概念設計論文大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇概念設計論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

篇（1）

2概念設計的應用范圍

概念設計在不同的領域中有不同的含義、不同的對象。除了上述設計藝術領域之外，在產品的生產、經營、銷售等領域中也有廣泛的應用。這一類的“概念設計”指的是對某種經營、生產、銷售思想、策略的策劃。所謂“概念”是對企業、產品、管理、營銷理念等方面的特殊性做出的概括。按主體不同，對這一類的“概念設計”可分為三個方面：即企業概念、品牌概念和產品概念。

除了物質生產領域之外，在影視、戲劇、展覽策劃等文化生產領域，概念設計也發揮著重要作用，特別是在科幻題材影視創作中，那些在現實中不存在的場景和道具都需要設計師根據預先設定的概念進行創作。

概念設計早在20世紀80年代，在國外就已經開始為設計界所廣泛關注。美國平面設計師愛倫•霍伯特（AllenHubert）當時曾經撰寫了一本書，題目就叫“ConceptualDesign”（概念設計），內容是針對平面設計中如何組織創意，如何賦予設計對象某種理念或思想，更好地推廣企業和產品，引導消費者。當時國內很少有人從“概念設計”的角度理解、重視這個問題。在設計領域始終倡導并努力實踐“概念設計”的是工業設計，由于工業產品具有批量化、自動化和時尚性等特點，設計對生產領域帶來的影響更直接，對市場信息做出的反映更迅速、更靈敏，在推廣一個新產品之前，概念設計就顯得十分重要。特別是汽車工業，概念設計成為推動汽車工業不斷創新的發動機。廠家對新的時尚、技術和功能的探索往往首先通過概念設計來完成，同時，概念車也成為引領時尚的風向標。

3概念設計的主要特點

（1）獨創性。概念設計更強調設計的獨創性和原創性，從形式和內容上都排斥業已存在的東西。當然，這不是說不能使用歷史上已經存在的形式符號和材料做法，而是必須以新的手法、新的視角加以運用。

（2）抽象性。概念的形成是對紛然陳雜的生活現象提煉、概括、抽象的結果。任何概念都有一定的抽象性，它來源于我們提煉出的某種理念或思想，我們欲倡導、傳揚的主張以及我們欲表達的某種意象。例如：柯布西埃設計的郎香教堂、賴特設計的流水別墅、密斯設計的法恩斯沃斯住宅等等，不管它們是否經歷過我們所稱的“概念設計”階段，但它們都表現出了概念設計所具有的全部特征。這幾位現代建筑的開創者都曾經確立了他們的新建筑概念，沒有這些理念的引導，沒有對這些主張堅定不移的實踐，他們的作品就不可能對后世產生如此大的影響力。

（3）探索性。概念設計可以不過多地涉及具體的功能問題（這類問題可以在方案設計階段進行修正），即使考慮功能問題，也是概念性的，原理性的或邏輯推論性的、說得更直接一點就是紙上談兵。它更像一個探索性的科學實驗，與實際生活保持一定距離，可以保證思維有足夠的想象空間。

（4）先進性。概念設計要求我們立足于時代最先進的技術和社會意識，有足夠的勇氣去嘗試最新的東西（新技術、新材料、新工藝、新的生活觀念），凝聚時代最先進的技術成果，使其處于時代的前端，否則就談不上是什么“概念設計”。

4概念的誤區

（1）概念虛無。有人認為，所謂的概念不過是廣告人或策劃人“編”出來的光環，未必是騙人的，但卻離實際很遠，至少是有誤導的嫌疑。社會上也的確有一些夸大其辭或空穴來風式的概念炒作，這反過來又加深了人們對概念的誤解。其實我們可以這樣去理解，概念或者是對設計對象所固有屬性的某種概括（設計對象有許多屬性，不一定只有一種），或者是一種對可及目標的追求，是實際存在的東西。

（2）概念無用。在設計實踐中，的確有許多人沒有從概念設計的角度考慮方案，也能夠創作出不錯的作品。但是，這類作品往往不具有開創性和激勵社會不斷探索的精神。這只能說明脫離了追求“概念”常常是這類作品落入陳規、俗套的一種原因。實際上，認真的創作幾乎不可避免地涉及到對許多概念的分析，單就形式語言本身來說，就存在各種不同的概念。成熟的設計師在做方案之前，總是要有一個明確的主導思想，要達到什么目標、體現什么精神、突出什么特征等等，這些就是概念設計的內涵。所謂“概念無用”，是由于人們沒有認識到它的價值或誤解為華而不實的花招，這實在是一種莫大的偏見。

（3）概念游戲。這是在實際操作中表現出的草率、脫離實際、缺乏認真求實的科學態度。認識到概念設計在創新和推動商業利益方面產生的作用，但沒有用科學的、務實的態度去操作，而是夸大其辭、玩詞藻，靠耍小聰明進行詭秘的“包裝”，怎么“洋”怎么來，怎么“時髦”怎么來，然而這種花拳秀腿最終是遮掩不住設計因脫離實際，缺乏認真求實的科學態度而導致的缺陷的。

5概念的塑造

任何一個實際存在的項目都具有一定的概念，它或許是陳舊的、歷史性的，或許是潛在的、模糊的，或許是地域性、具有行業特征的等等。拿產品為例，任何產品都具有它獨有的功能、特點，或者表現在技術上，或者表現在它所處的氛圍上。比如保暖內衣，首先和其它內衣相比更具有獨特的保暖功能，“保暖”這一概念已被廣泛地運用了；同是保暖內衣，大家在科技含量、組成材料、穿著感覺等方面尋求著自己的特點，而這些特點又是各自產品所獨有的。這些特點已構成了成為概念的因素，為了讓公眾真正了解其獨特之處，就有必要把這種特點用形象的說法“亮”出來。從另一個方面思考，如果產品并不具備特殊的優勢，沒有哪一點可以包裝成概念，那么就必須承認它在市場上很難與實力對手相抗爭。不滿足于此，就要讓技術人員改進工藝、用料等做出特色來。在做出來之前，這個特色是被“想象”出來的，那么這個可以實現的目標就可以成為“概念”。拿一些大城市如北京的一些房地產項目策劃舉例，北京是一個缺水干旱的城市，地勢平坦、季風氣候顯著，大城市的一些弊病在這里都有突出的表現。在這樣的地理環境中建造居住區，創造水域以及大片的植被、改造地表形態等等，都對消費者具有很強的吸引力。因此，開發商制造了“水域花園”、“都市山莊”、“慧谷陽光”等一系列這樣的概念，這樣的項目如果是建在昆明湖、北海、密云水庫周邊，其真實性是無庸置疑的，但恰恰這些項目大多數位于遠離水域的地區。顯然，這個目標是需要努力才能達到的。如此說來，概念可被分為兩類，一類是提煉性概念，一類是目標性概念。

在概念設計的具體方法上，提煉性概念和目標性概念是小異而大同的，既有各自的特殊性，但共同遵守的原則是一致的。

第一個原則是優勢優先。所謂“優勢”是以市場為標準，而不是以企業、設計者或老總個人喜好為標準，這一點往往被混淆。比如說啤酒，在質量方面許多老總認為自己在這方面最具優勢，實際情況即便是這樣，而對于消費者來說，支持質量的眾多環節、嚴格體系又最難了解到，所以往往愿意在認同質量相同的前提下，從口味、價位、品牌等明顯因素上尋求購買理由。推而廣之，我們要設計概念，就必須以“市場認可的優勢”為素材。

第二個原則是差異性。首先表現在概念素材即優勢因素的差異性上，其次表現在概念的表達上。素材的選擇要體現獨特性，避免雷同；在概念的表達上也要體現獨創性，可以是通俗的，也可以是玄妙的，但通俗而不直白，玄妙而不蒙事。

第三個原則是務實性。概念必須是實際的、可行的、有根基的。目標性概念盡管目前尚未達到，但通過努力是完全可能達到的，如果不能實現或難以實現，則會成為空談和虛妄，這樣的概念對企業是非常有害的。

第四個原則是概括性。適應市場的優勢因素要用專業的語言嚴密地表達出來，是件很麻煩的事兒，甚至可以寫成文章，這和消費者的認知時間是相違背的。他們希望能夠迅速快捷地認識到產品的優勢，這就需要對產品的優勢進行概括，甚至概括成幾個字，還可以加點修飾，用些修辭手法，達到直觀、通俗、形象、生動、有趣的效果，以致更好地讓公眾接受，讓公眾記得牢，目的就達到了。當然還有一些較為含蓄的表達也可能更為高明，就是通過事物、現象、形象等讓公眾了解到這個概念的潛臺詞，比如北極人保暖內衣啟用外星人形象來體現其科技含量。

概念設計可以被看作方法論層面上的設計思維訓練，不在乎方案是否能夠實施，即使是針對一個實際不存在的目標，概念設計訓練也是有意義的，要害是開闊思路，探尋創新的靈感，在不受或較少受約束的情況下，最大限度地發揮想象力。這種設計通常總是要與真實的適用性之間保持一定的距離，目的是給思維留有足夠的發揮想象力的空間。

摘要：“概念設計”不僅在當代設計領域是被廣泛關注的一個話題，甚至在其他許多以創新為目標的行業（IT行業、企業經營管理、商業銷售、廣告、演藝活動、影視創作等等），人們都在談論“概念設計”在推動一個產品、一個工程、一項活動、一個事件的過程中所起到的重要作用。因此，對于從事設計工作的人來說,弄清楚到底什么是概念設計，如何進行概念設計,是一件十分必要的事。

關鍵詞：概念設計；應用范圍；主要特點；誤區；塑造

參考文獻

［1］辭海編輯委員會.辭海(1999版縮印本)［M］.上海：上海辭書出版社，2000.

［2］尹定邦.設計學概論［M］.湖南:湖南科學技術出版社，2006.

篇（2）

2適航要求的識別和檢索機制

適航要求識別與獲取的目的在于根據當前設計任務檢索適用的適航條款要求，本質上屬于一種依據索引的文本檢索[13]。與傳統的關鍵詞檢索相比，用于建立設計任務和適用條款要求之間映射的索引不是若干離散的關鍵詞，而是一種由概念圖表達的結構化索引，構成索引的“概念”之間具有內部關聯性；另外，由于適航條款的概括性，建立條款索引的概念集中包含的很多概念術語超出了條款文本范圍。例如，CCAR25.581閃電防護條款的條文中并未明確提及飛機的燃油系統，但燃油系統設計必然需要考慮該條款要求。因此，“燃油系統”要包含在該條款索引的概念集中，而這種情況主要依靠設計師的經驗知識來保證。針對適航條款的特點，本文提出一種基于匹配度的適航條款要求檢索方法，即某適航條款對于當前設計任務的適用性可通過設計任務中包含的民機設計特征與條款約束的設計對象之間的匹配度來衡量。2.1匹配度對象（設計特征）之間的匹配過程包括兩個步驟：首先判斷當前設計對象與條款約束的對象名稱是否一致；若對象名一致，則進一步判斷對象屬性值之間的一致程度；否則，兩者完全不匹配。此處，設ai為當前設計對象a的第i個屬性值，bi為條款約束的對象b與之相對應的屬性值，則M(aibi)表示兩者屬性值之間的匹配度函數。若ai和bi為枚舉型取值，則匹配度計算公式如式（4）：2.2檢索算法根據上述介紹，基于匹配度的適航條款檢索算法如圖6所示，詳細的檢索步驟描述如下：步驟1輸入飛機的某設計特征（系統、子系統及其結構組成）作為當前設計特征Pc（當前設計對象）。步驟2讀取Pc相關的特征約束C(Pc)，這里的C(Pc)主要來自于對于產品整體的屬性約束或繼承自父級特征的屬性約束。步驟3讀取Pc的關聯特征，生成關聯特征集；此處的關聯特征包括Pc的下一級結構特征，以及與Pc在功能或結構上存在關聯關系的其他設計特征；此處構建關聯特征集的目的在于擴大適用條款的檢索范圍。步驟4從適航條款數據庫中讀取第一條未被檢索過的條款作為當前條款，如果成功，則進一步讀取該條款約束的目標對象Pc’及其特征約束；否則退出程序。步驟5比較Pc和Pc’，如果Pc=Pc’，則進一步比較其屬性特征C(Pc)和C(Pc’)，并按式（6）計算其匹配度Mi。步驟6如果Pc≠Pc’，則該條款的目標對象與當前設計特征不匹配，但可能與Pc的某項關聯設計特征相匹配。因此，進一步讀取Pc’的關聯對象集Pr’，判斷Pr與Pr’是否相交，即按照式（7）計算Mj。步驟7若Mi>0，則當前設計特征與條款約束的目標對象一致，該條款為當前設計特征的主要適用條款，從而將該條款錄入適用條款集；否則轉步驟8。步驟8若Mj>0，則當前條款為當前設計特征的相關條款，屬于次級適用條款，也將該條款錄入適用條款集；否則，當前條款為完全不適用條款，轉步驟9。步驟9將當前條款的狀態標記為已檢索過的條款，轉步驟4。步驟10適航條款數據庫中的所有條款都被檢索過，退出程序。

3實現與應用

根據本文提出的方法進行相應的軟件實現。采用技術，利用VisualStudio2008軟件開發平臺和SQLServer2008數據庫系統開發出一套民機適航要求的識別與確認系統，用于輔助某民機制造商的適航工程師（型號各分系統適航審定計劃的負責人）根據某些設計任務中的民機設計特征檢索適航條款數據庫，形成型號各專業適航審定基礎中適用條款集合的初步方案。以民機起落架系統中的部分設計特征“主起落架及艙門”為例檢索其適用的適航條款要求。首先，定義當前的設計任務，包括明確目標設計特征，定義目標設計特征所在型號的飛機級特征參數要求，并將主起落架系統的父級系統和子級系統作為關聯設計特征，形成當前設計任務的概念術語集用于檢索，如圖7所示。依次根據目標設計特征“主起落架及艙門”及其關聯特征（如父級設計特征起落架系統，子級設計特征收放系統、機輪系統等）檢索適航規章數據庫。此處以CCAR25.721條為例（如圖8），首先進行當前設計特征與條款約束的目標對象名稱的比對；若一致，則進一步進行（飛機級）特征參數的匹配。

篇（3）

2第一壁結構

第一壁結構是次臨界包層的重要功能部件，它需要承受熱載荷、14MeV高能中子和帶電粒子輻照的同時作用。為了提高第一壁材料抗輻照損傷的能力，選用低活化鐵素體／馬氏體（RAFM）F82H鋼材料。第一壁結構如圖2所示，在第一壁的上下端及中間部位設計有燕尾結構，其目的是使第一壁與燃料區一側的鋯包殼相互嵌合以固定第一壁，第一壁徑向厚度為10mm，內外包層面向等離子體面積分別為7．55m2和13．89m2，結構體積為0．21m3，質量為1．69t。

3支承結構

支承結構由極向縱骨、加強筋板、周向筋骨、徑向筋骨等結構組成。經分析，次臨界包層結構在運行工況下受力復雜，共需承受重力、系統壓力和熱應力三種主要外載荷，單瓣包層重量約30t，系統壓力是燃料區內嵌冷卻劑管道所承受的15．5MPa水壓，熱應力為燃料區中大量U－10Zr合金的裂變釋能而產生的沿極向和徑向的溫度梯度分布。為了實現對整個內外包層在極向的結構支承，在內外包層中分別設計有4根極向縱骨，縱骨在內外包層截面中的設計位置示意如圖3所示。在周向和徑向設計加強筋板、周向筋骨、徑向筋骨以提高包層的穩定性以及整個支承結構的剛性。支承結構是由具有優良抗彎和抗壓性能的SS316L（00Cr17Ni14Mo2）不銹鋼通過焊接加工制成，它是整個包層的支承和固定結構［10］。以內包層為例。

4燃料區結構

燃料區結構由裂變燃料U－10Zr合金、內嵌冷卻劑壓力管和支承結構中的加強筋板及部分徑向筋骨組成［11］。4．1燃料區燃料區是組成次臨界包層活性區的基本結構單元，其主要功能是實現中子倍增和通過核反應而產生大量裂變能，它是包層的主要釋熱部件。燃料采用U－10Zr合金，這主要是由于U－10Zr合金燃料鈾密度高，Zr對中子吸收少，實現能量輸出與放大性能好；二是合金燃料導熱系數大，利用內嵌冷卻劑壓力管能夠及時地帶走活性區核熱；三是合金燃料可以更容易地進行“簡單干法”后處理，可把燃料加熱到1700℃左右，達到沸點的裂變碎片便可去除燃料區。加強筋板和部分徑向筋骨承擔作用在燃料區的外載荷并把這些載荷傳遞到支承結構上，同時加強筋板還兼顧對內嵌冷卻劑壓力管的定位與導向作用。4．2內嵌冷卻劑壓力管燃料區中6層內嵌冷卻劑壓力管道被設計成由底至頂完全貫通的結構，且按照三角形交錯排列。由于受ITER裝置本體結構空間的約束，內外包層隨著極向位置的變化而引起了管間距離和鈾－水體積比變化。外包層6層冷卻劑管道按48根與47根相間排布，共有285根，內包層6層冷卻管道按32根與31根相間排布，共有189根。

5產氚區結構

產氚區是整個聚變－裂變混合能源系統實現氚自持的關鍵功能結構，產氚區結構由氚增殖劑小球區、慢化冷卻水管、管間連接板、“蛇形”氦氣回路和支承結構中部分徑向筋骨組成［12］。產氚區中的慢化冷卻劑管道和氚增殖劑小球區在空間上是互相獨立的單元。在結構上，為了保證燃料區中富余的中子進入產氚區后進一步被慢化再與鋰－6反應而生產氚，并及時帶走一部分多余的核熱，產氚區中慢化冷卻管道被設計成由底至頂完全貫通的結構，由慢化冷卻管和管間連接板把產氚區分成9層，各層之間的空間便構成了氚增殖劑小球填充區。為了形成“蛇形”氦氣回路，管間連接板的高度不等，形成高低錯位設計以便控制氦氣流動方向，部分徑向筋骨承擔作用在產氚區外載荷和傳遞來自燃料區的外載荷到支承結構上。同樣，由于受ITER裝置本體結構空間的約束，內外包層隨著極向位置的變化而引起了慢化冷卻層和氚增殖劑厚度的相應變化。

6鋯包殼結構

鋯包殼是核燃料裂變產物的主要屏障，燃料區和產氚區均有鋯包殼完全包覆，從而防止裂變產物泄漏到活性區或整個包層，燃料區和產氚區的鋯包殼為一種箱匣式密封結構。對于燃料區鋯包殼，由于在第一壁的上下端及中間部位設計有燕尾結構（圖2），相應地在燃料區徑向內側的鋯包殼上設計有對應的燕尾槽，如圖7所示。為了保證鋯包殼的結構密封，在燃料區徑向內側鋯包殼的周向側設計有金屬型擠壓密封卡槽，如圖8所示。從圖3可以看出，有2根極向縱骨設計在燃料區和產氚區包殼層頂角部位，相應地在燃料區徑向外側鋯包殼頂角處設計有極向縱骨半槽。對于產氚區鋯包殼，由于有2根極向縱骨設計在燃料區和產氚區包殼層頂角部位（圖3），相應地在產氚區徑向內側鋯包殼頂角處設計有極向縱骨的另一半槽。同時由支承結構可以看出，在周向兩側和徑向外側設計有徑向和周向筋骨，相應地在產氚區周向兩側和徑向外側的鋯包殼上設計有筋骨貫穿槽。

7出入口匯管結構

由于受ITER裝置本體結構空間的約束［13－14］，次臨界包層的出入口匯管只能在有限空間中實現各類功能管道的匯總，其中包括燃料區中的大量內嵌冷卻劑壓力管、產氚區中慢化冷卻水管和氦氣管。考慮大量冷卻劑壓力管與匯總管之間焊接的可操作性，在燃料區的上下端部先設計一個焊接頂蓋。燃料區的內嵌冷卻劑壓力管先匯入上下環形總管中，該匯總管再與ITER上下端口出入口總管相接并引出到外面的主回路系統。在產氚區中，慢化冷卻管和氚載帶管均采用“蛇形”流氣結構設計，這樣9層慢化冷卻管只需要匯總一次后連接慢化冷卻總管，再經ITER上下端口出入口總管引出到外面的氚回路系統。對于氚載帶管，先在產氚區上下端設計有出氣和進氣槽，然后再通過氚載帶管把進出氣槽的載帶氣體引入到氚載帶氣總管內，再經ITER上下端口出入口總管引出到外面的氚回路系統，以出口為例燃料區和產氚區匯管結構如圖11所示。

篇（4）

1.組內創意互動，指就給定的某個主題（本項目中如“中國消費者喜歡的形狀、外觀等”）進行快速創意表現，并將自己所畫的表現圖貼在每個房間墻壁上；接著，每人從所有其他人的表現圖中挑選自己喜歡的圖進行“提升和完善”；然后，將這些經過自己改善過的別人的創意表現圖和自己最初的創意想法結合，并做出滿意的組合；最后，所有人以小組形式從這些組合創意圖中提煉出創意點，并以便貼備注形式貼于創意表現圖四周。

2.組間創意交流，指各小組從所有的創意表現圖及創意點中挑選出感興趣的，在此基礎上進行創意發散；接著，對二次創意點進行故事板表現；然后，依據表現的場景進行產品概念設計；最后，小組合作進行創意概念的展示。

二、目標對象的初識

在該階段對目標對象有了初步認識，參與學生被重新分成小組，就給定的主題（本階段如“家居風格的趨勢”、“奢侈品或服務購買/體驗經歷”“、休閑時光”“、私家車”等）進行兩個小時的討論，最終形成展示文稿；然后，根據各小組的展示詳情，挑選出趣點，再重新分配小組成員，形成最終的小組分配；最后，經過多次“采訪者-被訪者”循環模擬入戶調研情況，實施入戶調研（包括目標消費者家中和奢侈品銷售/體驗店兩種類型）。

三、理解被訪者

首先，在入戶調研得到的影音資料基礎上，構建角色模型，并進行組與組之間的信息互換；接著，從墻上找出與角色匹配的創意想法；然后，提煉出直接和間接的需求點；最后，形成報告文稿。

四、創意表現和甄選

首先，每組挑選出三個感興趣的概念，進行深化，并按照以下核心問題展示給其他隊員和導師：

1.它能提供給消費者的核心價值是什么？

2.市場上類似的產品是什么？

3.它的獨特性何在？

4.它如何傳遞品牌的理念？然后，通過所有人討論評估，每組決定出最后兩個可以作為最終產品開發的概念，并作快速的sketch和storyboard表現；最后，根據既定的限制范圍，做出需求和創意間的平衡。

五、設計概念的深化

就每組的兩個最終概念做行業預估找出市場中的競爭點和消費的核心價值，以此做快速表現，并為此概念命名。

六、設計概念展示與設計活動的展開

將概念產品進行講解展示。探討概念如何實現的問題，選擇那些尚未有成熟產品問世，且未被以往產品使用過的新技術；概念的制造和成本問題；概念產品的材質和色彩；產品的銷售方式等。此外，還要考慮其體驗模型和物理模型的展示。

七、物理/交互模擬模型

電子工程、設計學、心理學和機械工程專業的同學就共同探討過的展示概念進行模型制作。

八、模型的完成、展臺和視覺傳達方面的設計

對所有模型的完善，并完成如何在短時間內進行有效信息的最大化傳達。

篇（5）

概念設計是對設計問題加以描述,并以方案的形式提出眾多解的設計階段[7].概念設計從不同的角度有多種定義[8].一般認為,概念設計是指以設計要求為輸入、以最佳方案為輸出的系統所包含的工作流程,是一個由功能向結構的轉換過程。

圖1描述了一般概念設計的工作流程,它包含綜合與評價兩個基本過程。綜合是指根據設計要求,運用各種分析、設計方法推理而生成的多個方案,是個發散過程；評價則從方案集中擇出最優,是個收斂過程。概念設計是將所設計的產品看成一個系統,運用系統工程的方法去分析和設計。具體說,概念設計就是將設計對象的總功能分解成相互有機聯系的若干功能單元,并以功能單元為子系統進行再次分解,生成更低一級的功能單元,經過這樣逐層分解,直至對應的各個最末端功能單元能夠找到一個可以實現的技術原理解。概念設計的主要任務是功能到結構的映射,概念設計過程主要包括：功能創新、功能分析和功能結構設計、工作原理解的搜索和確定、功能載體方案構思和決策。

根據概念設計的過程及人在設計時的認知特點將概念設計知識分為元知識和實例知識（其分類如圖2所示）。元知識中主要包括功能知識、技術原理解知識、結構知識等。實例知識中主要包括方案設計實例、技術原理解實例、產品實例等知識。

（1）功能知識。主要描述產品完成的任務,描述產品的功能及功能子項。描述產品要完成的功能,包括功能內容、實現參數、性能指標等；

（2）技術原理解知識。描述產品功能及功能子項的原理解答。它的表達要復雜些,一方面可用文字、數字表達它的說明、解答參數,另一方面,要有圖形支持產品原理解答；

（3）結構知識。描述產品的結構設計狀況,是對原理域知識的細化和擴充,是求解原理解的結構載體,可描述產品關鍵部分的形狀、尺寸和參數。產品功能結構的映射（簡稱為功構映射）就是對產品的功能模型進行結構實現的求解,是將產品功能性的描述轉化為能實現這些功能的具有具體形狀、尺寸及相互關系的零部件描述。在這里功能是產品結構的抽象,是結構實現的目的；而結構則為實現某功能而選用的一組構件或元件。功能結構間的關系一般而言是多對多的映射關系。一個功能可能由一個或多個特征或元件實現,而一個特征或元件也可能完成一個或多個功能；

（4）實例知識。已成功或失敗的設計范例,包括方案設計實例,產品結構知識實例、技術原理解實例等。它包含了更多的實際因素,是類比設計和基于實例推理設計的基礎。

以工程機械中某型滑模式水泥攤鋪機為例,總功能為攤鋪水泥路面,總功能可細分為滑模作業、控制作業等功能,滑模作業功能又可細分為提水泥漿、擠壓成型等功能。其中某個功能的實現可能會由幾個結構組合而成,例如滑模式水泥攤鋪機滑模作業功能就是由螺旋分料器、刮平板等幾個結構一起才能實現。圖3為該水泥攤鋪機的功能層次定義和功能分解結構舉例。該產品所對應的結構分解則如圖4所示。圖5中給出了對于滑模作業功能的技術原理解簡圖、技術原理解的評價、參考產品,以及實現該功能的說明等相關的知識。

如何利用計算機技術對概念設計予以支持,對概念設計知識進行有效的管理,至今仍沒有較好的解決方法。目前的知識建模主要是專家系統,最常用的知識模型包括框架、產生式規則、語義網絡、謂詞邏輯等。專家系統的知識建模主要側重符號層的系統實現,很少考慮動態的,非結構化的知識,造成專家系統解決問題的局限性,使得專家系統不能解決大型復雜問題。

本體作為“對概念化顯式的詳細說明”[9,10],研究領域內的對象、概念和其他實體,以及它們之間的關系,可以很好地解決概念設計知識的表達、檢索和重用等問題。采用本體描述概念設計知識可以支持細粒度的產品語義信息的描述,可以形式化地定義特定領域的知識,如概念、事實、規則等；支持語義層面的集成和共享,基于本體的知識定義可以對知識作普遍的、無歧義的語義解釋,可以保證不同使用者之間進行語義層面的信息共享和互操作。

1.2本體建模過程描述

本體是某一領域的概念化描述,著意于在抽象層次提出描述客觀世界的抽象模型,它包括兩個基本的要素：概念和概念之間的關系。本體的構建必須滿足以下的要求：對目標領域的清晰描述；概念或概念之間關系的明確定義；一般性和綜合性原則。本體可以有多種表述方式,包括圖形方式、語言形式和XML文檔形式等。

基于本體的產品概念設計知識建模過程包括3個階段：

（1）產品概念設計知識目標確定。產品概念設計知識定位,概念設計知識的定位決定本體構造的功能需求及最終用戶。

（2）產品概念設計知識本體分析與建立。根據需求分析,確定該領域的相關概念及概念屬性,并用XML語言進行形式化描述。這個階段是建立概念設計知識本體的關鍵環節,直接影響到整個本體的生成質量,同時也是工作量最大的階段。

（3）產品概念設計知識本體評價。對所創建的本體進行一致性及完備性評價。一致性是指術語之間的關系邏輯上應保持一致；完備性是指本體中概念及關系應是完善的。我們稱該3階段的組合為產品概念設計知識本體建模的一個生命周期（見圖6）。

1.3概念設計知識的本體表示

在此我們以工程機械中滑模式水泥攤鋪機為例,結合圖3～圖5中的實際知識,從概念實體、概念屬性及概念間關系等方面來說明產品知識、功能知識、技術原理解知識、技術原理解實例等概念設計知識的本體表示,通過概念蘊涵、屬性關聯、相互約束和公理定義等方法揭示了概念間的本質聯系,形成一個語義關系清晰的產品概念設計知識模型。建模采用目前最新的OWL語言描述。

表述的語義為一個滑模式水泥攤鋪機繼承了一個產品的所有屬性,此外還具備了關系屬性：攤鋪能力,同時,又對屬性攤鋪能力作了限制：只能應用于滑模式水泥攤鋪機領域,且取值變化只能在攤鋪寬度中（省略了關于滑模式水泥攤鋪機類似屬性的定義,如攤鋪厚度和攤鋪速度等）。

（3）功能知識類

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<owl：cardinality>1</owl：cardinality>

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<owl：Restriction><owl：onPropertyrdf：resource=“#產品”/>

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表述的語義為一個功能知識只有一個功能名稱,且最少具有一個相關產品（省略了功能知識類似屬性的定義,如功能編號、功能說明、創建人、創建時間、存儲位置等）。

（4）功能技術原理解類

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<owl：Restriction>

<owl：onPropertyrdf：resource=“#技術原理解簡圖”/></owl：Restricton>

</owl：Class>

表述的語義為一個功能技術原理解具有對應的功能名稱,相關的技術原理解簡圖（省略了技術原理解類似屬性的定義,如評價、參考產品、創建人、創建時間、存儲位置等）。

上述描述中,使用類公理（subclassof）描述了兩個類（概念）之間的繼承關系,如滑模式水泥攤鋪機類是產品類的子類。在描述類屬性時,使用關系屬性（objectproperty）描述了類的某個屬性同時也表示了兩個類之間的某種關系,如攤鋪能力既是滑模式水泥攤鋪機類的一個屬性,同時也表達了和攤鋪寬度類之間的對應關系。另外,使用屬性公理domain和range表示屬性的應用領域和屬性的取值范圍,如屬性攤鋪能力只能用于滑模式水泥攤鋪機類,且它的取值只能是攤鋪寬度數據集。

1.4基于本體的概念設計知識管理的特點和優勢

基于本體的概念設計知識管理可以讓設計人員更好地重用已有的概念設計知識,基于本體的概念設計知識管理具有以下的一些特點或優勢：

（1）支持用戶定制知識類別。產品概念設計過程中,需要運用多種類型的知識,如：功能類、功能技術原理方案解類等。這些知識的描述和使用有著不同的特點,不能用相同的描述框架來處理。基于本體的設計知識建模允許用戶對設計中知識類別加以定制,針對每一類別定義其描述屬性,從而較好的解決了概念設計中多來源多類型知識的表示問題。

（2）支持概念共享的知識庫構建。概念設計知識本體的構造澄清了概念設計領域知識的結構,為概念設計知識的表示打好了基礎,而本體中統一的術語和概念也使概念設計知識更好地共享成為可能。基于本體的概念設計知識表示在區分不同知識類別的同時,建立起概念間的共享聯系。通過概念間的共享機制,避免了設計知識庫的數據冗余和數據不一致問題,方便了知識的建模錄入、檢索及統計處理。

（3）多視圖和基于本體概念的知識檢索。在目前的應用系統中一般采用基于關鍵字的數據庫查詢方法,由于其數據庫組織不是建立在能夠表示概念之間的關系、事實和實例的領域模型的基礎上,因此無法實現智能查詢和信息推理,也就無法解決語義異構性問題。由于不同的組織和人員可能使用不同的詞語表示同一個含義,因此查詢系統得不到意義相同但用詞（語法）不同的內容。當需要對多個數據源進行查詢的時候問題更為明顯,多意詞和同義詞會使查詢得到許多不相關的信息,而忽略另外一些重要信息。

在基于本體的概念設計知識管理中由于具有統一的術語和概念,知識庫建立在本體的基礎上,使得基于知識的設計意圖匹配成為可能。采用基于知識、語義上的檢索匹配,對用戶的檢索請求,通過查詢轉換器按照本體把各種檢索請求轉換成對應的概念,在本體的幫助下從知識庫中匹配出符合條件的數據集合,解決了語義異構的問題。

從人在設計時的認知特點出發,可以采用基于功能分解樹的功能設計知識檢索視圖、基于產品分解結構樹的結構設計知識檢索視圖,還可以利用本體中已定義的概念定義其它知識檢索視圖,比如需求功能知識檢索視圖、軟件工具使用知識檢索視圖等,實現基于知識檢索的設計意圖的匹配。

2、基于本體的概念設計知識管理

2.1概念設計知識管理系統結構

結合工程機械行業的實際,本文提出了圖7所示的基于本體的產品概念設計知識管理系統結構,系統按照知識產生、獲取和利用的流程來構建,系統結構主要包括概念設計知識管理工具、數據接口程序以及基于本體的概念設計知識庫,具體由4個部分構成。

（1）概念設計知識獲取。概念設計知識的獲取包括從概念設計知識本體定義、本體之間關系定義、本體知識庫生成到概念設計知識獲取整個過程。

（2）概念設計知識維護。主要包括從概念設計知識本體維護、本體關系維護、知識庫重新生成到概念設計知識維護的過程,實現對本體的屬性修改,各類知識之間的關系維護,以及知識庫的更新等。

（3）概念設計知識檢索重用。系統中提供基于多視圖的知識檢索方式,如基于功能分解樹的功能設計知識檢索視圖、基于產品分解結構樹的結構設計知識檢索視圖,及用戶定義的其它知識檢索視圖。此外系統提供基于本體概念的知識檢索方式,通過本體映射庫,可以實現同義詞的檢索,保證可能會采用不同的概念和術語表示相同的設計信息的人可以得到相同的知識幫助。

（4）概念設計知識庫的構建。要實現基于本體的,支持客戶自定義的概念設計知識管理,系統必須由足夠的柔性,支持各類知識的存儲,作為系統基石的知識庫的構建就不能采用完全預先定義的方式,在系統中我們采用基礎數據庫加上在此基礎上經過本體定義工具動態生成的各類知識庫的方法保證基于本體的知識管理的實現。

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二、理解物理概念的內涵

只有理解了內能與很多因素有關，才能知道為什么“溫度高的物體內能一定大”是錯的，只有知道了熱量是過程量，才能明白為什么“高溫物體含有的熱量多”是錯的，只有知道明白熱傳遞的實質，才能明白為什么“高溫物體吧熱量傳給低溫物體”是錯的，因此精心設計了內能的大小與哪些因素有關教學內容，通過課件呈現大量的事實、數據和模擬動畫等，為學生理解內能的內涵提供切實有效的幫助，體現教師的主導作用。最后的一道反饋題也具有較好的典型性、針對性。

三、了解物理概念的外延

學生如果沒有理解內能的概念，單純地從文字去理解很難回答這個問題，從教學效果來看，有相當一部分學生在內能概念的學習上顯得很生澀，對概念無從談起。如果老師引導學生從物理概念本身來分析，內能是指物體內部所有分子做無則運動的動能和分子勢能的總和。這個概念的外延即泛指物體內的一切能量，那么它的外延明顯就寬于熱能。熱能本質上指物體內部所有無規則運動的動能，熱能屬于內能范疇，但內能不光包括熱能。從概念間的關系看，內能和熱能亦是一種從屬關系。引導學生認識了概念的外延，就加深了對概念本身的理解，更容易辨析其他相關的易混淆的概念了，問題自然迎刃而解。

四、了解概念與有關概念的聯系與區別

概念與概念之間既有聯系，又要通過比較，了解概念之間的區別，避免概念之間的混淆不清，這對于學生正確地理解概念，也是十分必要的．本節課內能與機械能，溫度、熱量、內能幾個概念之間既有聯系又有本質區別的概念，學生只有認清了它們之間的聯系與區別，才能準確地理解以上的概念．教學中能引導學生進行思維加工，抽象概括出概念的本質屬性，其中對比是一種有效的方法。例如上文所述，內能的概念可以概括成分子動能和分子勢能兩部分的能量，而機械能可以概括成宏觀上的物體動能和勢能的總和，本質上內能是微觀層面，機械能是宏觀層面；內能本質上是狀態量，而熱量是熱傳遞過程中的過程量，所以不能說“具有多少熱量”；溫度是表示物體冷熱程度的狀態量，溫度不能“傳遞”和“轉移”，但兩個不同狀態間是可以比較溫度高低，反映溫度差的，存在了溫度差，就會發生熱傳遞，在這個傳遞過程中，吸收或放出熱量。

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1．1方案選擇的合理性設計方案的選擇是十分重要的，不僅關系到以后工程的質量和結構，還影響著人們的居住。在結構方案的選擇上，要遵守科學、合理、發展的原則，而且由于很多種因素都對設計方案造成影響，所以設計出來的方案就是多種多樣的。方案設計出來了，又面臨著合理的選擇上，方案選擇的不好，日后發生的后果不堪設想，所以應該進行認真的分析比較，選取的方案既要科學合理，又要經濟，所以方案的選擇很重要。在對設計方案的可行性進行選擇的時候，要對建設地及施工材料等進行全面的分析，保證每一個環節的科學合理，還要有專業人士對各種影響設計的因素進行評估分析，選擇出科學合理的結構概念設計方案。

1．2結構簡圖的科學性結構概念設計首先要有科學專業的理論作為支撐，而且一般情況下利用結構設計簡圖對結構概念設計的合理性進行評估。在結構簡圖的選擇上，要遵照安全和準確的原則，選取合理的簡圖。因為如果選取的簡圖不夠科學，那么相應的結構概念設計也會出現相應的錯誤，甚至對工程的質量問題造成巨大的影響。所以說，結構設計簡圖在制作時應該做到精確、科學，使出現的誤差也在可控范圍內，應該進行嚴格的審查，保證簡圖的質量。

1．3對計算的結果進行準確分析隨著社會和經濟的發展，信息技術被廣泛的應用，特別是在數字的計算等方面設計出種類繁瑣的計算軟件，可是各計算軟件在計算的結果上確實各不相同，讓使用者也不知道哪個是正確的，所以在工程的設計中計算工作經常出現混亂。在進行設計時，軟件的選擇很重要，應該對各個軟件進行系統化分析，根據工程的實際情況和設計的原理等，選擇適合的軟件，確保計算結果科學準確。

2如何在結構設計中運用概念設計

2．1建筑場地的合理性選擇建筑場地的選擇影響著結構概念設計的結果，所以說對結構設計來說非常重要。建筑場地的選擇要符合施工的條件，同時滿足采光、水電、噪音等多方面的考慮。最重要的一點，就是應該考慮建筑場地的抗震能力。選擇的地點必須是抗震效果比較好的地點，以免發生危險的情況。一般在工程的初步設計之前就要進行建筑場地的科學選址和勘察，如果施工場地確實不允許，又必須在此進行建設，那么就應該做好科學有效的手段來降低危險系數。

2．2建筑基礎的科學化應用建筑場地進行合理選擇后，緊接著就是對建筑基礎的科學化選擇上，在選擇的時候要根據建筑場地的地形和地質結構等進行分析，選取合理的建筑基礎。一般在建筑基礎的選擇上有以下三種情況:

(1)樁基礎。在地質比較松軟或者負重比較大的情況下，大多會選擇樁基礎，因為樁基礎能夠使下部對上部進行力的承載;

(2)箱形基礎。箱形基礎的安全性比較高，抗災能力比較強。一般高層建筑中會應用箱形基礎。是因為箱形基礎使下部的承載力實現均勻分配，保持地基的受力均勻;

(3)筏形基礎。筏形基礎能夠實現分散建筑上部結構承載力，是下部承載力減弱，對地基進行力的控制，不出現地基的不均勻沉降。

2．3結構規則的合理應用建筑結構中只要保證非結構件的正常穩定運轉，就能使建筑材料的成本實現降低，因此主體建筑結構的選擇，要做到合理、科學和對稱性，在多數的施工中，實現抗側力主體結構的對稱，所選擇的平面結構也應該是容易形成對稱結構的。當然，具體情況具體分析，還要根據實際情況進行選擇，同時符合平面工程的科學設計。

2．4抗震抗災能力的強化建筑設計和施工的成功與否，不只是外型和質量的方面，還有抗震抗災上的需求。所以機構概念的設計，要考慮到抗震抗災的問題，在設計時要多增加防線，以期實現減弱地震的危害性。當然結構的變化也能起到抗震抗災作用，比如安裝特定的原件，使得建筑體對地震的破壞力進行有效的減弱。

2．5結構剛度科學化選取建筑結構在剛度的選擇上至關重要，而且在建筑結構概念設計中也必須遵守剛度的要求。結構剛度可科學化選擇，是保證工程質量的有效措施，還能夠對地震等災害起到危險性降低的作用。與此同時，結構剛度的科學化選取還能擴大空間的占有率，使建筑平面的利用率等都能得到合理的利用。

3實施結構概念的措施

為了提高設計的科學性和合理性，同時保證工程的質量和安全，在進行結構概念的設計時，主要運用以下幾種措施:

(1)在建筑場所的選擇上，要選擇抗震性能比較高的，如果選擇的場所抗震性能較差同時還必須在此施工，那么要進行科學的補救措施，以免造成不必要的危險;

(2)在結構材料的選擇上，要選擇抗震系數比較高的結構材料，而且選取的材料還應具有良好的均勻性，滿足抗震的要求，保證安全性;

(3)在結構構件的組合上，添加贅余等組件，減小地震的破壞性，也可以多增加防線;

(4)在構件的延性上下功夫，通過采取多種有效的手段，提高剛度和承重能力，增加抗震的能力;

(5)在構件的連接上，保證結構的整體性和統一性，加強對節點的控制，保證其連接的質量;

(6)實現所有設計的完全一致，在相關的數據等方面做到精確一致，保證方案的科學化和合理化。

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根據結構整體計算結果,KZ-1、KZ-2從基礎頂面至15.800截面進行加固處理，加固后的截面見圖2。在混凝土柱加大截面時預埋好支撐鋼梁連接的鋼板，支撐部分上弦鋼梁采用粘鋼方式與既有的混凝土梁下部連接,見圖3。為保證鋼支撐體系與框架混凝土柱的受力與變形協調一致，除鋼支撐上弦梁與混凝土梁保持可靠的連接外，上弦與支座之間及下弦與柱上的鋼板之間要保持可靠的焊縫連接。

傳力途徑

上弦鋼梁采用粘鋼方式與既有的混凝土梁下部連接,由于鋼支撐具有較大的剛度,作用在混凝土框架梁上的豎向料倉荷載在不影響原有混凝土框架梁的受剪、受彎的情況下,將上部原有附加豎向荷載傳遞給鋼支撐框架體系。其中一部分通過支座以剪力的方式傳遞給框架柱；另外主要部分的料倉豎向荷載通過支撐上弦梁，由支撐系統中的斜桿傳遞給框架柱;斜桿下端傳遞給框架柱的水平分力由支撐體系的下弦水平梁來承擔,避免框架柱間承受附加彎矩。

加固效果

從本項目的施工過程來看,工程進展順利,施工質量很好,滿足了建設工期的要求。工程投產以來,設備運行正常。圖4為加固改造后的工程照片。

廠房結構臨時加固實例

1工程概況

某工程因技改需要，在原有轉運站位置上新建了一座蒸汽干燥廠房。新建廠房東、北、西三面均有建（構）筑物,重約300t的蒸汽干燥機受場地的制約,難以安裝就位，只能通過廠房南面的道路作為設備吊裝場地。施工單位編制的設備吊裝方案是：搭建設備吊裝平臺,吊裝平臺立柱位置示意見圖5,平臺柱下采用人工挖孔樁。該方案吊裝措施費用約為260余萬元,且吊裝平臺施工周期較長,難于滿足要求。

2加固方案的構思

根據廠房主體結構形式、現場鋼結構施工情況及蒸汽干燥機的就位位置，僅靠14.970平面的框架梁支撐蒸汽干燥機的重量是不可行的。然而由于現場構件已施工完畢，若為滿足吊裝荷載的需要對此平面框架梁進行加固，大量現場加固工作勢必影響工期,且加固費用也很高。經過多種方案的論證比較,應用桁架設計概念，利用14.970與10.870框架梁作為上下弦桿，在兩層梁之間設置臨時腹桿組成鋼桁架。由于兩平面上的鋼次梁亦安裝就位,可作為組合桁架上下弦桿的平面外支撐桿件，保證組合鋼桁架體系平面外的穩定。從結構形式及構件設置情況來看,廠房整體體系滿足承受吊裝荷載的可行性。

3受力計算

整個廠房結構處在主要構件安裝階段，在設備吊裝階段,框架梁柱可不考慮樓面的荷載。根據吊裝方案要求,設備荷載在整個吊裝過程中,由臨時增設的吊裝滑行梁作用在14.970平面的框架梁上，吊裝時的荷載示意圖見圖5。經過廠房整體計算和受力分析,組合鋼桁架滿足承載力與變形的要求,同時與組合桁架連接的鋼框架柱的承載力與變形均滿足要求，保證了臨時組合鋼桁架與結構總體系的一致協調性。增加臨時支撐的平面布置見圖5,圖6為2-C軸線上增加臨時支撐的立面。圖7為2-C軸線上增加臨時支撐的組合桁架的應力。

4加固效果

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廣義上說，功能是對于某一機械產品工作能力的抽象，它包括產品的功用、用途、性能、能力等。從系統工程學的角度來看，可將機械產品看成是技術系統，功能是以實現某種任務為目標，對其輸入量(信息流、能量流、物料流)和輸出量之間的相互轉換。在概念設計階段之初，通常要對產品的功能進行分解。通過對現有機械系統的分析，筆者提出功能分解的三個策略:①從解決問題的目的和手段著手;②從產品生產的工藝動作過程(生產的空間順序和時間順序)著手;③從機械系統四大模塊著手。在實際的產品功能分解中，往往需要采用多種功能分解策略。對機械系統而言，執行系統是機械系統的核心，最終決定產品的功能輸出。執行系統的功能是通過工藝動作過程來實現，因此可通過工藝動作過程對其進行分解;而對于機械系統的其他子系統(包括傳動系統、控制系統、驅動系統)，可采用“目的－手段”進行功能分解。下面詳細介紹這三個功能分解策略的運用方法和步驟。

首先從目的和手段來分解功能，可以把目的稱為上位功能，手段稱為下位功能，目的功能是主功能，手段功能從屬于目的功能，為實現目的功能起手段作用，屬于下一級分功能，在下一級分功能中，手段功能又稱為目的功能，如圖1所示，手段功能2在下一級分功能中稱為目的功能3。通過“目的－手段”可以將復雜的產品進行功能分解，同時又可將各個分功能之間的邏輯關系聯系在一起，最終獲得產品的功能系統圖。接著按照工藝動作過程對功能進行分解。工藝動作過程是實現機器功能所需要的一系列動作型式，按一定順序組合而成的系列動作。機械產品的執行系統功能是通過其工藝動作過程來完成的。例如，汽水灌裝自動機的功能包括瓶、蓋、汽水的貯存與輸送、灌裝、加蓋、封口、貼商標、成品輸送的工藝動作過程來實現灌裝功能。又如，平板印刷機的功能是通過上墨、刷墨、印刷的工藝動作來實現印刷功能。

最后是從機械系統四大子系統模塊來對產品的功能進行分解，這四大系統分別為驅動系統(動力系統)、執行系統、控制系統和架體支撐系統。任何機械產品的技術過程(主體功能)都是原動機到傳動部分，再到工作機構(即執行系統)部分。原動機主要提供機械能或轉換為有效的機械功，傳動部分主要傳遞運動和動力要求，工作部分是機器的執行機構，架體支撐系統主要起支撐部件的作用。在主體功能的基礎上，再添加輔助功能，通過控制系統來控制協調各部件的工作。下面綜合前面講述的三種分解策略，以挖掘機為例進行功能分解，如圖2所示。

尋求功能作用原理策略思想

機械產品功能目標確定后，可針對產品的主要功能提出原理性構思，這可以通過科學原理向技術原理的轉變加以實現，技術的需求是科學發展的動力，而技術開發必須以科學規律為基礎，產品開發過程就是科學原理與技術經驗相結合的過程。作為設計開發人員，應在產品概念設計階段中，掌握廣泛的科學原理，善于實現科學原理向技術原理的轉變，例如，在機電行業中，為能實現電能向機械能的轉換，一般通過能量轉換科學原理向“電磁效應”這一技術原理轉變，開發出了電動機。其次，可由已有的技術原理形成新的技術原理，有些技術的產生是在已有技術成果的基礎上進行移植、綜合和革新的結果。例如，愛因斯坦提出受激輻射理論奠定了激光技術的理論基礎。微波波譜的成果進而為激光的應用提供了技術原理。現今，激光已應用于機械制造行業，可對材料進行熱加工，如表面熱處理，焊接和切割打孔等。因此，在產品概念設計階段，不斷尋找適合的作用原理有利于產品的創新。

執行系統概念設計過程模型探討

基于FBS概念設計過程模型進行研究，此模型在“功能分解－載體”映射模型的基礎上引入行為作為橋梁，即“功能－行為－載體”過程模型。在此基礎上進行改進，提出了“功能－作用原理－工藝動作過程－執行動作－行為－功能載體”概念設計過程模型。根據機械產品的功能要求和工作性能要求來驅動尋找實現功能的作用原理。同一功能可通過不同的作用原理來實現功能，從而實現產品創新。

其次，工藝動作過程取決于所需實現功能的工作原理，不同的工作原理有不同的工藝動作過程，本過程模型可通過工藝動作過程支持功能分解。工藝動作過程包括一系列按照時間順序排列的工藝動作，通過工藝動作進一步分解可以得到按照一定時間順序的執行動作。最后，通過執行動作與功能載體之間引入機械動作行為作為橋梁，以實現尋找實現功能的載體。圖3給出了基于“功能－作用原理－工藝動作過程－執行動作－行為－功能載體”的概念設計過程模型。

執行系統概念設計過程模型映射分析

上述概念設計過程模型的關鍵是各階段的求解映射策略，使得尋求作用原理解的關系脈絡更為清楚和詳細，這使得設計人員在概念設計中能符合設計思維邏輯，并促進開發人員的創新能力。為此筆者提出如圖4所示的求解映射策略。從圖4中映射層之間的關系，可以看出產品的功能可以通過不同的作用原理來實現，子功能(F123)可由原理層的多個作用原理分別來實現。由于執行系統功能是通過工藝動作過程來實現的，同時工藝動作過程的分解又能實現產品功能分解，而工藝動作過程的分解又取決于工作原理，不同的工作原理有不同的工藝動作過程，例如對齒輪進行加工，有兩種不同的工作原理，分別為滾齒原理和插齒原理，顯然這兩種工作原理的工藝動作過程是不一樣的。同時，同一種工作原理的工藝動作過程也可以有不同的工藝動作過程，因此在進行工藝動作過程分解時，可通過增加、減少或者合并工序改變機器的工藝動作，這有利于獲得新的結構，創造新的機械設備。如果工藝動作比較簡單，可直接采用工藝動作到載體的直接映射求解;反之，就需要對工藝動作進行分解。對于每一個具體分解的執行動作，如果執行動作比較簡單，可采用直接映射求解。反之，需要通過行為層為橋梁，來更好的實現從執行動作到載體的映射求解。對于同一個執行動作可采用不同行為關系來實現。行為庫中主要包括執行動作的類型、連續性、運動速率特性和運動往復性，由于執行動作的的類型很多，按照機構的運動類型進行分類，主要包括以下幾種類型，其分類如表1所示。

應用分析

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2便攜式郵政移動信息網絡終端的概念設計

為滿足郵政業務上門服務的需要，應充分利用現有成熟信息技術及前瞻性相關技術的研究，并盡量利用基礎公眾服務，避免建設僅應用于郵政業務的網絡或設備，發揮通用性特點，使相關技術盡可能大范圍地應用，從而有效降低成本。

2．1郵政業務終端在概念設計上的六大目標

2．1．1便攜性出門在外若攜帶筆記本電腦大小的笨重設備會十分不便，隨身攜帶的終端設備應該只有200g左右，手掌般大小，便于在口袋中存放。在輸入／輸出設備上可以設計為折疊式，例如：折疊式鍵盤設備，展開后如同普通鍵盤大小、但只有紙張般厚度，折疊后僅有手掌般大小；折疊式顯示設備，展開后14英寸大小、紙張般厚度，折疊后僅有手掌般大小；還可設計成投影的虛擬鍵盤，更節省空間的投影顯示設備等。整個終端設備可以方便地放入上衣口袋，甚至還可設計成帽子的樣式，方便攜帶。

2．1．2移動性上門服務無固定服務場所，移動性是一個必然條件，主要是為了解決與上級組織、客戶以及數據傳送方面的實時通訊或數據交換的需求。利用現有移動通訊網絡可以有效降低成本，同時還可以無縫享受升級、擴展服務，無需考慮移動通訊網絡的維護即可最大限度地擴大服務范圍。

2．1．3網絡化要實現上門服務與營業網點提供的服務一致，必須要與各個郵政業務信息處理系統建立連接，及時將采集的相關數據，通過網絡傳輸到后臺處理系統，然后將處理結果實時反饋回來。網絡化在設計上可以利用移動通訊網絡或Wi－Fi網絡提供的互聯網接入服務，隨著技術發展與時代進步，不久的將來還可能實現無處不在、免費公共的互聯網接入服務。

2．1．4智能化為了解決安全以及數據處理能力的問題，郵政業務終端需要具備一定的智能處理能力。隨著芯片技術的快速發展，這一方面的技術基本成熟，完全能夠滿足需求。

2．1．5低成本利用現有大眾的基礎設施與服務，采用通用的技術是有效降低成本的方法之一。在移動通訊網絡、互聯網接入、終端設備芯片、終端設備操作系統等方面都可以采用成熟的通用技術，在終端設備制造上可以外包給相關專業的制造企業，同時引入競爭機制，進一步有效降低終端設備的制造成本。

2．1．6位置服務郵政營業員提供上門服務只是為郵政客戶提供更方便的服務界面，但是僅靠單個郵政營業員無法高效、順利完成全部郵政業務，需將提供上門服務的郵政營業員組織起來，實現統一調度與指揮，這就需要應用技術手段將移動的、出門在外的郵政營業員的位置信息及時上傳到指揮調度中心，提高上門服務的效率。如：在郵政客戶呼叫客戶服務中心時，客戶服務中心就需要指示距離該郵政客戶最近的郵政營業員前往上門服務，以提高服務效率，降低成本。郵政業務終端在外觀設計上可以參照普通手機的外觀設計，或者設計成適合車載的外觀，考慮到郵政營業員或許要攜帶其他物品，為了解放雙手，甚至可以設計成帽子或者掛件等形式。

2．2郵政業務終端在概念設計上的主要功能模塊

在功能模塊上，郵政業務終端主要有：智能處理模塊、移動通訊模塊、位置定位模塊、互聯網接入接口模塊、折疊式鍵盤輸入接口、折疊式鍵盤輸入設備、折疊式顯示屏輸出接口、折疊式顯示屏輸出設備以及迷你打印輸出接口，如圖1所示。

2．2．1智能處理模塊智能處理模塊是郵政業務終端的核心基礎處理模塊，為其他接口或模塊提供平臺支撐服務功能。智能處理模塊要具備一定的計算能力，但不需要太強，如今的芯片技術完全能夠滿足需求。郵政業務終端主要進行數據采集以及結果展現，郵政業務信息數據主要存儲在遠程的后臺郵政業務信息處理系統中。

2．2．2移動通訊模塊移動通訊模塊提供基本的對上級組織、客戶語音通信功能，同時還可以提供移動的數據傳輸功能。

2．2．3位置定位模塊位置定位模塊采集郵政業務員的位置信息，自動上傳到專門的郵政上門服務信息管理系統，可更加方便、快捷地定位到郵政業務員位置，同時還可為郵政業務員更加順利到達客戶所在位置提供導航服務。可以選用GPS導航授時衛星系統、北斗星位置定位系統的位置定位服務，將來還可以考慮選用伽利略定位系統。

2．2．4互聯網接入模塊互聯網接入接口可以利用移動通訊網絡或者Wi－Fi，保持與互聯網實時在線連接，保持數據傳輸通道暢通。

2．2．5折疊式輸入與輸出模塊鍵盤輸入、顯示輸出、打印輸出設計為接口方式，主要考慮便攜性，可將折疊式鍵盤輸入設備、折疊式顯示屏輸出設備以及迷你打印機設計成單獨的接口設備。在輸入、輸出要求較低時，可直接使用郵政業務終端手持主機部分直接輸入、直接顯示；在輸入內容較多、操作復雜、顯示內容豐富時，可根據需要進行相關設備的連接。在輸入與輸出接口上，可以采用USB接口、無線紅外、藍牙等技術進行不同型號的劃分。折疊式鍵盤輸入設備還可以設計為手寫輸入盤，折疊式顯示屏輸出設備還可以設計為迷你投影儀等方式，為最終用戶提供更多選擇。

2．2．6迷你打印輸出模塊迷你打印輸出接口主要考慮到上門服務時可能需要打印相關文件或者票據，并非每項郵政業務都需要，所以可設計為接口的方式，在需要時使用，盡量提高便攜性。由于在設計上采用網絡化的思路，便攜式郵政移動信息網絡終端與郵政業務信息處理系統完全克服了時間與空間上的障礙；并且便攜式郵政移動信息網絡終端在設計上只需考慮數據的采集與展現，全部業務處理功能都在后臺郵政業務信息處理系統（云端）中實現，使得郵政業務功能的擴展只要通過后臺信息處理系統的升級即可實現，便攜式郵政移動信息網絡終端無需進行任何改造，方便了郵政業務功能的進一步擴展。集成了GPS、無線通訊以及實時網絡在線的便攜式郵政移動信息網絡終端，不僅能應用在郵政業務的上門服務中，其強大、通用、易于擴展的特性為在其他行業中的廣泛應用打下了堅實基礎。

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二、概念設計應用的注意事項

（一）結合建筑實際要求，選用合理、科學的建筑結構設計方案在實際建筑工程建設中，對建筑結構設計要求非常高。要想有效應用概念設計，取得良好的設計效果，就要保證建筑設計師具有豐富而合理的想象力，充分結合實際情況，綜合分析建筑工程的施工條件、現場地理環境、材料供應能力等問題，同時，對結構框架的抗震節點、應力、總體布局等進行全面控制，保證建筑結構設計方案的合理性與科學性，進而確保建筑建設的順利完成。比如，在建筑結構抗震設計中應用概念設計的時候，一定要充分了解建筑材料的性能，充分分析可預測以及不可預測的因素，重視整體概念設計理念，采取一些隔震對策，盡可能降低地震或不可抗力對建筑物的影響，避免建筑物受到破壞，實現建筑結構設計的預期效果。（二）不能盲目定論，選用合理的計算簡圖計算簡圖是建筑設計師進行結構設計計算的前提與基礎，是保證建筑結構安全的重要因素，因此，建筑設計師一定要根據實際情況，選用合理的計算簡圖，在確保數據精準的條件下，進行結構概念設計，保證建筑結構設計的完美，避免出現因為建筑結構設計不當影響樓層穩定性、安全性的問題，進而促進建筑結構設計的可持續發展。（三）不可太過依靠計算機，正確分析計算結果在建筑結構設計計算中，建筑設計師主要就是借助計算機完成計算，因為計算機軟件種類較多，又存在著一些缺陷，導致計算結果存在著一定的差異。針對此種情況而言，需要建筑設計師根據自身專業水平與業務技能，認真分析計算結果，展開反復的對比與審核，輸入正確參數，選用合理、科學的計算結果，保證建筑結構設計的理想化、科學化、人性化、安全化。