現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

前言

2008年7月間，電子工業(yè)出版社邀請(qǐng)全國(guó)20多所高校幾十位機(jī)電領(lǐng)域的老師，研討符合“工程教育”要求的教材的編寫方案。大家認(rèn)為，這適應(yīng)了目前我國(guó)高等院校工科教育發(fā)展的趨勢(shì)，特別是對(duì)工科本科生實(shí)踐能力的提高和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，都會(huì)起到積極的推動(dòng)作用。教育部于2007年1月22日頒布了教高（2007）1號(hào)文件《教育部財(cái)政部關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見(jiàn)》。同年2月17日，緊接著又頒布了教高（2007）2號(hào)文件《教育部關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見(jiàn)》。由這兩份文件，可以看到國(guó)家教育部已經(jīng)決定并將逐步實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”（簡(jiǎn)稱質(zhì)量工程），而質(zhì)量工程的核心思想就在于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，提高教師隊(duì)伍整體素質(zhì)，以及進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)模式、教學(xué)內(nèi)容和方法。教學(xué)改革和教材建設(shè)從來(lái)都是相輔相成的。經(jīng)過(guò)近兩年的教改實(shí)踐，不少老師都積累了一定的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，借此機(jī)會(huì)，編寫、出版符合“工程教育”要求的教材，不僅能夠滿足許多學(xué)校對(duì)此類教材的需求，而且將進(jìn)一步促進(jìn)質(zhì)量工程的深化。近一年來(lái)，電子工業(yè)出版社選派了骨干人員與參加編寫的各位教授、專家和老師進(jìn)行了深入的交流和研究。不僅在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了優(yōu)化，而且根據(jù)不同課程的需要開(kāi)辟了許多實(shí)踐性、經(jīng)驗(yàn)性和工程性較強(qiáng)的欄目，如“經(jīng)驗(yàn)總結(jié)”、“應(yīng)用點(diǎn)評(píng)”、“一般步驟”、“工程實(shí)例”、“經(jīng)典案例”、“工程背景”、“設(shè)計(jì)者思維”、?！畬W(xué)習(xí)方法”等，從而將工程中注重的理念與理論教學(xué)更有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。此外，部分教材還融入了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和課程設(shè)計(jì)方案，這樣一方面可以滿足某些課程對(duì)實(shí)踐教學(xué)的需要，另一方面也為教師更深入地開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)提供豐富的素材。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，普通高等教育也將隨之發(fā)展，并培養(yǎng)出適合經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要的人才。“高等院校機(jī)電類工程教育系列規(guī)劃教材”就站在這個(gè)發(fā)展過(guò)程的源頭，將最新的教改成果推而廣之，并與之共進(jìn)，協(xié)調(diào)發(fā)展。希望這套教材對(duì)更多學(xué)校的教學(xué)有所裨益，對(duì)學(xué)生的理論與實(shí)踐的結(jié)合發(fā)揮一定的作用。最后，預(yù)祝“高等院校機(jī)電類工程教育系列規(guī)劃教材”項(xiàng)目取得成功。同時(shí)，也懇請(qǐng)讀者對(duì)教材中的不當(dāng)、不貼切、不足之處提出意見(jiàn)與建議，以便重印和再版時(shí)更正。

內(nèi)容概要

本書根據(jù)“現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)”課程教學(xué)的基本要求編寫而成，力求將現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法放在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中講授，從而使讀者更有利于把握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的全局和提高實(shí)踐能力。其主要內(nèi)容包括緒論、設(shè)計(jì)方法學(xué)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略與組織、產(chǎn)品構(gòu)思與概念設(shè)計(jì)、創(chuàng)造技法與創(chuàng)新設(shè)計(jì)、反求設(shè)計(jì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體系與模塊化設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)與宜人性設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、有限元方法、可靠性設(shè)計(jì)、魯棒性設(shè)計(jì)、產(chǎn)品評(píng)價(jià)、產(chǎn)品營(yíng)銷與市場(chǎng)推廣。書中還開(kāi)辟了工程背景、內(nèi)容提要、學(xué)習(xí)方法、點(diǎn)評(píng)等欄目，同時(shí)任課老師可通過(guò)華信教育資源網(wǎng)免費(fèi)下載配套的電子課件。    本書可作為高等院校工科各專業(yè)本科生、研究生學(xué)習(xí)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的教材，也可供從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論等領(lǐng)域的科研人員和工程技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)概述　　1.1.1　進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的原因　　1.1.2　成功產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)　　1.1.3　開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者　　1.1.4　產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中工業(yè)設(shè)計(jì)的原則　1.2　新產(chǎn)品與新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)　　1.2.1　新產(chǎn)品的定義與特點(diǎn)　　1.2.2　新產(chǎn)品的分類　　1.2.3　產(chǎn)品生命周期　　1.2.4　新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)策略　1.3　支持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法　　1.3.1　設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)　　1.3.2　機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)　1.4　產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一般流程　1.5　產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的QFD方法　1.6　習(xí)題1第2章　設(shè)計(jì)方法學(xué)　2.1　概述　　2.1.1　設(shè)計(jì)方法學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展　　2.1.2　設(shè)計(jì)方法學(xué)及其研究對(duì)象　2.2　技術(shù)系統(tǒng)及其確定　2.3　設(shè)計(jì)系統(tǒng)　　2.3.1　設(shè)計(jì)的工作階段　　2.3.2　解決問(wèn)題的邏輯步驟　　2.3.3　設(shè)計(jì)方法　2.4　系統(tǒng)化設(shè)計(jì)法　　2.4.1　功能分析法　　2.4.2　設(shè)計(jì)工具　　2.4.3　結(jié)構(gòu)方案的變形　2.5　習(xí)題2第3章　產(chǎn)品開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略與組織　3.1　產(chǎn)品創(chuàng)新　3.2　新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)管理　3.3　新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略　3.4　新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)組織　3.5　產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的組織模式　3.6　習(xí)題3第4章　產(chǎn)品構(gòu)思與概念設(shè)計(jì)　4.1　概述　　4.1.1　概念設(shè)計(jì)與產(chǎn)品構(gòu)思　　4.1.2　新產(chǎn)品設(shè)想的來(lái)源與分析　4.2　概念設(shè)計(jì)流程　4.3　新產(chǎn)品構(gòu)思　　4.3.1　企業(yè)的創(chuàng)造性過(guò)程及其管理　　4.3.2　新產(chǎn)品構(gòu)思方法　　4.3.3　新產(chǎn)品構(gòu)思的收集和處理　4.4　概念生成的方法　　4.4.1　概念生成的5步法　　4.4.2　分類樹(shù)　　4.4.3　概念組合表　　4.4.4　其他方法　4.5　概念生成的內(nèi)外部調(diào)研　　4.5.1　內(nèi)部調(diào)研　　4.5.2　外部調(diào)研　　4.5.3　文獻(xiàn)和專利的檢索與應(yīng)用　4.6　概念選擇　　4.6.1　概念選擇的過(guò)程　　4.6.2　概念選擇的方法　4.7　習(xí)題4第5章　創(chuàng)造技法與創(chuàng)新設(shè)計(jì)　5.1　創(chuàng)造性思維與創(chuàng)造技法　　5.1.1　創(chuàng)造性思維的特點(diǎn)和類型　　5.1.2　創(chuàng)造性技法　　5.1.3　創(chuàng)造性技法應(yīng)用實(shí)例　5.2　創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法　　5.2.1　創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特征與過(guò)程　　5.2.2　創(chuàng)新源于靈感　　5.2.3　創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原理與法則　　5.2.4　創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法　5.3　習(xí)題5第6章　反求設(shè)計(jì)　6.1　概述　6.2　數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)　　6.2.1　數(shù)據(jù)測(cè)量及其裝置　　6.2.2　接觸式測(cè)量裝置　　6.2.3　非接觸式測(cè)量裝置　6.3　從點(diǎn)云構(gòu)建CAD模型　　6.3.1　數(shù)據(jù)前處理　　6.3.2　從點(diǎn)云構(gòu)建表面模型　6.4　數(shù)據(jù)處理和精減　　6.4.1　均勻網(wǎng)格法　　6.4.2　非均勻網(wǎng)格法　　6.4.3　三維網(wǎng)格法　6.5　快速反求設(shè)計(jì)　　6.5.1　ScanTo3D　　6.5.2　掃描與快速成形的集成　6.6　習(xí)題6第7章　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體系與模塊化設(shè)計(jì)　7.1　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體系　　7.1.1　產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體系的類型　　7.1.2　產(chǎn)品的系列化　7.2　相似設(shè)計(jì)　　7.2.1　相似的基本理論　　7.2.2　相似設(shè)計(jì)方法　7.3　模塊化設(shè)計(jì)　　7.3.1　模塊化設(shè)計(jì)過(guò)程　　7.3.2　模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例　7.4　習(xí)題7第8章　工業(yè)設(shè)計(jì)與宜人性設(shè)計(jì)　8.1　工業(yè)設(shè)計(jì)概述　　8.1.1　工業(yè)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容　　8.1.2　產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的原則　　8.1.3　產(chǎn)品造型的美學(xué)內(nèi)容　　8.1.4　產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的程序　8.2　造型基礎(chǔ)與美學(xué)法則　　8.2.1　形態(tài)要素及其視覺(jué)效果　　8.2.2　產(chǎn)品造型的美學(xué)法則　8.3　產(chǎn)品的色彩設(shè)計(jì)　　8.3.1　色彩的基本知識(shí)　　8.3.2　產(chǎn)品色彩設(shè)計(jì)　8.4　人機(jī)工程學(xué)與宜人性設(shè)計(jì)　　8.4.1　人體結(jié)構(gòu)尺寸與造型尺度　　8.4.2　視覺(jué)特征與顯示器設(shè)計(jì)　　8.4.3　控制器的選擇與設(shè)計(jì)　　8.4.4　控制臺(tái)板設(shè)計(jì)　8.5　習(xí)題8第9章　優(yōu)化設(shè)計(jì)　9.1　優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本知識(shí)　　9.1.1　優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型　　9.1.2　優(yōu)化設(shè)計(jì)中的迭代計(jì)算　9.2　優(yōu)化設(shè)計(jì)方法　　9.2.1　一維優(yōu)化法　　9.2.2　無(wú)約束優(yōu)化法　　9.2.3　約束優(yōu)化法　9.3　優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例　9.4　習(xí)題9第10章　有限元方法　10.1　有限元法的基本概念　10.2　有限元法的基本原理　　10.2.1　單元?jiǎng)澐址椒霸瓌t　　10.2.2　有限元方程的建立　10.3　有限元法的工程應(yīng)用　　10.3.1　有限元法的解題步驟　　10.3.2　應(yīng)用實(shí)例　10.4　習(xí)題10第11章　可靠性設(shè)計(jì)　11.1　可靠性的基本概念　　11.1.1　可靠度和累積失效概率　　11.1.2　失效密度　　11.1.3　失效率　　11.1.4　平均壽命　11.2　失效曲線與分布函數(shù)　　11.2.1　失效率曲線　　11.2.2　離散型隨機(jī)變量的分布　　11.2.3　連續(xù)型隨機(jī)變量的分布　11.3　可靠性設(shè)計(jì)方法　　11.3.1　概率設(shè)計(jì)　　11.3.2　應(yīng)力-強(qiáng)度干涉模型　　11.3.3　可靠度的確定方法　11.4　可靠性設(shè)計(jì)實(shí)例　11.5　習(xí)題11第12章　魯棒性設(shè)計(jì)　12.1　基本概念與質(zhì)量模型　　12.1.1　基本概念　　12.1.2　質(zhì)量設(shè)計(jì)模型　12.2　魯棒性設(shè)計(jì)的方法與步驟　　12.2.1　魯棒性設(shè)計(jì)方法　　12.2.2　魯棒性設(shè)計(jì)的分類與流程　　12.2.3　試驗(yàn)設(shè)計(jì)　12.3　基于損失模型的魯棒設(shè)計(jì)　　12.3.1　質(zhì)量損失模型　　12.3.2　參數(shù)設(shè)計(jì)　12.4　魯棒性設(shè)計(jì)實(shí)例　　12.4.1　確定設(shè)計(jì)目的與質(zhì)量指標(biāo)　　12.4.2　制定可控因素水平表　　12.4.3　用正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案　　12.4.4　進(jìn)行試驗(yàn)與計(jì)算　　12.4.5　分析結(jié)果確定最優(yōu)參數(shù)　12.5　習(xí)題12第13章　產(chǎn)品評(píng)價(jià)　13.1　產(chǎn)品評(píng)價(jià)方法　13.2　產(chǎn)品評(píng)價(jià)系統(tǒng)　13.3　產(chǎn)品財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)　13.4　習(xí)題13第14章　產(chǎn)品營(yíng)銷與市場(chǎng)推廣　14.1　新產(chǎn)品市場(chǎng)進(jìn)入決策　14.2　新產(chǎn)品營(yíng)銷計(jì)劃　14.3　新產(chǎn)品定價(jià)策略　14.4　新產(chǎn)品的品牌策略和包裝策略　14.5　新產(chǎn)品促銷策略　14.6　新產(chǎn)品營(yíng)銷渠道策略　14.7　習(xí)題14參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)對(duì)企業(yè)的重要意義是不難理解的，但是在實(shí)際中，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)卻并不那么容易。不少企業(yè)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度較慢，往往是由于存在以下一些障礙。（1）缺乏大量有效的新產(chǎn)品構(gòu)思。構(gòu)思是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的首要前提，但構(gòu)思的產(chǎn)生，并能達(dá)到新穎性、實(shí)用性和可操作性的要求卻是不容易的。特別對(duì)于一些比較成熟的產(chǎn)品來(lái)講，構(gòu)思和創(chuàng)意的余地已經(jīng)相當(dāng)狹窄，這往往成為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一個(gè)大的障礙。（2）資金短缺。資金的問(wèn)題也已成為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一個(gè)制約。一些好的產(chǎn)品構(gòu)思往往需要很多開(kāi)發(fā)資金的投入，即使將來(lái)有很好市場(chǎng)前途的產(chǎn)品，只要企業(yè)資金上有困難，也就難以將其投入開(kāi)發(fā)。（3）市場(chǎng)細(xì)分導(dǎo)致市場(chǎng)難以達(dá)到必要的市場(chǎng)規(guī)模。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促使企業(yè)將目標(biāo)市場(chǎng)劃分得越來(lái)越細(xì)，而過(guò)細(xì)的市場(chǎng)劃分會(huì)使企業(yè)面對(duì)一個(gè)過(guò)于狹小的市場(chǎng)，從而使產(chǎn)品的預(yù)期銷量達(dá)不到必要的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，因此企業(yè)將不得不放棄對(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。（4）激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)使新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)增大。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)有可能導(dǎo)致多家企業(yè)同時(shí)開(kāi)發(fā)某一新產(chǎn)品，從而使產(chǎn)品一進(jìn)入市場(chǎng)就面臨著激烈的競(jìng)爭(zhēng)，這不僅使企業(yè)的市場(chǎng)進(jìn)入成本大大增加，而且有可能很快被擠出市場(chǎng)。20世紀(jì)90年代初期中國(guó)出現(xiàn)了“排浪式”投資現(xiàn)象，眾多企業(yè)進(jìn)行同類型的集中投資和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，結(jié)果使得相當(dāng)一部分企業(yè)由于競(jìng)爭(zhēng)失利而陷入困境。這說(shuō)明隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的進(jìn)一步激化，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)越來(lái)越大，從而對(duì)企業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的積極性會(huì)產(chǎn)生很大影響。（5）仿制和假冒產(chǎn)品的迅速出現(xiàn)，給新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效益帶來(lái)很大損失。一些新產(chǎn)品剛剛進(jìn)入市場(chǎng)，馬上就會(huì)有大量仿冒產(chǎn)品緊緊跟上，結(jié)果，企業(yè)還未來(lái)得及回收投資，產(chǎn)品市場(chǎng)就已經(jīng)飽和，這也使企業(yè)不敢輕易地開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)對(duì)于企業(yè)至關(guān)重要，但又充滿風(fēng)險(xiǎn)。所以，企業(yè)在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品方面必須積極謹(jǐn)慎，既要注意不斷地更新產(chǎn)品，又要對(duì)所準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品進(jìn)行認(rèn)真研究，反復(fù)論證。不能知難而不為，更不能盲目投資、草率從事。應(yīng)嚴(yán)格按照科學(xué)的方法進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)?？傊庐a(chǎn)品開(kāi)發(fā)的意義在于以下幾點(diǎn)。（1）開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品是企業(yè)生存和發(fā)展的根本保證。（2）開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品能夠更好地滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)和文化生活要求。（3）開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品是提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要手段。（4）開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。

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《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)》：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)：《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)》不像一般教材那樣，只孤立地講授部分現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，而是將現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法放在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中講授，從而使讀者更有利于把握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的全局和提高實(shí)踐能力、《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)》每一章都按照基本概念、基本原理、實(shí)現(xiàn)方法、應(yīng)用實(shí)例的邏輯展開(kāi)，條理清晰，便于學(xué)習(xí)，并為任課老師免費(fèi)提供電子課件詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)見(jiàn)目錄。

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