网络化设计与制造——公理设计北京工商大学材料与机械工程学院主讲人：李楠?设计的成功?把人送上月球壮举VS骗局?把空间探测器送到火星?….???设计的失败或者缺陷?挑战者号的失事1986年1月28日?哥伦比亚号航天飞机的失事2003年2月1日?….?设计的成功或者失败?中国核潜艇，1974年竣工，88年才战斗值班挑战者号的失事?尽管在发射前夕有宇航工程师再三发出警告：不要在寒冷的气候中发射，否则低温环境下容易使O型密封圈失效。?助推火箭由4节组成，每两节之间由钢钉铆牢，再由两道合成橡胶密封圈密封起来。“挑战者”号发射时气温只有7℃，而橡胶密封圈的在19℃以下就开始减弱弹性。由于密封圈弹性减弱，不能封住航天飞机发射时巨大压力，在火箭两节钢套接缝处留下缝隙，致使固体燃料燃烧后产生的火焰从缝隙处冒了出来，摄氏3000多度的火舌越窜越长，后来吞没了外部燃料箱，因此引起了爆炸。?调查委员会确认，“挑战者”爆炸是捎谟也喙烫寤鸺破?连接处因设计上的缺陷和气温过低，密封垫圈失效引起的。“哥伦比亚”号失事哥伦比亚号左翼上的裂纹2003年造成“哥伦比亚”号失事的直接原因是航天飞机外挂燃料箱外表面脱落的一块泡沫材料撞击航天飞机左翼前缘的热保护部件形成裂孔，当航天飞机重返大气层时，超高温气体从裂孔处进入机体，造成航天飞机解体。中国核潜艇1959年，“核潜艇一万年也要搞出来”1964年，原子弹爆炸1966年，在滇池开始研发—模型1967年建造，74年竣工美国、前苏联的经验我们的教训-核反应堆主泵泄漏，高温高压高剂量的放射性物质泄漏、噪音太大目前“长征1号”和“长征2号”几乎已处于瘫痪状态，长年停靠在码头。1988年，我国战略核潜艇水下发射洲际导弹成功，正式进入战斗值班66-88年，22年形成战斗力设计缺陷的后果：??危险，浪费金钱，限制产品的用途和延误新产品的应用；??许多产品被召回。一些产品的保修成本在销售价中占很大比重；??设计不良的装备需要维修，浪费宝贵的时间，有的失效导致财产甚至生命损失；??许多构思和设计不良的开发项目遭受严重推迟，超支，在有些情况下完全失败；1.公理设计概述?公理设计理论：AxiomaticDesign?美国MIT麻省理工学院(1970-)，NamPyoSuh?1991－2001MIT机械工程系的主任?ThePrinciplesofDesign：1990?AxiomaticDesign：2001?“公理设计－应用和发展”.机械工业出版社.2004.什么是设计？设计是在要达到什么和我们要如何达到它之间的互动。因此，一个严格的设计方法必须由一个明确的说明“我们要达到什么”开始和以一个清楚的描述“我们将如何达到它”结束。设计的一个定义：在“我们要达到什么”与“我们要如何达到它”之间的映射。设计中的精确描述?设计师常常发现，精确描述“我们要达到什么”是一个艰难的任务。?许多设计师有意把设计目标含蓄化而不是显示化，甚至在他们已经清楚确定他们的设计目标之前就开始设计解决方案的工作。?他们把他们的设计和隐含在他们心中的设计目标进行比较以衡量他们的成功，这些目标也许是，也许不是用户所需要的。?他们花费大量时间去改进和迭代这个设计直至设计的解决方案与“隐含在他们心中的东西”一致，这充其量不过是一个耗费时间的过程。?为了效率和为了所产生的设计满足已经认识到的需要，设计师必须以“我们要达到什么”来明确地说明设计目标，并开始设计过程。在“什么”与“如何”之间迭代是需要的，但是每一个迭代循环要重新清楚地确定“什么”。实例分析－冰箱门的设计这是不是好的设计？?如果不问“门的设计目标（即功能需求）是什么？”就不能回答所提出的问题。?如果门的目标是提供到达冰箱内部物品的通道，这门是实现了那个功能的。于是，这个门设计就是一个好的设计。?另一方面，如果对门的功能需求是（1）提供到达冰箱里的食品的通道和（2）使能量消耗为最小，此时这门就是一个不好的设计。因为每当打开门时，冰箱内部的冷空气就被外边的热空气置换，这样就浪费能量。门应当设计成不同样式以满足如此两个功能需求。人类的创造性如何影响设计？?“创造性”一词已经被用来描述人类能导致心灵手巧、不能预言或不可预见、满足社会或人类心灵需要结果（如新产品、新过程和新系统）的活动。?大脑是一个巨型信息存储器和处理装置，它能够存储数据和通过使用联想记忆、图像识别、吸收和重组多种多样事实以及排列事件来综合解决方案。?设计曾经是这些神秘的命题之一，但是我们必须克服这种智力上和心理上的障碍。?当灵感、创造性和想象起作用时，设计将始终得益，但是我们必须用理解人类智力的本质和发展基本知识来补充这个过程。公理在科技发展中的作用：历史的透视?公