设计方法大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇设计方法范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

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摘 要：IDEO作为全球十大创意公司之一，应用以人为本的「设计思考，为全世界的领导企业以及政府、教育、健康等社会部门，驱动创新和成长。它的「设计思考所拥有的三大准则的考验、三大探索的过程以及成功的三要素是未来设计师所必须面对以及思考的。

关键词：IDEO；设计思考；创新；商业

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1672-8122（2014）05-0118-02

一、IDEO

作为全球十大创意公司之一的IDEO，成立于1991年，是由一群斯坦福大学毕业生所创立的。1991年由大卫凯利设计公司（David Kelley Design）与ID Two设计公司以及Matrix产品设计公司共同组成。多年来，IDEO强调设计创新，以站在人的立场上来制造产品。其客户遍布在全世界，且多有一些知名厂商：如BMW汽车，NIKE，3M，飞利浦等等。IDEO以其精确的设计水准，在商场上奔走30余年，成功设计并开发了诸多已成为行业标准的创新产品，其中包括苹果电脑的第一个鼠标器――滑鼠；以及世界上第一台笔记本电脑――GRID电脑；掌上型电脑（开创了掌上电脑的先河，引领了新的市场）；宝丽来的Zyliss厨房用具以及欧乐B的软柄儿童牙刷等等。

1991年，IDEO即连续14年获得了《商业周刊》的产品设计大奖。19次荣获Red Dot设计概念奖以及超过15次的IF Hanover设计大奖。2001年，其创始人David Kelley和IDEO因在产品设计方面的突出成绩，荣获纽约国立设计博物馆授予的国家设计奖。2005和2006年IDEO连续被波士顿咨询协会评为全世界最富创新精神的20家公司之一，其中前十名最富创新精神的公司里有一半是IDEO的合作商。如今，拥有500设计精英的IDEO，以设计帮助客户提供品牌体验，是全球领先的商业创新咨询机构。他们帮助远见卓识的商业领导者探讨核心问题，开创价值新领地。同时，他们设计有意义的产品，锻造品牌策略，开发数字体验。身为世界顶尖创意公司的掌门人，Tim Brown是《财星》百大企业不可或缺的顾问。他服务的客户遍及各产业，包括苹果电脑、微软、百事、梅约诊所和Steelcase家具等。也是协助贫困民众的聪明人基金会董事成员。布朗是工业设计出身，曾经多次获得设计大奖。他的作品曾在纽约现代博物馆、东京AXIS艺廊、伦敦设计博物馆展出。他于2008年，在《哈佛商业评论》的文章中讲到：“像设计师一样思考，不只能改变开发产品、服务与流程的做法，甚至能改变构思策略的方式。他应用以人为中心的设计思考为全世界的领导企业以及政府、教育等部门，驱动创新和成长。他一贯认为，比起打造外形酷炫的小玩意，设计更应该跳出设计师受限的小圈子，以解决问题为准则，走进市井小民的生活，他呼吁设计师们必须将视野转移到区域性、合作性与参与性的「设计思考之上。

二、IDEO的「设计思考

1.「设计思考的三大准则。“科技是设计思考之本，讲求「感性科技；人性是设计思考之始，注重「人性设计；文化是设计思考之源，追求「文化创意。因此，现代的设计师必须融合「感性设计与「人性设计的设计思考，营造一个具有「文化创意的人性化的组织与生活环境[1，2]。诚如Tim Brown所讲，「设计思考是以人为本的过程。「设计思考的三大准则是可行性（feasibility）、延续性（viability）与需求性（desirability）。“可行性，在可预见的未来，有可能实现功能；延续性，有可能成为可持续商业模式中的一部分；需求性，对人们来说是有意义的。”即技术的可行性、商业的延续性以及人的需求性。设计师创造了世界所需要的东西，通常是他们自己所需要的东西，本质上就是通过满足人们的需求来获得真正的创意空间。技术在这里应当如何呈现，可以创造怎样的价值，以及这种价值在商业的延续性。不同的创新手段在这个空间体现不同，传统的研发技术，就是通过这种科技手段来实现的。首先创造发明了新技术，为满足人们的需求，利用这些技术来谋利。许多传统的商业咨询和商业创新就是通过这种方式实现的。

如今，该如何创新，设计师首先应该在商业的延续性以及技术的可行性基础之上着重考虑用户的需求即以人为中心来解决问题。另一方面，也就是不容忽视的地方是这个图中相交的地方。如果说用户的需求性与商业的延续性以及科技的可行性这三个条件下产生创新的话，那么用户的需求与商业的延续性相交产生什么？商业的延续性与科技的可行性相交会产生什么？用户的需求与科技的可行性相交会产生什么？这两两相重叠时所体现出来的创新，恰恰是设计师需要完成的部分。

例如技术与人重叠的部分代表着功能创新（Functional innovation），是技术与人类的协调发展。这里的功能可以理解为产品功能。产品功能有着物质功能与精神功能之分。物质功能通常指技术、实用与环境功能。其中，技术功能一般强调的是性能、可靠性与安全性；实用功能强调的是其操作性与宜人性以及效能；环境功能中强调人工自然与生存方式。精神功能通常指审美、象征和教育功能。审美功能中强调造型美与技术美；象征那功能中强调集团、地位、意义与个人象征；教育功能中强调陶冶情操与影响思想。这些都是功能创新所需要关注的重要环节，也是工业设计团队真正需要实现的。工业设计作为一种赋予技术使用价值和吸引力的工艺，其本质也在于协调技术和人类。

在商业和人类重叠的这一部分中，包含营销创新（Marketing innovation）、品牌创新（Brand innovation）、以及一些其他的设计方式。这是广告人需要做的，我们称之为情感创新（Emotional innovation）。在商业与人类的交集中，尤为凸显的就是情感化创新，体现在设计中可以归纳为形态的情感化设计创新、风格的情感化设计创新以及特质的情感化设计创新。Norman在他的著作《情感化设计》中指出，情感化设计需要在三中水平上寻找平衡：本能水平的设计――外形；行为水平的设计――使用的乐趣和效率；反思水平的设计――自我形象、个人满意、记忆。还有商业和技术重叠的部分，这里产生的是工艺创新（Process innovation）。更进一步说，这跟设计师们以往做的那些事情不一样，而且会越来越重要。最中间的重叠部分就是「设计思考，也可以说是一种体验式创新。“从日用品到商品，到服务，再到体验，与体验世界方式的根本转变吻合，从主要考虑功能，转变为主要考虑产品与服务所带来的情感体验。[2]”此外，还有一些手段（Tools）、工艺（processes）、人（roles）和环境（Environment）因素的支持。台湾政大科技管理研究所的李仁芳教授曾指出：“「设计思考远远超乎我们以往所认知的美学与风格课题。它其实更代表一种对实验的开放精神，对说故事的热爱，对异质性成员编组合作的需求，以及用手思考，强调原型实作的直觉――它是用简洁纯熟的技巧去建造、制作和沟通复杂构想的整套体系的做事方法。真正的设计思考家，不只是「做设计，他们更是「活在设计里。[1]”

2.「设计思考的三大探索过程。「设计思考的三大探索过程分别是：发想（Inspiration）、构思（Ideation）、执行（Implementation）。「设计思考的发想本质是生活化的，指的是刺激你寻找解决方案的机会与需求。发想也可以说是灵感，然而灵感的获得并非易事。我们很难从抽象中获取灵感，除非有着敏锐的洞察力。对周围世界的探索，对新事物的详细观察，使我们产生敏锐的洞察力。「设计思考的构思过程是专业化的，指的是想法的催生、发展和验证。「设计思考的执行成果则是普遍化的，指的是从研究室通往市场的步骤。布朗用很生动的话语来解释了这个过程：“首先是如何获得启发，也就是你的想法和创意从哪里来，为此你需要走出办公室，直接观察用户和世界，提出问题并获得洞察；然后是如何产生想法和创意，为此你需要用到头脑风暴、搭建模型等方法来表达和引导想法；最后是如何执行创意，为此你需要进行制作和开发，讲出一个好故事，为推向市场作准备。[3]”

3.「设计思考的三要素。除此之外，洞见（insight）、观察（observation）与同理心（empathy）是设计思考成功的三要素，在设计思考过程中，扮演极重要的角色。洞见（insight）指的是未来的设计师将扮演科技的诠释者。即需要分析人和产品的关系，并进而推展到分析人和人之间的关系。观察（observation）是人性的引领者，即看人们不做的，听人们不说的。有时，为了达到目的，需要通过不同的方式生活、思考以及对极端人群进行深入观察。同理心（empathy）是感性的创造者与品位的营造者。强调设身处地、感同深受。通过人性设计，营造一个人性化的组织与环境。

三、小 结

IDEO作为世界顶级的商业创新咨询公司，将以人为本的「设计思考运用于设计创新之中。同时，在工作中不只局限于某一产品的外形美观或者功能的合理性，还帮助企业在技术的可行性、商业的延续性以及人的需求性之中寻找到平衡。由这个脉络重新思考，设计的时代意义，不只是让人迷恋的风格，审美，而是给予人心振奋的生活改变。

参考文献：

1 （英）提姆・布朗（Tim Brown）著.吴莉君译.设计思考改造世界[M].联经出版事业股份有限公司，2010.

2 （英）提姆・布朗（Tim Brown）著.侯婷译.设计改变一切[M].万卷出版公司，2011.

3 黄晨岚.IDEO蒂姆・布朗：设计以人为本[J/OL].环球企业家， 2011-10-10.

篇（2）

    在确定研究方法时，需要对以下四个方面的问题综合加以考虑：

（1）研究被试的取样方法（明确研究的总体、样本的大小、取样的手段等）；

（2）研究的控制方法（操纵、控制变量的方式，实验处理，仪器的配备和程序的安排等）；

篇（3）

自2010年研究生入学以来，便一直和导师在做与手持IT设备相关的一些研究和一些实际项目。这是一个前景非常广阔的领域。在这些研究过程中，我感觉到随着手持IT移动端功能模块的不断叠加，导致产品的可用性和人机交互性有所降低。而未来随着移动技术的不断发展，突破以产品功能为主而忽略人机的局面，着重于功能的丰富性和用户体验之间的高度契合将成为手持IT产品的一大重要课题。

纸张的消费随着互联网的飞速发展，每年已成倍的速度在增长。随之打印机的销量也在飞速的增加。这些结果预示着打印机并不会随之而消亡，而会发展的越来越迅猛，应用领域也越来越广泛。手持打印标签机，即属于打印机系统下面的一个分支，也可以说是一种满足特殊需求的手持移动端。在标签机的早期阶段，随着工业时代生产力的极大发展，仓库，工厂，商场，办公室等越来越多的地方需要各种类型的标签。传统意义上的打印机一般用于办公室和家庭，需要与计算机连接，体积庞大不便于携带，无法满足大部分用户。

在手持标签打印机的整个操作流程中，由于需要通过手对其进行携带，把持，操作，同时需要频繁通过使用者读取，输入来对其有关的信息进行处理，所以其人机形态和操作界面的布局设计涉及到了更多复杂的交互方式和交互因素。另一方面其中有很多本想为用户提供更多便利的先进技术、功能完备的新产品却因设计师与使用者所在文化、社会、知识等的差异的影响，让使用者有些措手不及，面对操作复杂、功能强大的新鲜事物感到生理和心理的疲惫，对此，一套合理的设计方法势在必行。（图1）

图1

用户体验要求就是指用户在使用和操作产品时的行为，包括用户的需求、目标和偏好。设计师需要发现这些并为其设计。在此之间设计师需要对产品使用者进行详细的调查，调查的方式i包括问卷的形式、用户访谈、用户行为观察等。其次对问卷问题进行筛选和总结，这就需要设计师能够准确的把握住用户的心理特征，要知道什么样的问题是使用者所关心的。最后对问卷结果再一次进行归纳总结，得出一个能够代表大多数用户需求的合集，我们称其为用户模型。以手持标签打印机问卷调查为例，特别围绕手持标签打印机的人机工程学、可用性、美学、等三个方面设计调查问题。

1.人机工程学方面的问题：

* 在使用手持标签打印机时，您最在意的是哪些方面？

* 在操作手持标签打印机时，你觉得哪些区域对于舒适度更加敏感？

* 在操手持标签打印机时，你觉得会产生哪些不舒适感？

* 您认为影响手持标签打印机的操作方式是什么？

2.可用性的问题

* 您习惯操作方式是什么？

* 您认为标签打印机的操作按键应该在视觉的正面还是在侧面？

* 您认为现有手持标签打印机的按键会不会因为过于小而难以操作？

3.美学因素

* 您更看重是手持标签打印机的外观，品牌还是功能。

* 您认为手持标签打印机的造型对您的工作心情有影响吗？

* 您希望手持标签打印机的外观造型趋向于曲线修长型还是方正硬朗型？

您希望手持标签打印机的按键形状是什么样的？

通过分析资料建立用户模型，主要包括用户对使用方式、对按键改进方面、外观审美方面、情感价值、用户思维模型。从标签打印机的手持方式，操作方式和美学因素上所得到的结论是：第一，用户需求手持操作要达到一定的舒适度，手与打印机的契合度要适中以及标签打印机对使用者手部位置的压力要分布均匀。操作方式上用户要求在操作按键上做人性化处理，包括按键大小、按键的排布方式等。美学因素上用户对于打印机的外观造型需求：简洁统一、需要与用户的情感联系起来等要求。

产品的可用性要求ii是指产品对用户来说有效、易学、好记及令人满意的程度，即用户能否用产品完成他的任务，效率如何，主观感受怎样。如何更快的让用户在生理和心理上接受产品，即产品的生理接受性与心理接受性。这就需要设计师对产品的特征要求足够了解。通过文献资料等理论作为设计依据对产品进行初步的概念设计。我们称其为概念模型。最后通过概念模型与用户模型相结合最终形成用户心智模型iii。在对其进行产品的方案设计。对最终设计出的用户心智模型做设计评价。

通过对标签打印机手持方式设计的人机交互研究出发，通过对IT产品特点进行用户问卷调查，数据整理和统计建立了手持标签打印机的用户模型和基于用户心智模型的手持标签打印机的交互设计方法。并运用其方法对实践进行指导，评价，总结。

注释：

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传统的模具设计是二维平面绘图设计，很大程度上依赖于设计者的经验，设计和制造都是属于黑匣子工作，是一个费时、费力的串行工程。而计算机科学和软件技术的发展，可以帮助设计者克服传统方法无法避免的困难，由二维设计转变为三维参数化设计，通过利用软件的模拟功能进行成型模拟，在设计阶段就可以发现设计是否合理，设计与制造是并行工程，节省工时、缩短周期、降低成本。因此，企业要求模具设计人员除了具有模具设计的基础理论知识和经验外，还必须将CAD/CAE/CAM技术应用于模具设计中，才能符合企业的发展，才能使企业具有较强的竞争力。《现代模具设计方法》正是为了适应社会对模具设计人才的需要而开设的一门前沿性课程，是一门多学科、综合性很强的应用型新课程，目的是让学生掌握和了解模具设计的前沿技术，适应企业的发展需要。由于开设时间比较短，本课程的教学内容、教学方法、教学手段正处于一个探索的阶段。为了提高教学质量，改善教学效果，培养适应21世纪的具有创新思维模具技术人才，本课程的理论教学与实践教学需要进行不的完善和整合。

一、现代模具设计方法课程的定位

进入21世纪，在经济全球化的新形势下，随着CAD/CAE/CAM/CAPP技术的迅猛发展和在模具行业中的日益广泛的应用，给模具工业带来了巨大的变革。目前在我国模具工业生产的第一线，反映出缺少高素质技术应用型人才，从而导致产业创新能力不强，先进模具设计与制造技术应用不普及，模具产品的商品化率、标准化率不高等现象。这是因为模具工业现今已成为制造业中产品需求量增加最快和科技含量增长最快的行业。不论是各类模具的设计，还是各种模具制造，都是高精度设备的操作与计算机技术应用的集合，都大量需要技术应用型专业人才。国外先进制造技术发达的国家早在70年代就可开始利用计算机进行模具的设计，发展至今，许多国家都推出了自己比较成熟的模具设计软件，如美国PTC公司的Pro/E，EDS公司的UG-Ⅱ，SOLIDWORKS公司的SOLIDWORKS软件，以色列的CIMATORON软件等，这些软件在各自国家的汽车、飞机行业中有着非常广泛的应用。我国现代模具制造起步较晚，仅仅是在90年代，才有部分院校和大型企业进行相关的研究，并陆续推出了一些比较成熟的软件，如北京航空航天大学软件工程研究所的CAXA软件，华中科技大学的模具技术重点实验室的注塑模HSC311软件等。特别是近几年随着CAD/CAE/CAM技术的快速发展，我国许多企业引进了国外的一些模具设计软件、模具模拟软件，因此今后的模具设计和制造必然走三维化、无图纸化的道路。

因此21世纪模具专业毕业生除必须具备政治和人文科学的基本素质外，还必须具备一些专业特色：1.具备宽口径的知识能力结构。模具设计人员除了要掌握模具结构的工艺设计外，还必须具备模具结构的制造、模具材料的性能、金属材料或塑料材料的成型工艺特性等知识。2.具有较强的实践动手能力。学生不仅具备扎实的理论基础知识还应有较强的实际动手能力，不仅能将整个设计思维体现在图纸上面，还能将其具体化、实物化；不仅能设计模具，还能针对具体问题进行分析并提出解决方案。3.具有现代制造技术的应用能力。传统的设计制造思维方法在计算机的帮助下发生了很大的变化，只有熟练应用各种专业软件和数控加工手段，才能真正掌握现代模具设计方法和先进制造技术，从而成为名副其实的模具设计大师。

现代模具设计方法课程的定位是以培养具有创新能力的人才为指导思想，以培养工程实用型人才为根本目标，通过现代模具设计方法课程的教学，让学生了解并能初步掌握现代模具设计的新理念、新方法，使学生适应21世纪先进制造技术发展的需要，满足我国的工程实用型人才紧缺，促进我国高新模具人才培养的目的。

二、现代模具设计方法课程理论教学内容的设计

由于现代模具设计方法课程是一门新型的前沿性课程，还没有一本很好的教材作为依托，因此任课教师对该门课程的理论教学内容的确定还处于一个探索的阶段。因此为了让学生真正掌握现代模具设计方法的核心技术，而不仅仅是学会某种CAD/CAM软件，完善本门课程的理论教学内容是迫在眉睫的。完善该门课程的理论教学内容的基本思路是以就业导向的课程定位为原则，根据目前世界模具制造业发展趋势而展开的。具体设计思路为：

1.塑料模具三维设计软件、模拟软件、制造软件的设计原理。在“以塑代钢”思想的指导下，注塑产品应用范围越来越广泛，塑料模所占的比例越来越大。因此，掌握塑料模具三维设计软件、模拟软件、制造软件的设计原理作为理论教学内容的重点。

2.钣金模具三维设计软件、模拟软件、制造软件的设计原理。

3.三维模具设计软件、模拟软件、制造软件的核心开发技术。模具CAD/CAE/CAM是随着计算机技术的发展而发展的，与模具CAD/CAE/CAM相关的核心技术有参数化技术、建模技术、装配技术、人工智能技术、有限元分析技术等。通过对这些技术的理论教学内容的介绍，让学生掌握在进行产品开发的过程中，从产品到模具再到产品的全过程通过CAD/CAE/CAM实现的道理。

通过对理论教学内容的完善，让同学们在进行上机实践的同时能够“知其然，更知其所以然”，做到融会贯通，充分调动学生的创造性思维，使学生能够适应企业的模具设计新技术。

三、现代模具设计方法实践教学内容的设计

现代模具设计方法是一门实践性很强的课程，如果仅仅通过课堂教学，学生自己不上机实践，该门课程的教学就无法达到预期的效果。本门课程实践教学内容的设计思路为：

1.基于校内仿真模拟平台的现代模具设计实践教学内容的确定。由于目前各大中型企业所用的模具设计软件各不相同，因此教师必须根据各种模具设计软件的企业使用率而筛选出具有代表性的软件进行实践教学。在校内机房的计算机上安装这些软件，让每一个学生都有一台计算机进行上机训练。老师通过给定一个产品二维图，让学生进行产品设计模具设计模具成型模拟模具仿真加工等内容，通过训练让学生初步了解每一个模块的功能及操作原理。

2.基于项目教学的实践内容的确定。为了充分地让学生具有自主创新的能力和自主解决实际问题的能力，在课程结束的后期，设计一个项目式的实践教学内容。即老师布置一个学生比较熟悉的实际产品，如手机、鼠标、U盘等，让学生通过查阅资料了解产品的功能，然后根据产品的功能，学生自己制定实验任务，实验目的，完成产品从零件结构设计、模具设计、模拟分析、模具仿真加工、模具结构优化的全过程，学生通过这种系统的设计，深入地将模具设计的理论知识、CAD/CAE/CAM技术融合在一起，培养学生的应用能力、工程能力、创新思维的能力。在实验的过程中，树立“以学生为中心”的观念，老师引导学生主动学习，以激发学生的学习兴趣。

3.基于毕业设计的现代模具设计的教学内容的确定。由于课堂教学课时及上机课时有限，学生可能还不能很好的掌握现代模具设计的方法，因此对于该门课程的实践教学就考虑到延续到毕业设计中来，通过毕业设计这个环节来巩固和熟练运用现代模具设计方法，从而掌握现代模具设计的核心技术，为学生即将走向工作岗位打下良好的基础。

四、现代模具设计方法课程理论教学与实践教学整合优化

1.理论教学与实践教学的关系。现代模具设计方法课程理论教学与实践教学是相辅相成，互相交叉，互相渗透，密切联系的。理论教学是实践教学的前提基础，实践教学是理论教学的知识再现。通过本课程的理论教学与实践教学的有机融合，充分发挥和体现本课程的特色，培养出适应经济与社会发展需要的具有创新思维的工程实用型人才。

2.理论教学与实践教学整合优化的思路。本课程理论教学与实践教学整合优化的思路是以培养具有创新思维的工程技术人才为出发点，培养学生能利用所学的理论知识用于现代模具设计的实践中去，具有较强的解决实际问题的能力和自主性。

3.理论教学与实践教学的整合优化体系的建立。①理论教学内容与实践教学内容的融合。通过理论教学内容的设计以及实践教学内容的设计，能在实践教学中充分融合理论知识，在理论教学中始终贯穿模具设计的实践，使学生不仅具有较强的理论功底，而且具有较好的动手能力和结合企业实际的设计思维。

②教学方法、教学手段的改进。传统的教学方法是老师为主体，大部分学生仅仅是带着耳朵听，属于填鸭式的教学，往往教学效果较差。通过改革教学方法，在理论教学和实践教学中充分发挥学生的主动性，采用课堂讨论、小组合作、现代信息技术等多种教学方法来增强学生的理论知识。通过改善实验设备、实验装置，利用各种资源进行实践教学来促进学生对知识的巩固和理解。

③不提高教师的业务素质水平。现代模具设计方法课程是一门新型的前沿课程，而且其知识体系是随着社会和科技的发展而不发展的，因此对承担该门课程的教师具有较高的要求，需要教师的知识不更新。为了使该门课程具有较好的教学效果以及适应现代模具发展的需要，必须提供老师各种各样的培训以及深入企业观察的机会。

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中图分类号：J05 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2013）17-0045-02

在市场全球化和多元化的国际竞争中，国家间的竞争实际上就是设计的竞争。设计作为经济和意识形态的载体，已成为一个国家、机构或企业发展自己的有力手段。设计已成为许多国家政府所关注的重点。每个设计要想突破常规，取得好的成果，必须要有创新。创新是设计的灵魂，是推动设计前进的动力。设计要以科学的创新方法为前提，创新使我们必须具备创造性的思维方式。因此，掌握和学习多种思维方式是设计必不可少的前提。

一、想象是创意思维的基础

创造性的思维方式是推动设计创新的前提，它是一种复杂的思维形式，要求我们在已有经验的基础上进行多方位的思考，运用独特性和新奇性的方法去解决问题。想象是创造性思维的前提。我们可以借助想象力产生预期的结果。我们要是设计一套房子，首先要构思它的整体造型和室内的各个结构，这些大脑中构思的形态就是想象的形态。合理的想象加上先进的科学技术，造就了今天多姿多彩的设计产品，使设计也朝着科技化、多元化的方向发展。

想象的思维还包括联想思维、抽象思维和形象思维。创造想象大部分伴有联想思维，联想总受解决问题的方向牵引，按照事物间的关联性，从一件事物联想到另一件事物。我们获得创意的前提就是打破传统和习惯性的思维途径和思维模式，从新颖的角度去思考问题。在联想中开阔思维。我们可以从表面、事物特征或相同属性的方面进行思考，还可以通过对比的方法进行联想。联想分为相似联想、接近联想和对比联想。相似联想是指大脑受刺激后自然而然的会联想到与这一事物类似或相似的事物。夏天我们能联想到茂盛的花草，冬天我们联想到萧条。接近联想是指在空间或时间上接近的事物，在知识经验中容易形成联系。比如故宫使我们能联想到皇帝，辣椒使我们能联想到重庆的火锅。对比联想是指运用事物之间的对比性进行思维的联想，我们可以从优缺点、物质属性、结构等角度进行对比。这些联想的方法都能使我们的思维开阔，从而获得新的认识角度。

抽象思维是创造性思维的主要表现形式，抽象思维是运用抽象化的表现方式去表达具象事物的一种独特性的思维方式，抽象思维通过对图形的分解、重构、变形等方法对图形进行抽象、夸张的组合，使之成为一种新的视觉语言。抽象图形在某种条件下比具象形更容易触动人的感知，给人带来意想不到的视觉感受。夸张是抽象思维的一种表现形式，它夸大了原型的主要特征，用简化或装饰的方法使原型神似或相似。在设计中，我们可以用点、线、面等抽象的构成的基本元素传达信息。这种不直接反映商品或相关的具体形象的抽象表现，给人以概括简练，现代的适当感觉。

形象思维也是创造思维的一种表现形式，是指对具体存在的事物作为设计参考的对象，根据它们的特征塑造出容易被人识别和理解的新物体。在整个思维过程中不脱离具体的形象，在整个思考的过程中，我们要以事物具体的特征进行结构创造，用创新性和想象性的思维去进行仿生和替代，从而创造出能够准确表达图形意义的视觉新形象。形象思维的方法有模仿法、想象法、组合法和替换法。模仿是我们一贯采取的设计手段，手工业时代，我们创造了很多手工业工具，虽然采用了简单的机械原理，但都与人手的功能相似。

二、发散、收敛和逆向思维的重要性

发散思维也叫辐散思维，它不受现代知识和传统观念的局限和束缚，沿着不同的角度去扩散，向四面八方进行辐射状的思考和联想，用多角度、多方位去思考问题。这种思维不受局限，我们可以进行和它相关的任何方面的联想，并且在短时间内能有较多的想法，不受制于一个方面、一个角度，体现出思维的灵活性。比如我们对木头进行发散思维。有的人会想到保暖、门、桌子、床等，这种发散思维就没有独特性，仅仅从材料这一个角度去联想。但有的人会想到桌子、耍杂技、敲击等，这种发散思维就有独特性，从材料、工具、玩具等角度去进行发散思维。发散思维的另一特征就是启发式的思维，是举一反三、触类旁通的方法。

与发散思维相反的是收敛思维，收敛思维又称“求同思维”和“集中思维”，以某个方向为中心，使思维从不同的角度，不同的方向进行思考，最终使这些思考集中到一个方向，以寻求解决问题的最佳答案。发散思维和收敛思维是相辅相成的，发散思维是不受任何约束的，天马行空的想象，一定要有收敛思维做补充，使想象具有合理性。发散的目的就是让收敛思维做出最佳的选择。发散思维是“一到多”的思考，而收敛思维是“多到一”的总结。在解决问题的过程中。始终要坚持发散-集中-再发散-再集中的方式进行思考。最终选出最佳答案。比如衣服的制作方法有很多，我们可以运用发散的思维去考虑，可以是报纸、塑料、棉、布等，但是我们做最终选择的时候一定要考虑到我们选择的是不是最佳的答案，我们要考虑到舒适度，耐用性等，不能一味的瞎想，要在各种答案中选择最佳的，然后围绕这个最佳的答案再进行分散思考然后再进行总结。

逆向思维也是创造性思维的一种方式，逆向思维是打破习惯的思维方式，把思维方向逆转，让思维向对立面的方向发展，从问题相反或表面上看似不可能并存的两条思路去寻找解决问题的办法。对于事物的质疑反而会让我们突破思维的限制，解放思想，从而产生意想不到的新思路。在我们进行创作时，往往会陷入思维的死角不能自拔，如果我们进行逆向思维，反其道而行之，思考说不定就会“柳暗花明”。逆向思维看起来是违背常理的思考，但其结果往往会出其不意、出乎意料。

三、直觉和灵感是创造性思维不可缺少的

直觉和灵感思维也是创造性思维中首要考虑的，直觉思维多从人的感性方面出发，不过于考虑事物的逻辑性，追寻内心的感受和想法，是一种潜意识的思考。直觉思维是对思维对象从整体上进行考察，直接把握事物的本质和规律，利用自己已有的知识经验，通过联想做出假象和判断，是一种不加论证的判断力，是思想的自由创造。直觉思维需要直觉经验为基础。灵感思维是借助直觉启示而快速得到解决问题的领悟和理解。灵感思维有随机性和偶然性。直觉思维和灵感思维都需要掌握大量的知识经验为前提。我们要善于学习不同学科的知识，善于总结和思考，在已有的知识上进行大胆合理的联想，从而找出创作的灵感和启发。我们只有掌握了大量的知识，才能凭靠直觉去进行判断，才能寻找更多的灵感。著名的一位气象家因为发现非洲西海岸和南美洲东海岸的轮廓十分相似，利用直觉思维，创造了大陆漂移说。灵感来源于生活，生活中的每个细节，每个偶然，都会使你顿然开悟。

结语：创新是设计迅速前进的不竭动力，是设计发展的前提。掌握不同的创新手法是设计灵感来源的基本途径。我们要善于运用多方位的思维模式，大胆进行创新。同时，还要紧跟时代的步伐，结合时代的信息进行超前的思维发散，使我们的设计思维紧跟时代的步伐。

参考文献：

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1 合作型设计

公众的意愿与诉求是规划及设计决策的依据，合作性设计即是使设计师与公众之间形成合作关系，公众将自己的需求与设计师交流沟通，并从设计初期的研究开始贯穿整个设计过程直至设计的决策，而设计师则充当公众意愿的倡导者，保证公众的意愿在规划设计中得以体现。

2 项目解读

2.1 社区概况

汽发社区位于武汉市珞瑜路与关山大道丁字口处，毗邻光谷广场，北面为华中科技大学，南面以光谷街为界，东面为长江动力集团，西临常青藤名苑、湖北省中医院。

汽发社区上个世纪50、60年代的产物，为集团家属区，历经了岁月的侵蚀，现在的汽发社区已衰败破旧，与周围繁华发达的城市景观格格不入，它正挣扎着、在夹缝中努力着，寻找它在这个城市中的位子。

2.2 项目目标解析

2.2.1 对社区环境的改造提出建议

汽发社区随处可见任意丢弃的垃圾，肆意停放或横行的汽车、电动车、自行车，以及荒弃的活动空间，其拥有的人居环境与现在环境优美的居住区可以说有天壤之别。因此，对汽发社区并不理想的生活环境进行改造便成为了此次项目的直接目标，以服务于社区居民，为社区居民提供良好的生活居住环境。

2.2.2 合作性设计方法的探究

此次项目是对合作性设计方法的探究，设计者希望摆脱惯有的蓝图式设计方法，将整个设计建立在汽发社区居民的想法上，使居民充分的参与项目的每一个过程，做到真正意义上的实现公众参与。

2.3 汽发社区特征解析

汽发社区为典型的老旧社区，这样的社区除了居住环境较为恶劣外，其最突出的特征即在于其人口结构，这也是使这样的老旧社区形成现有文化特征的最重要因素。

汽发社区的人口结构具有两点非常鲜明的特征。首先，老年人所占比例大概占整个社区的30%左右，很明显，汽发社区属于老年人社区；其次，社区中大部分人居民为租客，占整个社区居民的40%左右。

2.3.1 社区原住民

这一部分居民大多为集团老员工，在与他们的谈话中得知，年轻员工几乎都全部搬出汽发社区，以寻求更好的居住条件，现在留下的基本上为老年人。

2.3.2 租客

通过调查得知，由于汽发社区房屋破旧，其租金非常便宜，因此吸引了大量的外来打工者——即租客。租客是整个社区中极为重要的组成部分，他们来自于各行各业，由于汽发社区极为廉价的租金而聚集在了一起。

2.4 项目问题及特征解析

2.4.1 项目问题

2.4.1.1 与原住民的合作

社区中的原住民几乎是从社区落成时便住在里面，他们是社区的活跃分子，是社区活动中的中坚组成部分，对社区充满感情。但是由于大部分原住民为老人，除了对于规划设计中的许多问题无法理解之外，还有一个非常严重的问题，即无法对社区的改造提出意见，他们无法定义自己认为适宜居住的环境，只能被动的接受外界给出的条件，没有自主参与改造的能力，在对社区的改造上显得力不从心。

2.4.1.2 与租客的合作

租客平时比较冷漠，很少参与社区活动，租客和原住民之间几乎没有交流互动，各个租客之间交流也很少。他们虽然住在同一社区，但却都是单独的个体，社区对于他们来说指挥一个临时的落脚点，随时可以住进来，也随时可以离开。因此，对于社区的改造，他们是持一种漠不关心、事不关己的态度。

2.4.2 项目特征

汽发社区特有的人群结构使得项目的合作有别于普通合作性设计，与原住民之间的沟通障碍和与租客间的交流隔阂对项目的进行形成了巨大障碍。社区原住民对项目呈现出被动的状态，而租客则呈现出抗拒的态度。因此，如何调动这两类人群的公众参与积极性成为了使此项目比普通的合作性项目更有难度，也是此次社区环境改造中需要重点突破的问题。

2.5 合作型设计方法探究

2.5.1 由政府机构引导的合作型设计模式

中国特有的社会体制，决定了政府机构对公众参与的引导作用，而在此项目中则反应为基层居民管理机构——即居委会对社区居民积极性的引导。

为了改善社区居民对社区环境改造的被动状态，居委会充分发挥了其对社区居民的引导作用。在项目得到了得到了居委会热情的支持后，由居委会组织与安排展开了一系列的宣传与引导，主要包括两种方式，第一种方式是通过居委会统一向居民发放问卷，第二种方式是通过居委会组织统一活动号召党员和一些社区活跃分子以带动整个社区居民参与的积极性。很大一部分居民开始关注本项目，并由一开始的被动态度向主动转移。

居委会的引导对项目的进行起到了推动作用，它成为了设计者与社区居民之间的媒介，协调了两者之间的关系，并为设计者和社区居民之间的合作打下了良好的基础。

2.5.2 问题导向的合作型设计模式

正如前面所提到的，大部分原住民为老人，虽然在社区居委会的引导下激发了他们对于社区的改造的热情，但由于老年人对于良好的社区环境几乎没有认知，所以他们无法直接向设计者传递他们的需求。因此，在对这一部分居民进行需求及意愿调查时，设计者并没有直接询问居民对社区环境的愿景，而是采用了问题导向型的调查方式，即通过居民反映出的社区问题来获取社区的信息，成为之后设计过程中的依据。

这种方式是对设计语言的一种转换，由于居民无法向设计者直接表达最终需求，所以便通过中间媒介的转换，由居民反映问题，再由设计者将问题转换为设计语言。

2.5.3 激发式的合作型设计模式

租客对于社区环境好坏持无所谓态度，仅有少数租客会在设计者的热情邀请下与之交流，反映社区状况。在与租客的接触中可以发现，租客收入少、社会地位低，导致他们对于生活的热情不高；其次，租客通常较为急躁，所以通常无法耐心参与社区环境改造。这两点直接导致在前期调查中无法收集租客的意愿及需求，也正是导致设计者无法与租客合作设计的根本原因。

通过初期的调查及居民意向反映，第一轮的社区环境改造方案出炉，这个时候的方案是较为缺乏租客的意向的。为了激发租客的积极性，设计者将初期作品通过模型、图片等直观的载体在居民日常活动频率较高的地点进行展示，以引起居民的好奇心，当然其中便不乏大量的租客，这个短暂的停留便赢取了与租客进行交流的机会。

传统的方案设计过程可以大致分为三步，一为初期调查、二为方案设计，三为方案决策，通常二会在一结束后再进行，而在这种设计模式中，由于初期调查并不完善，所以设计者将设计的一二两个步骤融合，以二来弥补一的不足。这种合作设计模式改变传统的由调查再到设计的方法，运用灵活的操作使得各方面趋于完善。

2.5.4 交流式的合作型设计模式

在成功引导了原住民的共参与和激发了租客的公众参与后，项目进入了正式的设计过程，由于前期已经将与居民交流上的障碍突破，所以在后期方案设计中便实现了真正意义上的合作——即居民主动参与到设计中，并对设计提出意见与建议，以使居民的需求充分的融入到设计中。

这个环节与常规的合作型设计相同，但难得的是突破了与社区原住民以及租客之间的障碍，所以相同中又有些许独特之处。

3 从合作性项目中获得的启发

3.1 对于与具有特征的公众进行合作行设计的思考

在中国，与汽发社区具有相同特征的社区不在少数，而老年人以及租客这两种人群却常由于其特殊性而不被考虑在合作设计范围内，除此之外，弱势群体等同样具有代表特征的公众群体也常遭受与老年人和租客一样的待遇。通过本项目的探索，与这样的带有一定特征的人群进行合作虽然可能具有难度，但有时反而会是一个设计中的重要考虑因素，不可忽略。反思在现在的许多设计中，设计者常常为了简单方便而忽视与部分群体的沟通合作，这正是一种避重就轻的错误表现。

篇（7）

有人说过：“一位优秀的设计艺术家，需要有敏锐的美感及丰富的创意，最重要的是要有创新思维。”平面广告教育的目的是为社会培养具有创新意识和创造能力的平面设计师。然而在实际教学中，对学生创新能力的培养重视不够，过多地交给学生设计技能，使学生有较强的操作能力，但涉及到具体的广告设计时，模仿成分过多，形式味重，创造意味不强。广告设计思维包括以下几种：横向思维、求异思维、想象思维、发散思维、直觉思维。

一、横向思维

横向思维能使我们摆脱旧有的思维模式和思维习惯，有助于我们寻找尽可能多的不同的解题途径和思路。它可作为纵向思维的对立方式。纵向思维是要把同一口井继续挖深，横向思维则是要试试其它位置。从美术创作的角度看，如不同工具材料的运用，不同构图方法的表现，不同题材、内容的选择等形式都是要运用横向思维来创作。

二、求异思维

求异思维也是相对于常规思维来说的，其思维活动的要诀在于不受任何框架、模式的约束，从而突破传统观念和习惯势力的禁锢，从新的角度认识问题，以新的思路、新的方法解决现实难题或创造更好、更美的东西。逆向思维是求异思维的一种重要形式，也是众多创造性思维成果诞生的重要运思策略。我们从美术创作的角度看，如可以画花的生长或凋谢过程，可以把正视、俯视、仰视等结合起来在同一作品中，可以把一幅作品剪贴、随意粘贴、想象成另外的作品等形式都是要运用求异思维来创作。

三、想象思维

想象思维也是创造性思维的主要表现形式之一。想象思维是人体大脑通过形象化的概括作用，对脑内已有的记忆表象进行加工、改造或重组的思维活动。想象思维可以说是形象思维的具体化，是人脑借助表象进行加工操作的最主要形式，是人类进行创新及其活动的重要的思维形式。想象思维有再造想象思维和创造想象思维之分。再造想象思维是指主体在经验记忆的基础上，在头脑中再现客观事物的表象；创造想象思维则不仅再现现成事物，而且创造出全新的形象。我们从美术创作的角度看，如可以创作飞翔的人，可以创作把地球放在手上，也可以创作动植物组合成新的生物等形式都是要运用想象思维来创作。

四、发散思维

突破常规是创造型思维的本质所在，这一点在发散思维中表现得十分明显。“正是在发散思维中，我们看到了创造性思维最明显的标志。”发散思维是指从一个目标出发，沿着各种不同的途径去思考，探求多种答案的思维，与聚合思维相对。

五、直觉思维

直觉思维是相对于逻辑思维来说的，它是指人们不经过逐步分析而迅速对问题的答案做出合理猜测或突然顿悟的思维形式。直觉思维着眼于对研究对象的整体性把握，它与逻辑思维强调对研究对象的局部性分析是很不同的。直觉思维能力强的人常常会从一些偶然事件中突然领悟问题的实质。

在广告设计方法中，感性诉求广告具有极大的魅力和说服力，但它毕竞基于人类的感情，人的感情是最复杂而又最易变的，要想真正使感性诉求广告达到预期的目的，它还是必须在遵循一定的原则下进行的。　包含着以下的几个原则：

1．现实基础的原则

消费者不是一个可以任意施加影响的消极主体，而是一个具有一定的要求、信念、定势和意向，有着判断是非标准的积极客体，他们对广告的内容完全是根据自己要求的价值标准加以摄取或排斥的。所以，说实话、抒真情是广告的生命，是赢得受众的本质力量，也是对社会负责，对消费者负责的表现。

2．谐趣幽默的原则

幽默广告之所以受人们的喜爱，根源在于其独特的美学特征与审美价值，它运用“理性的倒错”等特殊手法，通过对美肯定和对丑的嘲异两种不同质的情感复合，创造出一种充满情趣而又耐人寻味的幽默境地，促使接受者直觉地领悟到它所表达的真实概念和态度，从而产生一种会心微笑的特殊审美效果，感性诉求广告正是通过幽默的情趣谈化了广告的直接功利性，使消费者在欢笑中自然而然、不知不觉地接受某种商业和文化信息，从而减少了人们对广告所持的逆反心理，增强了广告的感染力。

3．理性浪漫的原则

感性诉求广告创作的一个最基本的条件就是要具有创作的冲动，在广告中表现激情，只有在这种情感状态下才能够创作出优秀的作品。在感性诉求广告创作中，情感始终起着重要的作用。感性诉求广告不同于一般的艺术创作，它的目的是促进消费，它的目标受众是消费者。如果说自由艺术创作的情感可以是隐晦的、深奥的，别人不理解也可以的话，感性诉求广告则不能这样，它必须注重效应，因此它要求较为直观和外露，使人们能够在短时间内能够理解。因此在进行感性诉求广告的创作时，我们鼓励宣泄激情，但这种激性的宣泄又必须在一定的理智控制之下进行，这就是我们所说的“理性浪漫”，只有这样它才能把主体内在的浓烈的情感作为对象纳入一定的视觉形式之中，使之对象化和物态化，成为有意义的形式。

4．艺术表现的原则

感性诉求广告的目标受众是消费者，在人们的社会心理和市场竞争日新月异的今天，它的表现形式更应该向艺术化的方向发展。今日的消费者不再是纯粹的追求物质满足，他们不仅要求广告能告之他们信息，而且要求有艺术性和娱乐性，满足其心理上的审美需要，所以，没有强撼的艺术感染力的广告是很难与消费者产生情感共鸣的。

在感性诉求广告中可运用的艺术表现手法很多，除了我们前面所提到的谐趣幽默外，还有对比、抒情、夸张、比喻和联想等，应在不同的场合下运用不同的创意以期达到预期的目的。

总之，在竞争日益激烈、广告铺天盖地的当今社会里，感性诉求广告已经成为悦取消费者的一把利剑，特别是在中国这么一个“情为上”的国度里，这种情况更加显得重要。所以在广告设计中要遵循合理的设计思维和设计方法，这样才能更好的为广告设计提供源源不断的新鲜血液。让中国的广告走在世界的前沿。

篇（8）

中图分类号：G424 文献标识码：A

0 前言

现代设计方法课程是我校机械设计制造及其自动化专业的专业课，是一门综合性课程，它融汇了当今科学技术的精华，涵盖了基础学科、计算机及机械学科的大部分内容，与各相关学科紧密相联。现代设计方法课程的特点是设计方法种类繁多、理论性很强，部分基础理论知识复杂且抽象，涉及到高等数学、工程数学、机械制图、数学建模、数值分析、

美学法则等基础及专业知识。①②根据本课程内容的特点，如果单纯运用板书教学方法，学生会感到枯燥乏味，失去学习的兴趣；多媒体教学虽然具有传递的信息量大、生动、形象直观及便于理解的优点，但是仍不能使学生亲身感触到现代设计手段在实际产品设计过程中的显著优势。因而，有必要对现代设计方法的教学方法和手段进行全方位的改革，从而调动学生学习的积极性和主动性，提高学生应用现代设计方法解决实际工程问题的能力。

1 现代设计方法内容简介

（1）计算机辅助设计CAD。主要讲述现代CAD技术的内涵及主要研究内容；工程数据处理方法；计算机绘图基本原理及机械工程图的绘制。（2）计算机辅助工程CAE。主要讲述在现代设计方法中，对产品及其重要零部件进行力学分析及优化分析计算的有限元法。（3）机械优化设计。主要讲述借助于最优化数值计算方法在计算机上寻求工程最优方案的数值解法。（4）可靠性设计。主要讲述产品的可靠性指标及量值，对可靠性指标进行合理的分配，再把规定的可靠性指标设计到产品中去。

2 教学方法及手段改革探索

现代设计方法理论内容的整个教学过程以多媒体课件教学为主线，板书教学为辅助手段进行。每一独立授课环节的多媒体课件都是根据授课内容的具体特点采用不同表现形式进行制作，③并附之与讲解内容相关的成功案例。例如理论性较强的内容，多媒体课件的制作为纲领性的，具体内容讲解以板书为主，将所用到具体基础学科知识依据学生所用教材给予提示，具体到章节；实践性较强的内容，以实际应用案例为导向，实施启发性教学，④使现代设计概念先入为主，增强学生学习的能动性。为使学生能够充分理解消化所学知识，根据授课进度安排上机训练。利用比较教学法，将传统机械设计方法设计的减速器关键部件及整体模型用现代设计手段进行重现，比较二者的设计结果。

2.1 计算机辅助设计CAD阶段

（1）工程数据处理。播放精选的相关视频资料，使学生体会传统设计与现代设计过程中查询工程数据的不同手段和方法，从而理解对传统纸质记载的工程数据进行处理的必要性。选用机械设计课程设计中所用到的典型数表和线图，根据其不同特点采用不同方法进行工程数据处理，常用方法是程序化和建立工程数据库。课后安排上机练习，主要熟悉工程数据的各种处理方法。建议学生自由选择机械设计课程设计过程中曾用过的数表或线图进行处理，同学之间最好不要重复，以尽可能多地处理工程数据。所有结果留待后续设计使用。（2）关键零部件的三维模型建立。结合工程应用软件Solidworks讲述不同的产品建模方法，重点讲述特征建模方法。上机练习时，同学们分成几个小组，尝试采用调用程序或检索数据库的方法进行齿轮和轴的几何尺寸设计。设计过程中及时发现工程数据处理结果的不合理及不正确性并进行修改。

2.2 计算机辅助工程CAE阶段

有限元基本理论部分涉及大量高等数学公式的推导，知识点比较分散、零碎，学生听课时感觉枯燥、乏味，不感兴趣，不利于集中注意力。因而，该部分内容的讲解主要注重关键问题的处理方法，对于繁琐的公式推导仅给予简单的处理说明，并给出具体参考资料让学生课下参阅。本章内容主要包括结构离散化、单元分析、整体分析及后续结果处理。每一个知识环节讲解完毕，通过上机训练，利用Ansys软件进行演示，将理论知识与实际应用结合起来。

上机练习课时，学生练习使用Ansys应用软件，将设计过的齿轮和轴等减速器的关键零部件进行应力、应变及变形分析。

2.3 机械优化设计阶段

传统产品设计过程中，为保证产品能满足使用及寿命要求，关键零部件的设计和选用会在强度、刚度和寿命等方面有冗余，最终导致产品整体尺寸大，体积重，从而造成材料浪费。采用机械优化设计的思想可以使产品在满足使用要求的同时，具有最优的结构尺寸，从而减小产品总体额尺寸、降低产品的重量，达到节省使用空间、节约材料和降低产品成本的目的。

结合实例讲解优化设计数学模型的建立、最优化求解方法的选择及问题的求解步骤。通过上机练习，采用机械优化设计思想设计斜齿轮减速器的关键零部件，并以减速器中心距最小为目标，进行减速器的优化设计。

2.4 可靠性设计阶段

在产品设计过程中，为消除产品可能存在的潜在缺陷和薄弱环节，防止产品使用过程中发生故障，采用可靠性设计知识进行产品设计，以确保产品满足规定的固有可靠性要求。可靠性设计是可靠性工程的重要组成部分，是实现产品固有可靠性要求的最关键的环节，是在可靠性分析的基础上通过制定和贯彻可靠性设计准则来实现的。

讲解可靠性的相关知识，结合实例讲解可靠性模型的建立，使学生掌握把规的可靠性指标值直接设计到零件中去，使它们能够保证可靠性指标值的实现。

3 创新设计能力培养

常规机械设计方法是依据力学和数学建立的理论公式和经验公式为先导，以实践经验为基础，运用图表和手册等技术资料，进行设计计算、绘图和编写设计说明的过程。现代设计方法强调以计算机为工具，以工程软件为基础，运用现代设计理念进行的机械设计。机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术知识，进行创新构思、设计出具有新颖性、创造性及实用性机械产品的一种实践活动。

在讲授现代设计方法的同时，使学生了解现代设计手段和技术的发展使产品设计过程更方便、快捷、高效，但常规设计仍然是最基本的设计方法，是机械设计课程的根本内容。关键是要能够将所学习的新手段、新方法应用于实际工程领域，进行产品创新设计。结合大学生学术科技活动，进一步加强学生创新设计能力的培养。

4 结论

针对不同类型的知识采用不同的授课方法，多媒体演示与实际操作及训练相结合，具体内容讲解过程中，穿插实际应用案例，采用探究式教学方法进行讲解。将采用传统设计方法已经完成的减速器设计贯穿于现代设计方法的整个教学过程，在学习现代设计基本理论的同时进行实际应用训练。在熟知的减速器设计过程中，使学生对现代设计的理论、思想、手段和方法有所掌握，增强学生对新知识的渴求，利于激发学生学习的兴趣、提高学习积极性及能动性。

中国交通教育研究会项目：交教研1202-78；山东交通学院教育研究课题与教学改革资助项目

注释

① 钟志华，周彦伟.现代设计方法[M].武汉：武汉理工大学出版社，2007.

篇（9）

中图分类号 TP13 文献标识码 A

the design method for multivariable PID controller based on INA method

CUI Lianjie1 CAO Ming2 SONG Jianfeng1 ZHANG Min1

1(Liaoning Hongyanhe Nuclear Power Co., LTD, Dalian 116001,China )

2(Automation Department of Southeast University, Nanjing 210096，China)

【Abstract 】 A design method of the multivariable PID controller based on Inverse Nyquist Array method is proposed based on reading plenty of literatures in this paper. The theoretical basis and related concepts (ultimate point, ultimate gain and ultimate frequency) of this design method is launched firstly. Take TITO multiloop sytem for example, the design methodology is introduced in detail on the basis of brief introduction of the theoretical basis and related concepts (ultimate point, ultimate gain and ultimate frequency). At the same time, a series of comparative simulation experiments between this proposed design method and the design method proposed by [8] are given with related analysis and conclusion.

【Key words】diagonally dominant; ultimate point; ultimate gain; ultimate frequency; multivariable control

0 引 言

罗森布洛克（H.H.Rosen-brock）在1969年提出的奈奎斯特阵列设计法[1] （正Nyquist阵列（DNA）设计方法和逆Nyquist阵列（INA）设计方法）是多变量系统的频域理论中提出最早、应用广泛的一种方法。它是基于近似对角矩阵的设想，利用对角优势的概念发展起来的一种分析和设计方法[2]。奈奎斯特阵列设计法在多变量控制系统设计领域占有举足轻重的地位，自诞生以来，一直是多变量控制系统领域学者们研究的热点。文献[3]和[4]是对逆Nyquist阵列设计方法的扩展，其中文献[3]提出了一种鲁棒逆Nyquist设计方法。逆Nyquist阵列设计方法在多变量控制系统设计中得到了广泛地应用[5][6][7]。另外，以正Nyquist阵列设计方法为基础的多变量PID控制器设计方法[8][9][10]也在多变量控制系统领域得到了广泛的应用。

PID控制作为经典的控制策略之一，产生并发展于1915年~1940年期间[11]。其算法简单，易于工程实现，并具有良好的鲁棒性和简易的操作性，在电力、化工、石油、冶金和机械等工业过程中得到了广泛地应用。对于单变量控制对象而言，其PID控制器的参数整定方法已趋于完善；然而，对于多变量控制对象而言，多变量控制系统的内部互联性使得多变量PID控制器的设计比单变量PID控制器的设计要复杂得多。一直以来，多变量PID控制器的设计是多变量控制系统设计领域的研究热点。目前，已有大量的相关文献。就自己检索到的相关文献而言，多变量的PID控制器的设计方法大致可以分为两类，第一类是基于解耦控制的设计方法；第二类是不需要解耦的直接设计方法。文献[8]、[9]、[12]、[13]中所提出的设计方法都属于第一类方法。其中文献[8]提出了一种基于正Nyquist阵列（DNA）设计方法中Gershgorin带的设计方法，文献[9]对这种设计方法进行了一定的改进，在文献[8]、[9]所提出的设计方法中，使用了PID控制参数的经验整定公式来求解控制参数，从而简化了计算过程，然而，同时使得这种设计方法具有一定的狭隘性。1986年William L. Luyben基于单变量控制系统的传统PID控制器的整定思想，提出了BLT（Biggest Log Modulus Tuning）法，这是第二类方法的典型代表，此方法为后续的多变量PID控制器设计方法的研究提供了一个起点。文献[14]所提出的设定方法也属于第二类方法，它将单变量控制系统的极限点整定思路运用到多变量控制系统的PID控制器的设计中，从而提出了一种有效的多变量PID控制器设计方法，这种设计方法涉及到一个预期临界点（DCP）的概念，对于如何选择预期临界点的问题，在许多文献中有相关的论述[15][16]。

本文提出一种基于逆Nyquist阵列（INA）设计方法的多变量PID控制器设计方法。首先，简要介绍了设计方法的理论基础和相关概念（极限点以及极限增益和极限频率）；其次，基于增大求解方法选择性的目的，本文给出了一种新的求解极限增益和极限频率的计算方法；再次，以TITO多变量控制系统为例，简述设计思路，并给出其推导过程及其设计步骤；然后，在本文所提出的设计方法与文献[8]所提出的设计方法之间，进行了简要地比较分析；最后，借助仿真实验，进一步探讨了本文所提出的设计方法，而且与文献[8]所提出的设计方法进行了一系列的对比仿真实验，并给出了相关的分析和结论。

1 基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法

1.1 理论基础

在多变量的频域理论中，对角优势系统的奈奎斯特稳定判据是一个重要而且极具工程设计意义的定理。下面所要阐述的多变量PID控制器设计方法就是以基于逆奈奎斯特阵列稳定判据[17]作为理论基础。这里需要指出，该设计方法是针对开环稳定系统而提出的。

根据上述稳定判据，可知：对于开环稳定系统来说，如果系统的开环传递函数矩阵的逆具有对角优势，且其各对角元素对应的Gershgorin带的包络线与负实轴的交点都在 的左侧，那么该闭环系统必然稳定。该多变量控制器的设计方法就是在这个结论的指导下进行的。

1.2 极限点定义

文献[8]给出了极限点以及极限频率和极限增益的定义，其中极限点的定义有些狭隘，现给出一个更准确的定义。

定义2.1 设多变量控制系统的对象传递函数矩阵 具有列对角优势，而且第 个对角元素的Gershgorin带与实轴相交于一个或多个点，把其中距离原点最远的交点定义为对应于 第 个对角元素Gershgorin带的极限点。

定义2.2 设极限点在复平面内的坐标为 ，则对应于 第 个对角元素Gershgorin带的极限点的极限增益为 。

定义2.3 把对应于 第 个对角元素Gershgorin带的极限点的频率定义为极限频率。

在此，对极限点的相关概念有如下几点说明：

(1) 文献[8]给出的极限点的定义把极限点的范围限定在Gershgorin带与负实轴的交点中，在此，所给出的极限点的定义将这种限定扩展到Gershgorin带与实轴的交点中。

(2) 从上述定义中，不难看出极限增益的本质是：在P控制器的控制下，能够使得Gershgorin带的极限点恰好为 时的控制器参数。

(3) 实际上，极限点就是相应Gershgorin带的外包络线（若存在）与实轴的其中一个交点。

(4) 对于某些系统来说，相应Gershgorin带的外包络线在零频率处所对应的点可能在实轴上，但是一般并不把此点作为极限点的考虑对象。

(5) 对于绝大部分的MIMO系统，该极限点是唯一确定的，因此，相应的极限增益和极限频率也是唯一的。

本文提出的设计方法所对应极限点的定义与文献[8]提出的设计方法所对应极限点的定义有所不同，现给出其相应极限点的定义。

定义2.4 设多变量控制系统的对象传递函数矩阵的逆 具有行对角优势，而且第 个对角元素的Gershgorin带与实轴相交于一个或多个点，把其中距离原点最近的交点定义为对应于 第 个对角元素的Gershgorin带的极限点。

相应极限增益和极限频率的定义分别与定义2.2、定义2.3相同，在此，不再赘述。

本文提出的设计方法所对应的极限点的定义与文献[8]提出的设计方法所对应极限点的定义之间的比较：

(1) 本文提出的设计方法所对应的极限点的定义与文献[8]提出的设计方法所对应极限点的定义相似，一些相关的结论也相同，比如上述对文献[8]提出的设计方法所对应极限点的定义的几点说明。

(2) 从上述两种极限点的定义中，可以看出，两者主要区别在于Gershgorin带与实轴交点的选择条件，即：一个是距离原点最远的交点，一个是距离原点最近的交点。

基于INA设计方法的极限增益与极限频率的计算可以借鉴文献[8]、[9]中所提出的计算方法。一般不要超过两行。（小五 宋体）

1.3 推导过程

由于计算过程复杂，以TITO多变量控制系统为例，简述设计思路，并给出其推导过程。为了便于叙述，现假设如下：

到此，基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法的所有推导过程完成。这里需要指出，上述推导计算过程可以使用MATLAB软件来实现。

1.4 设计步骤

简单归纳一下基于INA设计方法的多变量PID控制器设计步骤，如下所述：

(1) 首先判断对象传递函数矩阵的逆 是否具有行对角优势，若具有行对角优势，直接转到步骤(3)。

(2) 设计预补偿器，实现 具有行对角优势。借鉴文献[18]所提供的常熟补偿矩阵计算方法设计预补偿器。对于设计过程中的对焦优势频率范围的问题，建议要保证 的行Gershgorin带在所选的频率范围内与实轴有交点。这里需要指出，本文只考虑常数补偿器的预补偿方案。

(3) 计算 的各对角元素行Gershgorin带所对应的极限增益 和极限频率 。可使用文献[8]和文献[9]所提及的计算方法来计算极限增益和极限频率。在这里需要注意，在计算极限增益 和极限频率 时，计算的相关步长要尽可能的小，否则，对于某些对象而言，会出现较大的计算误差，甚至是错误计算。

(4) 设定寻优参数的范围。寻优参数的范围可按如下原则来确定。

对于 ， ，可以选择 ， 的某个范围；对于 ，可以选择 ， 的小范围；对于 ，一般在零附近的小范围内取值。有时也可以根据 第 个对角元素的Gershgorin带的形状来确定设置点 的移动方向。在这里需要指出：一般来说，按照上述原则，可以很快找到稳定的控制参数，但这些原则并不是绝对的。

(5) 计算PID控制参数。确定好 ， ， ， 后，利用方程（15），求解 ，然后，用不等式10判断 的有效性。如果 在上述范围内，也就是说 是有效的，那么用式9求解 。在得到 ， 后，利用式17、式18计算PID控制参数。

从上述步骤中，可以看出：该设计方法的计算量较大，其中的原因如下所述：

首先，本文所考虑的PID控制器的形式较为复杂，即 ，若考虑PI控制器或者PID控制器的形式为 时，该设计方法的计算量会大大减少；其次，为了寻找更优的控制参数，在该设计方法的计算过程中没有采取任何经验公式来简化计算过程。

1.5 算法比较分析

文献[8]所提出的设计方法和基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法都属于基于对角优势特性的多变量PID控制器设计方法，现对这两种设计方法进行简要的比较分析。

文献[8]所提出的设计方法计算简便，可以找到较优的控制参数，是一种有效的多变量PID控制器设计方法。同时，它也存在着一些缺点。由于该方法是使用某些经验公式来求取控制参数，因此，在进行PID控制参数寻优时，该设计方法存在一定的狭隘性。对于一些特定的多变量控制系统可能存在无法得到满意控制参数的问题。另外，该设计方法需要实现传递函数矩阵在某个频段内具有列对角优势，以便求取各列Gershgorin带所对应的极限增益和极限频率。然而，对于一些特定的控制对象来说，要想得到各列Gershgorin带对应的极限增益和极限频率，需要在一个较大的频段内进行计算，这样一来，就增加了计算量。

可以将文献[8]所提出的设计方法看作是一种基于正Nyquist阵列（DNA）设计方法的多变量PID控制器设计方法，而本文所提出的设计方法是基于逆Nyquist阵列（INA）设计方法的。采用逆传递函数矩阵进行多变量控制系统的设计具有很多优点[1]，这些优点从侧面说明了本文所提出的设计方法具有文献[8]所提出设计方法所无法比拟的优点。另外，该设计方法思路清楚，可以实现大范围寻优。然而，该设计方法的计算过程复杂，计算量大。在分析文献[8]所提出多变量PID控制器设计方法时，提到了对象传递函数矩阵对角优势频段的问题。在此，针对这个问题，给出一个建议：通过一些仿真例子，发现上述两种设计方法在这个问题上存在此消彼长的一种规律，因此，在实际应用中，可以选择性的使用这两种方法来减小这种问题对设计工作带来的影响。

2 实例验证仿真

为了进一步深入研究基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法和验证该设计方法的有效性，选取以下两个典型对象模型作为研究对象，进行一系列的仿真实验研究。

仿真模型1：在许多文献中[8][14][12][19]，前人都把Wood-Berry蒸馏塔作为研究对象。其数学模型如下所示：

仿真模型2：在文献[14][16][19]中，采用下述模型作为研究对象，本文也以此作为一个研究对象。该数学模型如下所示：

2.1 常数补偿器设计

仿真模型1的传递函数矩阵及其逆对应的Gershgorin带以及各对应元素组成的Nyquist曲线对如图1，图2所示。

从图1和图2中可以看出：仿真模型1的传递函数矩阵具有列对角优势，同时其传递函数矩阵的逆具有行对角优势。因此，在使用基于对角优势特性的多变量PID控制器设计方法时，不需要额外的补偿环节。

从图3和图4中可以看出：仿真模型2的传递函数矩阵不具有列对角优势，同时其传递函数矩阵的逆也不具有行对角优势。因此，在使用基于对角优势特性的多变量PID控制器设计方法时，需要额外的补偿环节。借鉴文献[18]所给出的常数补偿矩阵算法得到模型2的传递函数矩阵所对应的常数补偿矩阵 及其传递函数矩阵的逆所对应的常数补偿矩阵 。其结果如下所示。

利用上述常数补偿矩阵对模型2的传递函数矩阵及其逆补偿后，相应的Gershgorin带图以及相应的Nyquist曲线对如图5和图6所示。

从图5和图6中可以看出：常数补偿矩阵使得仿真模型2的传递函数矩阵及其逆在必要频段上具有了对角优势。这里需要指出，在进行仿真时，需要将 取逆后作为常数补偿器加入到仿真平台中。

2.2 验证仿真

文献[8]所提出的设计方法和基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法都属于基于对角优势特性的多变量PID控制器设计方法，下面将通过实例仿真实验，对这两种基于对角优势特性的多变量PID控制器设计方法进行比较。这里需要指出，因为文献[8]所采用的PID控制器形式与本文所考虑的PID控制器形式并不一致，所以在进行仿真结果比较时，并没有使用文献[8]所给出的控制参数，而是采用了双协调因子 的方法扩大了文献[8]所给出的设计方法的寻优范围，来求取更好的控制参数。关于仿真模型1和仿真模型2的传递函数矩阵及其逆的对角优势问题已在3.1节中给出论述，在下面的叙述中，不再提及该问题。另外，为了方便表达，将基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法简记为BINA，将文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法简记为BDNA。

对于仿真模型1，两种设计方法所给出的PID控制器参数如表1所示。文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法所对应的极限增益和极限频率为：

从图7中可以看出，对于第一控制回路而言，基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法所设计的控制系统在设定值阶跃扰动下的超调量和调节时间都明显小于文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法，而且抗干扰的性能也好于文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法。对于第二控制回路而言，基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法所设计的控制系统在设定值阶跃扰动下的震荡性明显弱于文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法，同时，调节时间略大于文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法，其抗干扰的性能明显好于文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法。

从图8中可以看出，对于第一控制回路而言，基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法所设计的控制系统在设定值阶跃扰动下的超调量明显大于文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法，在调节时间上，两种设计方法相差无几；基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法的抗干扰的性能稍好于文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法。对于第二控制回路而言，基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法所设计的控制系统在设定值阶跃扰动下的超调量和调节时间都明显小于文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法；但其抗干扰的性能稍逊于文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法。

从上述仿真结果中可以看出和基于INA设计方法的多变量PID控制器设计方法所设计的控制器性能要好于文献[8]所提出的多变量PID控制器设计方法，但在某些控制性能方面各有千秋，因此，在进行多变量PID控制器设计时，可以选择性的使用这两种设计方法。

3 结 论

从本文的叙述中可以看出，本文所提出的多变量PID控制器设计方法是逆Nyquist阵列（INA）设计思想的实现，与文献[8]所提出的设计方法之间存在着一种互为补充的关系，是一种可行有效的多变量PID控制器设计方法。同时，该设计方法一味的追求更优的计算结果，没有进行合理的简化，从而计算量较大，计算过程复杂。

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崔连杰（1983－），男，硕士研究生，助理工程师，主要研究领域为多变量控制系统设计及应用；

篇（10）

关于最好的设计

什么才是最好的设计?设计方式分成两个主要方面，这两个主要方面就的外部属性和内部属性。外部属性包括功能、外观、生产流程和费用，包括所有一系列的内容。内部属性在当今世界变得越来越重要，一定意义上看到反馈。外部属性是可触摸的，而内部属性是不可触摸的，但内部属性十分重要。外部属性和内部属性之间的不同点在于，外部属性是客观的，而内部属性是主观的，可以采取某种方式，对产品进行评估，会得到一个结果，即外部属性，但内部属性则是不可以预测的。外部属性的主要设计方面是关于一些理性的方面，而内部属性是包括一些感性的方面。

对于清楚与模糊之间的关系，举例来说，如果想做一个从物理学角度来说比较轻的物品，首先的做法就是减少材料的使用，或者使用更为轻便的一些材料，但是到底要怎么样做呢?这是基础。下面一个区别就是分析功能的区别，外部属性是在整个过程当中运用分析的方法，而内部属性是用中等的方法。对于外部属性来说是一步步变化的，而内部属性是在一天之间发生一种大的变化，会产生今非昔比的情况。外部属性是有关于物品的使用价值的，而内部属性是所有这种特质，比如说我想要拥有一种物品，这完全是内部属性所影响的。

创新是今天设计中最重要的一点，他们会告诉人们什么是创造，怎样将奇思妙想付诸实践。通常情况下，客户要设计师设计产品，但有时却没明确地告诉设计师他们想要的是什么。因此设计师要有敏锐的市场目标，设计师必须要明确所想要的产品，必须知道这是一个整体策略。其次要做到充分沟通，比如某种特性的产品，究竟这种特性是什么意义，可能每个人的想法都不同。之后要做到专注，如果不知道确切的想要什么的话，就会迷失，所以设计师要清楚地知道想要的是什么，要有明确的决定：明确的决定非常重要，它使设计师不完全跟随自己自由的想法，这是值得的。对于整个项目的控制也很重要，要做到省时省力省钱。最后就是设计质量，人们都知道，设计师不喜欢一种系统的工作，应该使整个过程变得简单，而不是设计很复杂的东西。

关于EDM(Effective Design Method)

EDM首先是创新力，很多人认为创新和按照有程序的方法工作是背道而驰的，其实恰恰相反。如果以一种系统的方式工作，展开自己的头脑思维的话，则机会更多。保留设计的原始功能，我们所做的一切就是做出正确的决定，并且使整个过程更加有效。专注问题和专注内容，可能是设计师与工程师不同的地方。工程师可能会问到问题是什么，然后再着手寻找答案；而设计师不同，他们需要寻找其他的，设计师必须在开始规划一个草案之前就明确这一点。还有就是使用语言、文字和视觉文件，这会帮助设计师找到一个正确的方式，帮助设计师正确定义想要什么。例如，一个工作流程，首先要理解，然后才能进行创新、创造和评价，这一点是非常重要的，有些客户直接到设计师这里，告诉设计师他们期望直接就从创新这一部分开始做，当然设计师应该知道不可能直接跳到创新这步，在之前必须经过理解和评价这两个步骤。设计师通过一个系统的工作方式，寻找更多的机会，找到更新的一些解决方案。使用明智的知觉，用脑子思考，但是这一点并不是仅仅用脑子去思考，而是在深入研究之后用脑去思考的一种模式。对于专注，就是让设计师专注于某一点，而不是随随便便的行动，控制也是同样重要的。

整个的设计过程分为三个部分，信息、产出和评价。有很多客户首先开始谈项目，第一提到了产品，其实是不对的，在提到产品之前设计师还有许多其他的东西需要进一步探讨。第一个步骤是产品的特点，在这方面讨论的是这个公司，而不是他的产品。第二是设计方向，在这一点中还没涉及到产品，涉及到的只是一些利益的相关方，包括终端用户、生产商和一些维护者等等，参与者一起讨论整个产品的价值，一直到终端的使用情况。第三个方面是产品的方向，这一方面有独特特点――只有在这点才可以谈到为创新创造机会。在信息这一步骤之后开始了创新过程，比如说开始设计，当然这是基于已有一个目标的前提下，对于设计师来说，他们设计的不仅仅是他们所喜欢和想要的东西，而是根据他们了解的信息，根据这些指导方案来进行设计。

案例　一简易饮水机(EASY―Mineral WaterDispenser)

这是世界上第一款节约型饮水机　一个以节约用水和防漏相结合的水龙头概念。产品规格为27×35×16厘米，重量1.7公斤。设计通过杠杆原理的自然法则，使水位排放流程更加物理性。它的容量在3至5加仑，重量轻以及现代感以无限的混合搭配的可能性，随心可选的多种颜色的机身，使它变得完美。根据使用者所有居住空间大小，饮水机可以被随意安置在适当的位置和区 域，可放置在卧室、工作室的休息区，包括区域空间有限的可用性，放置在桌面、墙角甚至厨房的橱柜中。

案例二　LIVE―U电视发射机(LlVE―U TVTransmitter)

这是一款先锋型便携式移动影像一电视发射器。它使专业媒体的现场直播和广播成为可能，取代了卫星广播货车。产品规格为28×37×7.5厘米，重5.5公斤。此款设计的主打产品包括手提高清晰画质的创新传播。小装置像一个便于携带的盒子，使高品质视频媒体可以在任何地方进行广播，它取代了价值高达30000多美元一天卫星租赁车。

案例三　MODU手机定制外壳(MODU MobilePhone Jackets)

这款设计又被称为modu 夹克，用聚碳酸酯注射成型，材料为ABS以及高弹体。它利用USB闪存驱动器研发的技术，运用先进的手机用户自定义外观和功能的手机，以满足客户的需求变化。每个定制外壳都是最优秀、最合适的解决方案，其目标用户都使用相同的技术。一个用户可以拥有多个手机外壳，用功能化和设计充分地适合每个人在工作中以及娱乐活动中的个人角色，其人们的行为和生活方式增添了一道靓丽的风景。

案例四　TicTac磁铁夹(TicTac2 MagnetClip)

这是一种独特的纸装夹、控股磁铁，在金属表面(如门、冰箱、或其他的金属类平面)均可使用。这一设计是为任何人所做，包括上班族以及家庭主妇。产品规格为65×29×7毫米，重15克。采用聚碳酸酯塑料注射成型和磁铁为基本材料。该磁铁夹比起其他类似的磁铁夹有一些独到之处：它可以仅仅只用一只手操作。夹子的磁铁由于产品中部的凸起作用，使得两端的磁铁成为了一种特别坚固的磁铁(是一般磁铁磁力的5倍)。由于物理作用与弯矩，尽管产品本身是塑料和磁铁合二为一，但将两个TicTac磁铁夹结合起来，则会产生一个磁性更加强大的纸夹，成为了一种独特的、理想的产品。TicTac2磁铁曾获得2004年IDSA设计大奖。DESIGN vs.Yariv Sade

Yariv Sade：人们都喜爱好设计，并且热爱好的产品。一个成功的设计是一个综合的设计解决方案，考虑到产品的内部属性，包括用户体验和外部属性，即功能性。成功的设计会考虑到所有的利益相关者(制造商、供应商、销售方、维修工人等等)，考虑到人机工学，包括身体上的、认知程度上的和情感上的，它会带给制造商和终端用户在情感和环境中的愉悦。

Yariv Sade：这其中包含两方面，第一方面是调研，每一个设计项目我们都需要进行前期调研，为了得到质量更好的产品，满足使用者需求，你必须清楚地明白用户在寻求什么样的商品。要知道这并非是件容易的事，因为你不可能去直接询问你的未来用户群到底想要什么。一个全球性的汽车制造商曾经说过，人们其实不知道自己需要的产品是什么样子，只是知道现有产品哪里不好，问题是什么。制造商能做是，考虑怎样的产品才能让用户满意，因此我们能做的只有调研。

说到调研，我们有一套很特别的方法：第一，根据产品的不同，我们会在商店、家中或是汽车里对产品的使用者，也就是产品的终端消费者进行调研。观察、用笔记录、甚至录影，然后得到足够多的信息，去发现男人和女人、老人和年轻人、左撇子和右撇子的区别。之后，我们会根据这些资料，列表分析，头脑风暴。第二，与潜在用户做访问，举例来说，玩具的潜在用户包括花钱买玩具的父母、玩儿这些玩具的小孩们，不同潜在用户群的需求是不同的，因此我们必须对不同用户群进行调研访问：爸妈们、孩子们，甚至零售商店的店员们，因为他们知道各种商品的销售情况，之后我们会将调查到的信息和数据进行分析整合。第三，我们买来同行业相似的产品，检测、拆解、分析结构，了解用户如何操作，了解人们在使用这一产品中的用户体验。最终，我们讲这些信息总结，写出产品概要，即设计指导方针。

设计师使产品具有增值的额外价值，就如同我的EDM理论，一步一步理论，这一理论帮助我们提出问题，有信心尝试各种方式方法。这就如同你去超级市场买东西一样，如果你没拿上清单，可能你会忘记买一些东西，你写清单的目的就是为了让自己不落下任何一件你所需要的商品。

DESIGN我们发现，目前用户体验设计也是贵公司的业务项目之一，用户体验在整个项目开发会起到怎样作用，即其重要性体现在哪些方面?

Yariv Sade：关于用户体验设计，我们没有专门的设计项目，它的重要性取决于我们所设计的产品和项目。

第一，从人机工学或者使用角度来说，如果使用一部手机，我们要知道它的操作方式，但人们其实不喜欢阅读菜单，只想寻找使用起来方便的手机。第二是情感方面的，对于一件产品来说，最大的肯定莫过于人们对于它的喜爱。如同现今的iphone，人们会因为手持一部iphone而感到自豪或者骄傲，原因之一是由于iphone的市场和品牌效应，其二是它的外形优美、功能优越。第三是情感表达的需求，也就是使用Apple的产品会象征着富有、快乐或者归属感等等诸如此类的。用户体验是关于产品如何让使用者感觉更好而设置的，其中包括产品的外形，使用的舒适感，CMF，品牌设计、产品的广告包装等等。或许十年前，市场上产品的竞争是在技术与执行，性能与能力上。技术很重要，但仅有好技术不行的，用户体验也很重要。

DESIGN：请介绍一下你们通常做用户体验设计研究的步骤和方法(以一个为例，说说周期、过程等)?

Yariv Sade：一般来说，这取决于产品和客户。一些客户或许会说我们对于市场还不熟悉，比如，苹果在四五年前还没有手机，只生产电脑，ipod播放器。如果客户需要我们设计一款新产品，那这种设计研究将会是非常深入的，因为这是一种全新的设计，从无到有。但是如果诺基亚找到我们，让我们在上百种样式的手机的基础上设计一款手机，其实他们已掌握了产品的大部分信息。很有意思的事情是，欧洲的公司可以销售他们的产品长达20、30年，但他们从不向使用者询问他们的使用体验，即用户体验。他们知道很多精确的数据，有多少消费者想买这一产品，价格定位是多少。我们的调研是基于这一基础上，但并不是数字化的、经济的，而是对于产品的外观、形状、感觉以及消费者的心理需求。大多数客户并不知需要提出这些问题，举个例子来说，我们曾经有一个欧洲的客户，是饮水机厂商，他们要我们设计一款新型饮水机，我们给了他们几个报价，并且说明第一阶段是调研，我们需要花钱完成这项工作，他们却说，我不明白为什么你需要把钱用在这上面?我说因为这样才能写出产品设计纲要，如果你知道怎样写的话，传给我，那么我就可以设 计出新产品。他说，我不知道怎么写，你去写。我说好，那我需要做完以上调研，才能完成这一设计纲要。两天后，我将调研需要的大概50个问题都传送过去给他，这其中包括在欧洲，男士和女士在使用产品上是否有所不同?左撇子和右撇子使用时的区别?使用者会不会根据产品的高度而改变他们的操作模式?他说好吧，你去调研。总的来说，关于用户体验调研的时间根据产品、用户和使用者的不同而不同，大概需要三周至六周之间。调研集中在目标用户群中，但对于不同地区，比如对于欧洲和亚洲的使用者和用户群，调研会根据地域的不同而有所差别。欧洲的用户和亚洲的用户也许在身高上有差别，在脚的大小上有差别，但这些都是身体上的区别，差别不会很大；但对于心理上的需求，由于文化和认知的不同，则完全不同的。比如，中国的家电设计和欧洲的家电设计很不同。很多花的样式，很多装饰，在欧洲的家电不会看到如此的装饰。

对于用户体验研究的人群，在我们进行调研之前，会进行调研准备。调研是关于质量的调研，我们不会访问上干名用户，我们会将地域标记出来，也许使用同一件产品，男人和女人是不同的，因此我们会访问十个人，五男五女。对于不同产品我们会对不同用户群进行调研，也就是不同产品会有不同的目标用户群，包括儿童组、青年组、成年组、老年组，高个、矮个，或者左撇子、右撇子等等。如果产品对于男女使用的区别不是很明显，那么设计将不会以用户体验的这些数据作为考量；如果不同的话，我们会将产品的设计分别进行，将为男性和女性设计的区分开来。

Yariv Sade：用户体验研究的人群根据市场需求的不同而定，设计依据公司的商业决策而定。到底是将产品投向欧洲还是亚洲市场，这不是设计师所能决定的，但我们会和商业决策者一起讨论，一件产品是否适合销往一个国家或区域。一个设计的决定，包括三部分，一部分是商业决策、一部分是产品本身的设计，而在这其中是策略设计，也叫设计策略。策略设计即包括商业决策也包括产品设计，所有一切的品牌和市场也都包合在内。

篇（11）

随着近年来人类科学技术水平的加速发展，特别是计算机软硬件性能的持续提高，以及计算机技术对各行各业全面深入的渗透，各技术领域的思维、观念和方法不断得以更新。机械设计作为一个具有几百年历史的技术领域，也在世界科技进步的大潮中获得了新生。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效。

根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，我们可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。

一、系统化设计方法

系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性。所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。

系统化设计思想于上世纪70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制定了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制定出标准VDI2221技术系统和产品的开发设计方法。

由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。具有代表性的系统化设计方法有设计元素法、图形建模法、“构思”―“设计”法、矩阵设计法、键合图法，等等。

二、结构模块化设计方法

从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解（如通用零件部件等）描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解。这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层：（1）产品（2）功能组成（3）主要功能组件（4）功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。

这种方法认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数。因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。

这种方法提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口（连接和配合部），并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。

这种方法以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。

根据机械零部件的连接特征，将其归纳成四种类型：

1）元件间直接定位，并具有自调整性的部件；

2）结构上具有共性的组合件；

3）具有嵌套式结构及嵌套式元件的连接；

4）具有模块化结构和模块化元件的连接，并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。

在进行机械系统的方案设计时，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象，以便于实现映射算法。

三、基于产品特征知识的设计方法

基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。

机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。

四、智能化设计方法

智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。在利用数学系统理论的同时，我们考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系。

机械产品的方案设计正朝着计算机辅助实现、智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进，由于产品方案设计计算机实现方法的研究起步较晚，目前还没有成熟的、能够达到上述目标的方案设计工具软件。我认为，综合运用文中四种类型设计方法是达到这一目标的有效途径。虽然这些方法的综合运用涉及的领域较多，不仅与机械设计的领域知识有关，而且涉及系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识，但仍然是产品方案设计必须努力的方向。

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