伦人的特定记号“ ”,不是表示 12,而是表示某种东西(如本文中的图3-a1)的一种对折或

自我度量(图3-a2),并惑于动与所谓“不动”的相互关系之中,或未能认识这种相互关系的实质是相对性的动。

(2) 、 对巴比伦人的特殊分数 =13和 =23,

无疑应当被看作是远古文明时代的中国数学科学家的——公理化的几何学图形上的数,即本文中形、数结合的图3-a10上的数。

(3)度量在人类的科学文明之初,从实践某种东西的自我测量(如对折),而产生的抽象概念即度量。测量,是物的动态作用于人的感官时所产生的观念;度量,则是人脑反映和描述物的动态的几何学的抽象概念。以辩证的理论观点看来,几何学即公理化了的形、数结合的几何图形及其演变的学问,是辩证地反映和描述整个现实世界运动及其运动规律的工具,而这是自古至今西方的数学家们未能理解的。

3.2古埃及人的数学科学

众所周知,在人类文明史上,埃及同样是世界文明古国之一,埃及人无疑可以为他们古代的数学科学引以为荣。

M.克莱因说:“古埃及人的少数几个分数用特殊记号表示。

如象形记号 表示 12; 表示 23;×表示 14。”[3]

(1) 我们大家都知道,所谓象形,即是指描摹实物形状的造字法。

显然,古埃及人的象形记号 ,其与古中国人实践的经验感知——本文中的图3-a2是一模一样的,但却是互为自我独

立的发现。换言之,古埃及人的象形记号 不是表示 12 ,而

是表示物之动与所谓“不动”的相互关系,即是表示物(抽象的图3-a1)对折或自我度量于人的感官所感觉到的现象(图3-a2)。

毛泽东《实践论》:“感觉到了的东西,我们不能立刻理解它,只有理解了的东西才更深刻地感觉它。感觉只解决现象问题,理论才解决本质问题。”其实,物的动与所谓不动的相互关系(图3-a1-2),实质是相对地动。换言之,只有相对性论的理论,才能够解决事物的本质问题。但是,在人类的科学史上,相对性论的数学科学,首先表现为中国的古代以老子(前571—前?)为鼻祖的子学开创的形、数结合的:几何对称态下的几何分形→几何微分之过程转化为无穷积分或无穷集合的有限多个步骤的形上的数值解,我们将在本文的续篇中给出其内容和形式的重新发现。或者说,这个问题的细节已超出了本文论题(1)的范围,在此不拟详谈。

(2) 古埃及人的数学科学记号 =23,是表示宇宙

绝对运动的一整条直的路径,其中间值大而左、右两侧值小,

即左、右两侧都是 13,亦即远古文明时代中国的数学科学家的图

3-a10。

(3)× 古埃及人的示意记号×,是示意当把条状实体之物(如抽象的图3-a1中的AB)施以对折(如图3-a2)、又对折所得到的结果(亦如图3-a3中的AD),视为该条状实体之物

的 14 的话(如视图3-a3中的AD=14AB),则是错误的或非科

学形式的理论思维。

综上所述,可知历史的西方的数学家们和数学史家们未具备科学形式的理论思维,即其不知我们人类的数学科学或科学的“数学是在哪里开始出现的”。[3]换言之,自古至今西方的数学,傲称“奠基”[3]于古希腊传统,而没有能力理解东方文明古国的数学科学,却妄自为尊,可谓“是最滑稽可笑不过的了”。[1]

数学科学革命或早或迟是不可避免的。

参考文献

1 马克思恩格斯选集(第三卷)[M].北京:人民出版社,1972:181～182、492、532、535～536、557

2 严敦杰.中国使用数码字的历史[A].自然科学史研究所数学史组编.科技史文集(第8辑.数学史专辑)[C].上海:上海科学技术出版社,1982:49

3 [美]M.克莱因.张理京、张锦炎译.古今数学思想(第一册)[M].上海:上海科学技术出版社,1979:1、3～5、19、27

On axiomatic geometry method to combine form

with number in Body-Motion theory(1)

Zeng Weifeng

Abstract:The Body-Motion theory is Chinese traditional science. In this paper, We have found the lost Body-Motion theory of ancient China civilization culture era again, and given the unite infinite revolution of the cosmos three processes moreover arbitrary process is geometric law expression of absolute motion that it is development of three stages.

公理化设计 篇7

创新能力的重要性不言而喻, 当今社会的竞争, 与其说是人才的竞争, 不如说是人的创造力的竞争。国家突出强调创新性人才的培养, 培养创新性人才已成为国家和民族生存发展的基础。研究生教育是高等教育的重要组成部分, 是培养高层次专业人才的主要途径。全日制研究生培养包括学术型研究生和专业型研究生, 在创新能力的培养上包括学术理论创新和应用技术创新, 但是两者又无法完全独立区分, 因此研究生创新能力的培养至关重要, 作为高等学历教育的最高层次, 研究生教育应当责无旁贷地担负着培养创新型人才的重任。众所周知, 社会一致认为创新能力的重要, 那么什么是创新, 怎样培养创新能力。创新是一种科学, 是一种方法, 而不是漫无目的的猜想。随着我国研究生教育规模的不断扩大, 以及培养目的、培养模式的改革, 培养具备创新精神和创新能力的研究生是研究生教育的核心。

创新能力是体现研究生培养质量的标准, 也是研究生完善知识结构和独立科研的体现。《中华人民共和国学位条例》明确规定:博士学位获得者应具有独立从事科学研究工作的能力, 在科学或专门技术上做出创造性成果;硕士学位获得者应具有从事科学研究工作或独立担负专门技术工作的能力;研究生学位论文的质量必须以有无创新见解或创造性成果作为标准, 研究生教育质量的评估也应以学生的整体创新能力作为根本标准。

二TRIZ的起源

TRIZ理论是俄语 (Theoria Resheneyva Isobretatelskehuh Zadach, 创意问题解决理论) 首字母的缩写。在1946年, 年轻的TRIZ创始人Genrich Altshuller任职于前苏联海军专利局担任专利审核员, 在专利的审核过程中, 他发现了发明创造的一些共性问题, 随即他从20万件专利中着手进行研究, 挑出其中4万件被视为最具代表性的专利, 来探索其解决之道与运用方法, 企图从中归纳出基本原则与形态。他发现每一个有创意的专利基本上都是在解决“创意性”的问题。所谓“创意性”的问题, 其中包含着“需求冲突”的问题, 也就是他所谓的“矛盾”。此外, 他也发现解决这些冲突的基本解被一再地使用, 而且通常是在隔了数年之后。他据此推论, 如果后来的发明家能够拥有早期解决方案的知识, 那么他们创新发明的工作将会更容易。

创新方法是一门科学, 是有规可循的, 是可操作的。设计理论与方法的研究是将设计的理论或设计实践变为能指导应用的具有良好可操作性的设计过程。在创新方法的研究过程中有很多成熟理论, 普适设计方法学 (B&P) 、公理化设计 (AD) 、质量功能布置 (QFD) 、TRIZ等都是该领域著名的研究成果。其中公理设计 (AD) 和发明问题解决理论 (TRIZ) 是其中两种重要的创新理论设计方法。公理化设计为产品设计提供了一个较完整的设计模式。在此模式下设计者无论是对新产品的设计开发还是对原有产品进行升级改造, 都能分析产品中所存在的相关问题, 并能通过创新理论工具对其进行评判设计结果的好坏。但是公理化设计没有提供解决耦合问题的方法, 所以在具体应用上存在一定的局限性。TRIZ理论是在分析了大量已授权专利的基础上, 总结出的一套具有很强操作性的理论和方法。可以帮助设计者将该理论很好地应用在产品的创新设计中。但是TRIZ不能分析问题, 所以在应用时还需要其他方法的协助。

本文利用两种方法的互补性, 弥补两者在单独应用时存在的局限性, 将创新设计模型应用到研究生创新能力的培养中和应用该理论解决问题的能力培养。

三公理化设计和TRIZ理论集成模型的建立

经过不断地研究和完善, AD和TRIZ理论的应用范围都超出了最初的目标, 逐步从简单产品向复杂产品、从技术领域向非技术领域扩大, 其理论体系更加完善。如AD从最初的起瓶器扩大到汽车、半导体等方面;TRIZ也从机械、电子、建筑等技术领域逐渐向管理、教育、经济和软件工程等非技术领域扩展。尤其是将两者运用到研究生培养体系中, 属于非技术领域的应用, 不仅能够知道研究生管理的创新, 也能提高研究生本人的创新能力。从在产品设计过程中的作用来看, 公理化设计主要应用于新产品的初步设计阶段, 而TRIZ理论则可以同时应用于产品生命周期的其他阶段, 如工艺设计、加工装配、故障诊断和回收等阶段。

从以上比较来看, AD和TRIZ的很多思想和理论体系具有一定的共性问题也有差异性, 两者可以互相补充和借鉴。总体而言, 公理化设计理论侧重于为整体设计过程构造一个完整的实用性框架, 独立公理和信息公理为设计的合理性以及各种方案的择优选择提供了有效的判断标准, 使设计师可以摆脱传统的设计方法 (设计、试制、测试、修改、再循环回去的过程) , 从而提高效率。TRIZ以技术系统的演化规律为纲, 侧重于应用具体的工具算法解决设计中的矛盾, 使创新设计变得有规律可循, 两种理论具有很强的优势互补性。

将不同设计理论或其中的部分集成以形成新的设计模型是设计方法学领域的发展趋势之一。通过集成, 不同设计理论中的优点得到增强、不足得以克服, 以期能够产生通用的、统一的设计理论, 图1为公理化设计和TRIZ理论集成基础模型。

四该创新模型在研究生论文前期指导创新教育和选题

思维惯性和有限的知识领域, 是在科研工作中思考问题时存在的思维障碍, 由于这些障碍, 导致研究生无法选出合适的题目, 提不出需要解决的问题, 想不到解决问题的关键技术以及具体的实施方案, 找不到创新的突破口。我国目前在创新教育、创新方法、科学思维以及科学方法的训练不足, 如何对学生进行创新思维的培养有所欠缺, 创新思维的培养是重点, 而不仅仅是在论文中提炼几处创新点。有了创新思维, 创新点也会随之而来, 而非生硬地提炼。创新思维的培养至关重要。

该创新模型强调的创新思维方法和问题分析方法是, 遇到一个问题先要考虑清楚问题的所在, 层层剖析, 找出要解决问题的核心矛盾点, 对该矛盾点利用创新理论、工具加以解决。不仅要学习创新理论, 更重要的是创新理论的应用。TRIZ理论认为, 一个创新问题解决的困难程度取决于对该问题的描述和标准化程度, 问题或者矛盾点描述得越清楚就越容易解决。通过对该创新模型的运用, 创新问题求解的过程是对问题和矛盾点不断地完善、不断地描述、不断地标准化, 最终将问题收敛的过程。在这一过程中, 需要解决问题的核心矛盾点就会逐渐清晰地显露出来, 有利于选题。使得研究生在选题时就可以提出问题, 是自己的选题具有创新性。

五该创新模型在研究生论文进行中研究思维、研究方法的启发实施

该创新模型可以帮助研究生在科研活动中打破思维定势、拓宽思路, 能够准确的定位问题, 从而找出可行的方案, 但由于受到知识结构的限制, 该方案不一定是最好的设计方案但却是可以解决问题的方案。TRIZ理论研究认为, 95%的问题是可以依靠已有的知识进行组合和整理, 并可以解决的, 创新不是胡乱猜想, 解决创新问题过程中所运用的知识是客观存在的。所以, 重要的是遵循创新规律, 因为这是一门科学, 并且基于知识进行创新。科技界认为创新有五个层次。第一层次的问题, 利用自己熟知的常识方法解决;第二层次的问题, 利用经验方法解决, 经验的丰富性至关重要;第三层次的问题, 利用专业知识, 通过对矛盾冲突分析、妥协, 可带来系统特定功能的提高;第四层次的问题, 利用交叉学科解决问题, 跨学科解决, 需要较宽的知识结构;第五层次的问题, 需要有全新的理论, 这部分占有量很少, 难度大。TRIZ理论提供了如何系统分析复杂问题的科学方法, 包含了科学的问题分析建模方法, 如多屏幕法、物场分析法等, 帮助快速确认核心问题, 发现其根本矛盾所在。发现矛盾即需要解决的问题, 利用创新设计提供的解决工具求解这些问题, 创新设计问题解决工具包含发明问题标准解法、矛盾冲突矩阵等40个创新原理、39个工程技术特性以及各工程学原理知识库等。这些工具为创新理论软件化提供了基础, 为TRIZ的实际应用提供了条件。

在研究生课题进行中和实际解决问题的过程中, 需要实际运用创新理论对自己的课题进行指导, 把创新理论作为一种工具应用到自己的课题中。

六结束语

发明创新理论是一门科学, 它成功地揭示了创新的内在规律和原理, 使创新变得有规律可循。在更多强调创新重要性的同时, 研究生们更需要的是创新的方法, 以及通过这种方法指导自己的研究生课题的进行。该方法给研究生提供了一种创新工具, 可以看得见摸得着的创新工具, 可以用这种工具来指导自己的课题。同时, 在研究生应用创新理论的同时, 可以搜集研究生的反馈信息, 不断地改进该创新模型使之不断地完善。

参考文献

[1]高常青、黄克正、张勇.TRIZ理论在产品创新设计中的应用[J].机械科学与技术, 2006 (4)

[2]张淑林等.我国研究生教育发展现状与问题研究[J].学位与研究生教育, 2005 (6)

[3]唐敦兵、李东波、张世琪.基于“之”字形映射的并行设计研究[J].工程设计, 1999 (2)

[4]朱龙英、朱如鹏.基于公理化设计理论的并行设计研究[J].机械设计, 2003 (4)

[5]檀润华.创新设计——TRIZ:发明问题解决理论[M].北京:机械工业出版社, 2002

电梯机械设计合理化分析 篇8

1 电梯机械系统的组成及其工作原理

电梯的基本组成部分:机械部分和电气部分, 通常还会增加一个安全保护系统。从空间上划分:机房部分 (电源开关、控制柜、曳引机、导向轮、限速器) , 井道部分 (导轨、导轨支架、对重、缓冲器、限速器张紧装置、补偿链、随行电缆、底坑、井道照明) , 层站部分 (层门、呼梯装置、门锁装置、层站开关门装置、层楼显示装置) , 轿厢部分 (轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置、安全窗、导靴、轿内操纵箱、指层灯、通讯报警装置) , 其中机械部分包括:轿厢系统、重量平衡系统、导向系统、曳引系统、门系统、安全保护系统等;而电气部分则由电力拖动系统、电气控制系统组成, 电梯的八大系统如图1所示。

电梯在平常的生活使用过程中, 一般有两种工作情况:升降和维护。用1:1绕绳电梯为例, 电梯的升降工作原理是曳引轮由电动机带动运转, 牵引钢丝绳进行工作。而钢丝绳的两端分别是电梯厢和对重, 当电梯的电动机进行变速转动时, 减速器联动进行曳引, 带动曳引轮运转, 由于曳引轮和钢丝绳相互摩擦, 在两者中间产生足够的牵引力, 从而实现了电梯的升降动作。当电梯在工作中发生故障时进行抢修或是对电梯系统进行定期维护, 称为电梯的维护系统, 从而保证电梯安全良好运行。

2 电梯结构的安全性

人们对电梯的依赖性越来越严重, 作为一种运输工具, 除了给人们生活带来方便的同时, 也对人们的生命财产安全也有着紧密的联系, 因此在安装电梯的时候要高度重视电梯的安全性问题。这几年内, 我国多个地区发生电梯安全事故, 导致人们的生命财产受到损失, 而这些事故中, 常见的事故有冲顶、坠落、蹲底等。如电梯在发生溜梯事故的时候, 电梯会突然不受控制发生下滑, 如果电梯在这种情况下无法减速, 电梯就会坠落到底部, 发生蹲底的情况。而电梯的冲顶是因为电梯在升到顶部的时候动力依旧未撤离, 就会不受控制冲击到井道的顶部。

电梯出现故障的时候不少情况属于制动器故障, 而制动器故障的主要原因是电气和机械两个方面。出现故障的主要原因是长时间使用却很少维修、护理, 导致制动器出现接触不良、粘连情况, 这时候电梯就时好时坏, 加快零件的磨损程度, 最终结果会使制动器的制动效果出现差错, 无法使电梯到达指定位置, 也无法及时完成停止指令。

电梯的机械故障非常好理解, 这是机械都会出现的情况, 大多数因为电梯长时间使用, 内部零件会不断出现磨损与腐蚀, 检查工人没有对零件进行及时维修, 也没有更换新的零件, 这就会导致电梯出现机械故障, 很容易发生电梯事故。

3 机械结构的系统问题

3.1 门系统

这几年发生的坠梯事件屡见不鲜, 每年都会有同样的事情被媒体报道, 这种情况发生的主要原因就是因为电梯的门系统没有设置妥当, 存在着安全隐患。电梯的门系统是电梯制造与安装过程的重中之重, 整个门系统安装工序非常复杂, 是电梯安全运行的保障。门系统是由轿厢门、厅门、开关门、保护装置四部分组成。只要电梯投入使用, 电梯的轿厢门与厅门就必须始终处于关闭, 不仅如此, 厅门还必须的上锁, 人力无法打开, 以免乘客不小心进入井道坠落下去, 出现人员伤亡。

3.2 曳引系统

曳引系统是电梯动力的主要来源, 整个电梯的运动都是由曳引系统提供动力, 为乘客提供方便、快捷的运输服务。作为整个动力系统的核心, 曳引机有多重类型可供选择, 不同高度的楼层, 不同用途的楼层选用的曳引机是不一样的, 应该根据实际情况和周围环境采用合适的曳引机。

3.3 轿厢系统

电梯的轿厢包括轿厢架与轿厢体本身两个部分, 是整个电梯承载货物与客人的主要载体, 所以制造的过程中必须严格、严谨、合理的完成。轿厢架是轿厢系统中的重点, 因为整个运输过程中都依靠轿厢受力, 承载所有的物体重量, 所以轿厢架的质量必须合格。再者就是轿厢体本身, 轿厢体是用来乘坐客人或装载物品的, 主要由顶、门、底、壁四个部分组成, 底部装有防滑措施和重量超载报警系统, 用来限制重量;顶部有维修、照明、安全窗, 电梯发生故障人员被困的时候, 厢内人员可以从安全窗逃离, 也可让工作人员进入其中进行维修;轿壁是用来保护乘客和货物安全的, 防止人员与井道发生碰撞和摩擦。

3.4 导向系统

电梯的导向系统就像是轮船的指引灯, 让电梯始终按照正确的方向上升或下降。导向系统的导轨与电梯运行的稳定性与安全性有着紧密的联系, 一旦电梯系统失灵发生故障, 轿厢就会固定在导轨上, 避免发生坠落现象, 造成人员伤亡。

4 结束语

电梯的合理化设计与人们的生命安全息息相关, 电梯设计得越合理, 电梯的稳定性与安全性就越高。从文章中看, 电梯的设计、制造与安装是非常的复杂, 对技术的要求也非常高, 需要先进的动力系统与开关控制系统等共同组成。现在我国对电梯设计安装这一技术还是不够先进, 在安装的过程中时有瑕疵, 有时候会留下一些安全隐患问题, 所以我们需要对电梯机械设计合理化进行研究, 以便为设计出合理、科学的电梯, 在最大程度上为人们提供方便。

参考文献

[1]帅灿华.浅谈电梯结构及相关问题[J].科技风, 2015.

[2]沈强.电梯的机械结构及其相关问题分析[J].科技创新与应用, 2013 (23) .

塔顶冷凝器的合理化设计 篇9

目前较常用的塔顶冷凝器的设计, 主要有自然回流和强制回流两种, 本文将从工艺流程、设备布置及管道设计方面对这两种不同设计思路分析, 以达到能更合理的布置塔顶冷凝器及相关管道的目的。

1 工艺流程

塔顶冷凝器主要作用是将精馏塔顶部的大量气相介质通过冷媒冷却至液相, 然后通过自然回流或强制回流两种形式将冷凝的液相介质回流至塔器顶部。自然回流是利用塔顶冷凝器与塔器回流口之间的高位差来实现冷凝介质的回流, 主要工艺流程见图1;强制回流是将冷凝后的液相介质收集至回流槽后利用泵输送至塔顶回流口, 主要工艺流程见图2。

1—精馏塔;2—塔顶冷凝器N1—塔顶气相口;N2—回流口

1—精馏塔;2—塔顶冷凝器3—回流泵;4—塔顶回流槽

比较两种工艺流程不难发现, 自然回流因为采用设备本身的位差来推动液相介质回流, 不需要增加塔顶回流槽和回流泵设备, 在工艺上具有能耗低和节省设备投资的优点。

但是, 能否就此下结论说, 塔顶冷凝器采用自然回流的设计形式比强制回流更先进实用呢?对此, 我们需要对不同回流方式的设备布置进行更进一部的分析。

2 设备布置

对于两种不同的工艺流程, 我们需要分别采用不同的设备布置形式。自然回流, 由于其利用位差来输送冷凝的液相介质回流, 因此塔顶冷凝器的布置标高必然要高于精馏塔顶部标高, 否则无法产生足够的输送动力;强制回流, 由于其采用泵提供输送动力来使冷凝的液相介质回流, 因此塔顶冷凝器的布置标高只需高于塔顶回流罐及回流泵, 可以低于精馏塔顶部标高, 放置于建构筑物任意位置。

比较两种工艺流程塔顶冷凝器的设备布置, 不难发现, 采用自然回流时塔顶冷凝器的支撑高度会远高于强制回流的塔顶冷凝器, 要支撑高标高的塔顶冷凝器, 需要搭建相应的建构筑物来支撑, 必然会带来相应的土建投资费用的增加。

同时, 由于塔顶冷凝器在较高位置布置, 也会导致其冷媒的输送压力比采用强制回流时要求更高;如果采用循环水做为冷媒, 由于塔顶出口气相介质的流量较大, 其相变冷凝时放出的热量, 需要通过更多大量的循环水通过温升来带走, 相比于冷凝后的液相介质流量, 循环水的使用量会远大于它, 因此, 通过高位差节省的塔顶回流泵输送动力, 会远小于因高位差而增加的循环水泵输送动力, 反而在能耗得不偿失。

因此, 要结合本装置精馏塔及建构筑物规格来确定合适的塔顶冷凝器布置及相关的工艺流程, 才能达到最合理化设计, 降低能耗和投资。同时为保证精馏塔与塔顶冷凝器的安全稳定运行, 还需进行合理的管道设计。

3 管道设计

由于精馏塔和塔顶冷凝器之间连接的气相介质管道往往是较大口径 (DN≥350) 的压力管道, 且操作温度往往会高于100℃, 因此对于此类管道设计需要注意整个管道的柔性及支撑。

3.1 自然回流管道设计

对于采用自然回流工艺的塔顶冷凝器气相管道设计, 注意事项如下。

(1) 由于塔顶冷凝器布置布置在精馏塔顶正上方、且管径大、温度较高, 应采用尽量短的管道连接, 且管道走向采用“步步高”形式, 不宜出现袋型管。

(2) 气相管道上的安全阀, 应设置于管道顶部, 靠近楼板处, 易于支撑出口管和安全阀的安装、维护。

(3) 由于塔器自身高度较高, 在操作温度下具有较大的热膨胀位移, 应根据位移大小在靠近塔顶气相出口N1处设置合适的膨胀节。

3.2 强制回流管道设计

对于采用强制回流工艺的塔顶冷凝器气相管道设计, 注意事项如下。

(1) 由于塔顶冷凝器布置在低于塔顶的位置, 往往在建构筑物上放置, 气相管道应尽量靠近塔布置, 采用尽量短的管道连接, 且管道走向采用“步步低”形式, 不宜出现袋型管。

(2) 气相管道上排放至大气的安全阀宜安装在塔顶部人孔下的第一层平台上, 以便与支撑出口管道和利用塔顶吊柱安装维护安全阀。

(3) 气相管道上排放至密闭系统的安全阀宜安装在靠近建构筑物楼板处, 易于支撑出口管和安全阀的安装、维护, 且能减少出口管管程, 降低管道压损。

(4) 为保护塔顶出口N1, 应在塔顶部人孔下的第一层平台上设置固定承重架。

(5) 沿塔壁敷设自塔顶向下的垂直管道, 若垂直荷载较大时, 为降低第一层平台生根点塔体的局部应力, 宜在其下方平台处设置弹簧架来分担垂直管道的荷载。

(6) 为保证管道及相连管口的稳定性, 需在垂直管道上间隔一定距离后设置合适的导向架。

4 结论

针对塔顶冷凝器的两种设计形式, 通过对工艺流程、设备布置及管道设计进行全面分析, 以便更合理的对塔顶冷凝器和精馏塔进行设计。塔顶冷凝器的合理化设计应充分考虑整个装置的设备及建构筑物情况, 因地制宜, 选用合理的工艺流程, 并针对不同工艺流程采用合适的设备布置及相关的管道设计形式, 这样才能使精馏塔达到稳定运行、能耗降低、投资节省的目的。

摘要：在石油化工领域, 精馏塔与塔顶冷凝器联用是比较常见的工艺装置组合, 对其设备布置及相关管道进行合理化设计, 能较好的提高整个装置的经济性和稳定性。本文介绍了精馏塔与塔顶冷凝器联用时采用的自然回流和强制回流两种不同工艺流程, 并针对两种工艺流程分别提出了合理的设备布置及管道设计分析。

关键词：精馏塔,塔顶冷凝器,设备布置,管道设计

参考文献

[1]张德姜, 赵勇.石油化工工艺管道设计与安装 (第二版) [M].北京:中国石化出版社, 2007

[2]吴德荣, 汪镇安等.化工工艺设计手册 (第四版) [M].北京:化学工业出版社, 2009

基于数理化评价的色彩智能设计 篇10

关键词：数理化评价,色彩设计,色彩心理学,遗传算法

面对二十一世纪各种新材料的开发,科学技术的飞速发展,人们消费心理的不断变化,对一般性的生活需求品已趋于饱和,更多的需求是在心理上和精神上的。而色彩是这一需求的首选,因此色彩设计的CAD吸引了众多国内外学者从各个方面对其进行研究,取得了很多有益的成果。尽管色彩设计理论和方法形成了一定的体系,但其大部分基于形象思维,许多描述是感性的、模糊的,数理基础较差,很难模型化,这是阻碍计算机辅助色彩设计发展的重要原因。本文引入色彩调和的美度公式进行色彩方案评价函数设计,从而实现色彩方案的数理化评价。

1评价函数设计

用数理方法解释色彩调和的本质,把数理化的工程手段应用于色彩调和,对色彩方案的优劣进行数理化的评价,提出色彩调和的美度计算公式,借以评价色彩调和的美度。

由色彩知识可知色彩与其临近色的色距越大越突出,因而本文对设计方案进行实用性评价时即以用户要求突出的重要色区与其各临近色区的色距之平均值来设计,以下是其求解过程:

步骤1:根据用户要求确定是否有需要突出的重要色区,如果有的话获取设计方案中重要色区的RGB值(用(R0,G0,B0)来表示)及其相临色区的RGB值(分别用(R1,G1,B1),(R2,G2,B2)…等来表示)。

步骤2:计算重要色区与第i个相临色区的色距Di,公式如下:

步骤3:计算主色与其临近色的平均色距值用D表示,由下面的公式(5)求得

网页色彩设计方案中对特殊色彩的符合参数用E来表示,具体的含意就是色彩设计方案中各色区的平均值(R,G,B)与特殊色彩的色值(R0,G0,B0)差相对特殊色彩的色彩值的比例关系。对它的求解公式如下:

显然上述两个实用性指标有一定的矛盾性,因为当E值大时,既各色区对特殊色彩的符合度都较高时,各色区将趋于同色,也就不能很好的突出重要色区了。因此把对特殊色彩要求的符合度和对色彩设计方案的重要区域的着色是否得到突出进行综合考虑作为色彩设计方案的实用性参数U。

其中的P1是依据用户自己对特殊色彩及对重要色区得到突出两个要求权衡考虑由用户自己设置的。

最后,综合考虑色彩设计的美度及其实用性,根据不同用户对两者的侧重不同,系统须由用户设定一个色彩的实用性比重P,从而得到色彩设计方案的评价函数f由下面的公式(8)求得:

2色彩智能设计

以上述的数理化评价方法为基础,本文运用了遗传算法来进行色彩的智能设计。

遗传算法是一种基于生物自然选择和遗传机理的随机搜索优化算法。但它不是简单的随机比较搜索,而是通过对染色体的评价和对染色体中基因的作用,有效地利用已有信息来指导搜索有希望改善优化质量的状态。

有了上述的数理化评价方法为基础,可以把上述的数理化评价函数直接转换成个体的适应度函数,使得遗传算法的进化过程不再需要人为的参与,从而实现了智能化的设计过程,也充分发挥了遗传算法的优势。

2.1初始解的产生

色彩千变万化,我们平时所看到的白色光,经过分析在色带上可以看到,它事实上包括红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七色。各颜色间自然过渡,其中,红、黄、蓝是三原色。三原色通过不同比例的混合可以得到各种颜色。色彩与人的心理感觉和情绪也有一定的关系,根据实验心理学家的研究,虽然色彩引起的复杂感情是因人而异的,但由于人类生理构造和生活环境等方面存在着共性,因此在色彩的心理方面,也存在着共同的感情,这种共性成为了色彩设计的一个指导思想。如表1是一些典型色彩的情感对应关系。

色彩设计的情感意识主要通过色彩方案的主色来表达,而一般来说色彩设计都会首先确定一个主色,它是色彩设计里最重要的一环,因为这将决定整个色彩设计的主题。把色彩代表的情感意识的关键词及RGB值通过一个二元组进行对应,并把它存进色彩情感数据库。以此为基础,在设计过程中只要在色彩情感数据库中找到与设计者的情感表达愿望想符的色彩值便可得到色彩设计的主色。

在主色确定之后,对于非主色进行选择时主要考虑的是其与主色的协调设计。在进行色彩非主色的设计时,只要按照在色立体中垂直、内面、斜内面、圆周、斜横内面、螺旋、椭圆等七种几何关系进行选色一般可获得协调的色彩。因此在色彩设计方案主色调确定之后,对初始解中非主色的选择就可以依据这七种调和关系来获得。

为了得到遗传算法优化所需足够大的初始解群,同时满足各初始解中主色对于设计情感的表达功能及非主色与主色的协调设计。本文在得到一个初始解后,为了得到其它初始解,将在其基础上获得先随机产生主色调,在随机的过程中尽量保持其色相不变,故而采用按照一个区域内的随机数来同步的改变其主色的RGB值。图1是初始种群产生的流程图。

2.2遗传算子优化求解

得到色彩设计初始解后,分别运用遗传算法中的选择、交叉、变异算子对其进行优化求解。在本文中选择操作采用比例选择,即选择概率正比于个体的适应度,这就意味着适应度高的个体在下一代中复制自身的概率大,从而提高了种群的平均适应度;交叉操作通过交换两父代个体的有效模式,从而有助于产生优良个体;变异操作通过随机改变个体中某些基因而产生新个体,有助于增加种群的多样性,尽可能的搜索解空间,避免早熟收敛。

依据以上操作,本文运用遗传算法基于数理化评价的色彩智能设计过程如图2所示的设计流程图。

3结论

由上可见,用本文方法设计后的设计方案色彩协调,重点突出,既达到了人们对色彩方案的审美要求,又充分体现了实用性,从而充分说明了本文设计方法的有效性。同时由于本文遗传算法设计过程无需人为参与,在设计效率上也远高于以往方法。

参考文献

[1]蔡波,陆长德,余隋怀,等.计算机辅助色彩设计系统的构造方法研究[J].西北工业大学学报,2000,18(3):48-490

[2]张玲莉,鲁东明,潘云鹤.计算机辅助色彩协调设计系统[J].计算机工程,1999,25(10):77-79

试试分子有理化 篇11

一、 初步体验

学习圆锥曲线有关知识时，推导标准方程是一个较为繁琐的过程.其实，如果你知道分子有理化，问题就好办多啦.

T：同学们，如果要对方程式①：+=2a进行化简，通常的思路是怎样的？

S1：两边平方.

S2：先移项再平方，这样更方便.

T：对.以上思路总体可以进行，但看上去还是比较麻烦.请同学们探究一下，有没有更简捷的化简思路呢？

S3：老师，我有思路了！

T：请你说说看.

S3：可以在①式两边同时乘以-，得（x+c）2+y2-[（x-c）2+y2]=2a（-)，所以4xc=2a（-），即-=.②

①+②，得=a+x，再往下化简就可以了.

T：你是怎么想到这样处理的？

S3：我看到有两个根式相加，就想，要再有这两个根式相减就好了，试了一试，碰巧成功了.

T：太好了.其实你这不是碰巧，你所用的方法恰恰是我们数学化简过程中的一种常用方法——分子有理化.

改用分子有理化的写法如下：由①式得=2a，即=2a，与②式等价.

怎么样？比教材处理有趣多了吧.

给你个机会试试：学习“双曲线的渐近线”有关内容时，要证明当x→+∞时，d=x-→0.如何借助分子有理化达到目的？

提示：d=x-•=，从而易得当x→+∞时，d=x-→0.

二、 进步应用

例1 求证：f（x）=为定义域上的单调减函数.

证明 f（x）的定义域为（-∞，3]，设x1，x2∈（-∞，3]，且x1＜x2，则f（x1）-f（x2）=-==.

由x2-x1＞0，+＞0，得f（x1）-f（x2）＞0，即f（x1）＞f（x2），所以f（x）为定义域上的调减函数.

例2 若a＞0，a≠1，f（x）为偶函数，则函数g（x）=

f（x）•loga（x+）的图像关于______对称.

解析 解本题的关键在于判定函数h（x）=loga（x+）的性质.

由-x+=，得h（-x）=loga（-x+）=loga=-h（x），所以g（-x）=-g（x），故g（x）为奇函数，图像关于原点对称.

例3 已知数列{an}满足a1=a（a＞2），an+1=，n∈N*.求证：an+1＜an.

解析 由题意，an+1-an=-（b≥2），得an+1-an=（n≥2），即an+1-an=（n≥2）.

可知当n≥2时，an+1-an与an-an-1同号，从而与a2-a1同号.

而a2-a1=-a==，由a＞2，知2+a-a2=（2-a）（1+a）＜0，得a2-a1＜0，从而有an+1＜an.

1. 求函数y=-的值域.

2. 已知：f （x）=，求证：|f （a）-f （b）|≤|a-b|.

3. 根据定义求函数y=x的导数.

1. （0，2]. 2. 略.

3. Δy=（x+Δx）-x

=

谈建筑项目设计合理化过程管理 篇12

以上三种设计过程理论 (途径) 是可以独立, 也是可以结合的。例如, 我国政府历来提倡在建筑设计中, 要贯彻“适用、经济、 (可能条件下照顾) 美观”的方针, 这就是规范性的准则;在这一规范性准则的前提下, 我们可以引用本质性理论去区别对待不同的建筑课题 (如盈利性、非盈利性、半盈利性项目等) , 相当于方法学中if-then (假如一然后) 的程序;而在一些尚无明确规律可循的问题中, 又可采取程序性理论所提出的一些方法。三者结合使用, 应可取得更好效果。

1 合理设计程序

在一项设计操作之前, 设计人总要先把自己在这一操作中所需要的工具聚集在一齐, 例如:笔、墨、纸、丁字尺、圆规、计算器、电脑、绘图仪等等;同一原理, 在一项设计解题之前, 设计人也可以把这一解题过程中所需要的设计方法组合在一起, 组成个人化的方法集合, 其工作过程可以如下:

首先, 确定本项目的性质 (盈利性、非盈利性或半盈利性) , 从而确定在设计三大效益 (经济、社会、环境效益) 中, 何者应处于主导地位。其次, 在掌握本项目所处的自然环境及人文条件的基础上, 确定它的设计应当表达何种文化意义以及它与周围环境及建筑的关系 (主导型、顺从型、对比型……) 。

以上二者, 属于定义问题的阶段, 在这第一步的基础上, 才能开始对设计任务书进行细分析, 也就是深化定义的分阶段。

在设计任务书的细分析中, 重要的是对需要 (面积、功能、质量) 及可能 (投资、能源、土地、材料等) 的分析, 然后掌握;在总费用中, 第一层次费用与第二层次费用的大概比重;根据以往工程的经验, 判定第一层次的费用能否满足本项目对安全度的要求, 使它能合理地承担经常性及某些可预计到的突发性的荷载或冲击;在满足第一层次要求之后, 探讨剩余的第二层次费用应当如何达到一定的设计效益。

例如, 在盈利性项目中, 首先要满足该项目经济 (财务) 效益的要求, 同时保证不损害或改善社会及环境条件;又如, 在非盈利性项目中, 首先要满足该项目最佳的社会效益, 同时实现必要的经济 (按全寿命费用计) 及环境效益。

在半盈利性项目中, 应根据项目的具体内容, 达到较好的经济、社会及环境效益。

在对任务书的分析中, 如认定设计任务书中提出的需要与可能之间, 不存在不可逾越的困难时, 设计的第一阶段, 即定义问题的阶段, 即可暂时告一段落, 而进入构思方案的第二阶段。应当提出, 在这里如果遇到一些困难, 但设计师认为可以在后面阶段中设法解决的, 仍可以继续进行, 到后阶段确实发现无可解决时, 再回到第一阶段, 重新定义问题。有的建筑师, 如C·Pelli就认为, 任务与投资之间的矛盾, 是对建筑师才能的一个极好的挑战。

人们通常认为, 设计构思属于一种创作思维, 它有区别于寻常的逻辑与形象思维。对于创作思维, 已有不少论著进行探讨。一个设计人很难在一种完全对答案没有预感的“无答案环境”中进行思维。“一个设计人, 天才也好, 非天才也好, 总是通过自己的实践、观察、生活经验等等积累了大量的片断记忆, 或者说积累了我们前面所称的“原型库”。在问题的定义阶段, 这些记忆中的“原型”自然地会涌现出来。一个人的经验越丰富, 见识越广泛, 原型库也越饱满, 构思也越是多样。

到了构思方案阶段, 设计人的创作思维不论其如何复杂及高超, 总脱离不了某种基本原型的选择, 并在这一基本原型的基础上, 加以加工改造, 形成适合本项目的设计方案。与原型加工改造的同时, 还不断进行个人的或集体的反馈, 例如通过功能分析来评价平面与空间布局, 通过经济分析来制订设计效益, 通过征询其他人的意见来评论造型的美观, 同时也判断是否有效地传递了意义的信息等等。这种原型加工一评价反馈的过程反复进行, 直至相对满意为止。

2 合理化管理过程的基本步骤

综上所述, 可得出下列结论:

2.1 合理化的设计过程, 必需经过:定义—构思—优化—实现等四个基本步骤;

2.2 在以上四步中, 定义是基础, 构思是核心, 应当把设计者的主要精力放在这两步上;

2.3 定义不能局限于业主提出的设计任务书中的要求, 设计人需要从业主、社会、用户、历史的要求, 在设计前期明确提出本设计课题的综合定义, 如Aalto所说的, 让它们“沉入”自己的无意识之中;

2.4 设计的定义阶段, 可以分“初定义”与“深化定义”两个分阶段。在定义阶段的第一步, 只是明确任务的性质及本质要求, 而在深化的第二步, 则需要根据任务的性质, 判定在需要与可能之间存在的矛盾以及解决此类矛盾的可能性;

2.5 设计问题的定义过程中, 可根据问题的性质 (确定性、非确定性或狡猾性) , 用规范性、实证性或程序性的理论方法分别予以处理;

2.6 设计构思是使设计定义得到实体化的过程, 构思过程的实质就是选择设计原型并对原型进行加工和转换。在这里, “天才的闪光”是重要的, 但是一个成功的创作者总是通过自身长期观察和生活经验、实践经验所积累的大量片断记忆所构成的原型库中取得自己灵感, 形成最初的构思方案;

2.7 在最初构思的基础上, 设计的第三、四步:即优化与实现是反复进行的。在这里, 需要运用多种符合问题性质的评价反馈方法。

3 结论

在我国条件下, 设计任务可以按盈利性、非盈利性和半盈利性进行分类, 然后确定实现三大设计效益的重点目标, 配置相应的设计及评价的“方法模块”。设计的合理化, 应当以不妨碍创作的个人化为前提。任何方法学体系都不应是僵化的、固定的、单一的, 而应当是灵活的、弹性的、多样的, 可以像设计工具一样, 由设计人根据问题的性质, 把各种“方法模块”加以组合运用。

摘要：建筑项目设计管理设计的合理化, 应当以不妨碍创作的个人化为前提。任何方法学体系都不应是僵化的、固定的、单一的, 而应当是灵活的、弹性的、多样的, 可以像设计工具一样, 由设计人根据问题的性质, 把各种“方法模块”加以组合运用。

关键词：建筑项目,设计管理,合理化,过程管理

参考文献

[1]王振中, 等.建筑项目工程监理[M].北京:通信建设监理工程师培训教材编写组, 2002.