時間：2022-09-05 08:49:53
導(dǎo)語：在方案的構(gòu)思方法的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
因此，無論今后計(jì)算機(jī)和繪圖軟件多么先進(jìn)，設(shè)計(jì)師都不能丟掉手中的筆，具備嫻熟的徒手設(shè)計(jì)表達(dá)能力是其應(yīng)有的基本素質(zhì)。其作用主要反映在以下幾個方面:
l、收集信，良設(shè)計(jì)師要經(jīng)常用圖形來記錄國內(nèi)外優(yōu)秀的設(shè)計(jì)信息、動態(tài)、時尚及優(yōu)秀作品，市場中出現(xiàn)的新產(chǎn)品，以及在圖書資料、互聯(lián)網(wǎng)中出現(xiàn)的各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)與創(chuàng)新信息，這種圖形表現(xiàn)較之文字記錄更加明確直觀，可以彌補(bǔ)文字表達(dá)的不足。而這些信息都是設(shè)計(jì)師在方案構(gòu)思時的起點(diǎn)依據(jù)和創(chuàng)造元素，一個優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師要真正做到筆不離手。
2、記錄構(gòu)思:設(shè)計(jì)師平時要注意觀察生活，及時記錄人在各種生活和工作環(huán)境中出現(xiàn)的問題和新的需求，總結(jié)其經(jīng)驗(yàn)，及時記錄自己對社會、自然或生活以及技術(shù)等各方面的思考和因其帶來的設(shè)計(jì)靈感。
3、激發(fā)構(gòu)思:設(shè)計(jì)師在方案構(gòu)思過程中，有很多方案是不成立需要放棄的，有很多方案是可以進(jìn)一部深化的，有很多方案是可以互相打散或重新整合的，快速的徒手設(shè)計(jì)表達(dá)可以對眾多的方案進(jìn)行直觀的評價(jià)、比較、篩選，以供進(jìn)一步深化，或由此而產(chǎn)生新的靈感和構(gòu)思。
4、樹立信心:快速、準(zhǔn)確、生動的設(shè)計(jì)徒手表現(xiàn)圖能夠樹立設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)構(gòu)思的熱情，樹立自己的設(shè)計(jì)信心。
5、設(shè)計(jì)交流:工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一個群體的工作，設(shè)計(jì)師往往要和工程技術(shù)人員進(jìn)行交流和配合，要和市場銷售人員對產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)測，設(shè)計(jì)效果圖是最清晰、最明確、最直觀的交流語.
6、市場預(yù)測:通過對市場與消費(fèi)者進(jìn)行調(diào)查與咨詢，考察新產(chǎn)品的市場前景以及消費(fèi)者對新產(chǎn)品的反饋意見。
7、提供決策:準(zhǔn)確生動的產(chǎn)品預(yù)想圖可以為企業(yè)決策者對新產(chǎn)品開發(fā)提供直觀判斷，增加領(lǐng)導(dǎo)對新產(chǎn)品投人市場的信心。
畫好設(shè)計(jì)表現(xiàn)圖所應(yīng)該具有的條件:
1、要具備扎實(shí)的設(shè)計(jì)修養(yǎng)，包括色彩的基本理論、造型基礎(chǔ)和形態(tài)的空間想象能力，要通過訓(xùn)練和思考把握形態(tài)創(chuàng)造的審美規(guī)律，提高造型語言的傳達(dá)能力，增強(qiáng)形態(tài)的視覺協(xié)調(diào)能力，要理解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)律，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)與非重點(diǎn)，運(yùn)用繪畫的虛實(shí)關(guān)系增強(qiáng)設(shè)計(jì)構(gòu)思的藝術(shù)效果，不能一味地追求畫面技巧，流于形式，使設(shè)計(jì)方案最終不能實(shí)施。要有勤奮刻苦的精神，勤學(xué)多練，熟能生巧。
2、要學(xué)會分析各種材料質(zhì)感的光影規(guī)律，歸納各種材料質(zhì)感的表現(xiàn)方法和手段。
3、要熟練掌握透視的基本規(guī)律和理論，養(yǎng)成觀察與分析物體形態(tài)基本結(jié)構(gòu)的方法與習(xí)慣。
4、要陪養(yǎng)學(xué)科的綜和性和思維的發(fā)散性，通過畫圖調(diào)動自己對產(chǎn)品設(shè)計(jì)中關(guān)于產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品材料、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工工藝、形態(tài)語義的整體思考能力。
一、室內(nèi)設(shè)計(jì)的方法。
二、室內(nèi)設(shè)計(jì)的程序步驟。
關(guān)鍵詞：室內(nèi)設(shè)計(jì)家庭裝修
一、室內(nèi)設(shè)計(jì)的方法
室內(nèi)設(shè)計(jì)的方法，這里著重從設(shè)計(jì)者的思考方法來分析，主要有以下幾點(diǎn)：
1、大處著眼、細(xì)處著手，總體與細(xì)部深入推敲
大處著眼，即是如第一章中所敘述的，室內(nèi)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的幾個基本觀點(diǎn)。這樣，在設(shè)計(jì)時思考問題和著手設(shè)計(jì)的起點(diǎn)就高，有一個設(shè)計(jì)的全局觀念。細(xì)處著手是指具體進(jìn)行設(shè)計(jì)時，必須根據(jù)室內(nèi)的使用性質(zhì)，深入調(diào)查、收集信息，掌握必要的資料和數(shù)據(jù)，從最基本的人體尺度、人流動線、活動范圍和特點(diǎn)、家具與設(shè)備等的尺寸和使用它們必須的空間等著手。
2、從里到外、從外到里，局部與整體協(xié)調(diào)統(tǒng)一
建筑師A.依可尼可夫曾說：“任何建筑創(chuàng)作，應(yīng)是內(nèi)部構(gòu)成因素和外部聯(lián)系之間相互作用的結(jié)果，也就是‘從里到外’、‘從外到里’。”
室內(nèi)環(huán)境的“里”，以及和這一室內(nèi)環(huán)境連接的其他室內(nèi)環(huán)境，以至建筑室外環(huán)境的“外”，它們之間有著相互依存的密切關(guān)系，設(shè)計(jì)時需要從里到外，從外到里多次反復(fù)協(xié)調(diào)，務(wù)使更趨完善合理。室內(nèi)環(huán)境需要與建筑整體的性質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)格，與室外環(huán)境相協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
3、意在筆先或筆意同步，立意與表達(dá)并重
意在筆先原指創(chuàng)作繪畫時必須先有立意，即深思熟慮，有了“想法”后再動筆，也就是說設(shè)計(jì)的構(gòu)思、立意至關(guān)重要。可以說，一項(xiàng)設(shè)計(jì)，沒有立意就等于沒有“靈魂”，設(shè)計(jì)的難度也往往在于要有一個好的構(gòu)思。具體設(shè)計(jì)時意在筆先固然好，但是一個較為成熟的構(gòu)思，往往需要足夠的信息量，有商討和思考的時間，因此也可以邊動筆邊構(gòu)思，即所謂筆意同步，在設(shè)計(jì)前期和出方案過程中使立意、構(gòu)思逐步明確，但關(guān)鍵仍然是要有一個好的構(gòu)思。
對于室內(nèi)設(shè)計(jì)來說，正確、完整，又有表現(xiàn)力地表達(dá)出室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)的構(gòu)思和意圖，使建設(shè)者和評審人員能夠通過圖紙、模型、說明等，全面地了解設(shè)計(jì)意圖，也是非常重要的。在設(shè)計(jì)投標(biāo)競爭中，圖紙質(zhì)量的完整、精確、優(yōu)美是第一關(guān)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中，形象畢竟是很重要的一個方面，而圖紙表達(dá)則是設(shè)計(jì)者的語言，一個優(yōu)秀室內(nèi)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵和表達(dá)也應(yīng)該是統(tǒng)一的。
二、室內(nèi)設(shè)計(jì)的程序步驟
室內(nèi)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)的進(jìn)程，通?？梢苑譃樗膫€階段，即設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段、方案設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段和設(shè)計(jì)實(shí)施階段。
1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段
設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段主要是接受委托任務(wù)書，簽訂合同，或者根據(jù)標(biāo)書要求參加投標(biāo)；明確設(shè)計(jì)期限并制定設(shè)計(jì)計(jì)劃進(jìn)度安排，考慮各有關(guān)工種的配合與協(xié)調(diào)；
明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，如室內(nèi)設(shè)計(jì)任務(wù)的使用性質(zhì)、功能特點(diǎn)、設(shè)計(jì)規(guī)模、等級標(biāo)準(zhǔn)、總造價(jià)，根據(jù)任務(wù)的使用性質(zhì)所需創(chuàng)造的室內(nèi)環(huán)境氛圍、文化內(nèi)涵或藝術(shù)風(fēng)格等；
熟悉設(shè)計(jì)有關(guān)的規(guī)范和定額標(biāo)準(zhǔn)，收集分析必要的資料和信息，包括對現(xiàn)場的調(diào)查踏勘以及對同類型實(shí)例的參觀等。
在簽訂合同或制定投標(biāo)文件時，還包括設(shè)計(jì)進(jìn)度安排，設(shè)計(jì)費(fèi)率標(biāo)準(zhǔn)，即室內(nèi)設(shè)計(jì)收取業(yè)主設(shè)計(jì)費(fèi)占室內(nèi)裝飾總投入資金的百分比。
2、方案設(shè)計(jì)階段
方案設(shè)計(jì)階段是在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步收集、分析、運(yùn)用與設(shè)計(jì)任務(wù)有關(guān)的資料與信息，構(gòu)思立意，進(jìn)行初步方案設(shè)計(jì)，深入設(shè)計(jì)，進(jìn)行方案的分析與比較。
確定初步設(shè)計(jì)方案，提供設(shè)計(jì)文件。室內(nèi)初步方案的文件通常包括：
1、平面圖，常用比例1：50，1：100；
2、室內(nèi)立面展開圖，常用比例1：20，1：50；
3、平頂圖或仰視圖，常用比例1：50，1：100；
4、室內(nèi)透視圖；
5、室內(nèi)裝飾材料實(shí)樣版面；
6、設(shè)計(jì)意圖說明和造價(jià)概算；
初步設(shè)計(jì)方案需經(jīng)審定后，方可進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)。
3、施工圖設(shè)計(jì)階段
施工圖設(shè)計(jì)階段需要補(bǔ)充施工所必要的有關(guān)平面布置、室內(nèi)立面和平頂?shù)葓D紙，還需包括構(gòu)造節(jié)點(diǎn)詳細(xì)、細(xì)部大樣圖以及設(shè)備管線圖，編制施工說明和造價(jià)預(yù)算。
4、設(shè)計(jì)實(shí)施階段
圖形思維方法在室內(nèi)設(shè)計(jì)中有著至關(guān)重要的作用，其方案的形成和方案的最終表達(dá)都離不開圖形思維方法，它可以與抽象思維方法、創(chuàng)造性思維方法等相結(jié)合，在室內(nèi)設(shè)計(jì)方案的形成中幫助思考，是設(shè)計(jì)師必須采用的方法，在室內(nèi)設(shè)計(jì)的整個過程中，圖形思維方法具有重要意義。
關(guān)鍵詞：
圖形思維方法；室內(nèi)設(shè)計(jì)；運(yùn)用；表現(xiàn)特征
一、圖形思維方法的定義
圖形思維方法是運(yùn)用圖形、圖像等視覺概念來表達(dá)抽象思維，將抽象的設(shè)計(jì)知識、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成直觀的視覺屬性，運(yùn)用草圖、分析圖、效果圖等來解釋方案的設(shè)計(jì)思維，將設(shè)計(jì)師的思想和理念客觀地表達(dá)出來，使設(shè)計(jì)師、用戶和生產(chǎn)商這三者能有效溝通聯(lián)系。另外，圖像思維方法能將那些看到的、聽到的和想到的事物及時記下并賦予美學(xué)價(jià)值，然后在設(shè)計(jì)中加以引用，圖形思維方法能直觀地再現(xiàn)思維、直覺、心靈和創(chuàng)造，是人們進(jìn)行設(shè)計(jì)思維所必備運(yùn)用的方法。
二、圖形思維方法在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的若干形式
在進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)時很多時候都要依賴于表現(xiàn)，而表現(xiàn)在很大程度上又是以圖形來表達(dá)，因此，在室內(nèi)設(shè)計(jì)中，圖形思維方法起到很重要的作用。在室內(nèi)設(shè)計(jì)的整個過程中每個階段幾乎都用到圖形思維方法，這里的圖形思維方法主要指的是運(yùn)用各種工具繪制不同類型的形象圖形，并與多種思維方式一起共同進(jìn)行思維。在室內(nèi)設(shè)計(jì)中，圖形思維方法主要有三種形式：
（一）空間實(shí)體可視形象圖形
空間實(shí)體形象圖形主要表現(xiàn)為速寫式空間透視草圖或空間界面樣式草圖。畫一張室內(nèi)透視速寫草圖，能有效幫助設(shè)計(jì)師與他人進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思的交流。這種速寫式的圖形思維表達(dá)還能幫助設(shè)計(jì)師在紙上畫出大量不同的構(gòu)思設(shè)想，進(jìn)而將這些設(shè)想發(fā)展成為最終的設(shè)計(jì)方案，這是一個輕松而隨意的過程，能開闊設(shè)計(jì)師的思路，讓方案具備多種變化，因此，速寫草圖是室內(nèi)設(shè)計(jì)的最初形式。
（二）抽象幾何線平面圖形
這種圖形在室內(nèi)室內(nèi)設(shè)計(jì)中主要表現(xiàn)為關(guān)聯(lián)矩陣坐標(biāo)、樹形系統(tǒng)和圓方圖形三種形式，在室內(nèi)設(shè)計(jì)中，主要用在開始階段用來幫助空間分析，進(jìn)行圖解和快速草圖。比如進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)的功能分析、各空間人流路線分析、特定功能分析、設(shè)備家具分析等，這些分析如果只用文字或者速寫的形式來表達(dá)，要么不夠直觀理解有一定困難，要么工程量大，分析起來很吃力，所以，運(yùn)用抽象的符號是最好的解決辦法。運(yùn)用抽象式的符號能清晰直觀地理清各空間的功能屬性和相互關(guān)系，能幫助設(shè)計(jì)師理清思路，設(shè)計(jì)出合理完美的空間。
三、圖形思維方法在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
按照圖形思維方法在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的形式劃分，圖形思維方法在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用主要分類為以下幾種：
（一）抽象幾何線平面圖形的思維方式運(yùn)用
這種圖形思維方式主要用于設(shè)計(jì)的初期階段，通過網(wǎng)絡(luò)圖、樹形圖和矩陣圖等形式，對室內(nèi)空間進(jìn)行各方面的分析，包括功能分析、流線分析、空間尺度分析等。在設(shè)計(jì)中，要善于運(yùn)用符號化的圖形語言，如各空間以圓圈表示，空間之間的關(guān)系用線來表示，線的寬度、顏色、形式等的不同可以表示空間之間聯(lián)系的強(qiáng)弱、疏密等，圓圈位置的不同也能用來表示各空間在平面上的布置關(guān)系等。這種運(yùn)用抽象的語言表達(dá)各室內(nèi)空間的功能關(guān)系、尺度關(guān)系等的方法，簡潔而又直觀，能夠幫助設(shè)計(jì)師理清思路，更有的效記憶。
（二）速寫草圖的圖形思維方式運(yùn)用
在對室內(nèi)空間進(jìn)行空間分析之后就可以運(yùn)用速寫草圖的圖形思維方式進(jìn)行三維的空間構(gòu)思了，這種徒手畫出來的草圖最后大多發(fā)展成為完整的設(shè)計(jì)方案。速寫草圖可以畫出很多張，然后從中挑選出有價(jià)值有設(shè)計(jì)意義的草圖進(jìn)行深入刻畫，構(gòu)思時，可以多角度多方位地考慮，如空間形式、流行趨勢、設(shè)計(jì)理念、藝術(shù)風(fēng)格、構(gòu)圖法則等，多看多畫，抓住畫草圖產(chǎn)生的諸多靈感，深化設(shè)計(jì)，完善設(shè)計(jì)方案。
四、圖形思維方法在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的表現(xiàn)特征
在室內(nèi)設(shè)計(jì)中，方案各階段所運(yùn)用的圖形思維方法不同，其表現(xiàn)特征也不同，運(yùn)用速寫草圖的圖形思維方式時，主要進(jìn)行初期的方案構(gòu)思，重點(diǎn)在于迅速地捕捉到內(nèi)心的強(qiáng)烈感受或者是存在腦子里的空間環(huán)境記錄，這是一個感性思維的過程，不同的人對于同一個體同一空間能畫出不同的速寫草圖，即使是同一個人在不同的時期面對同一空間也能畫出不同的速寫草圖，這是個人的設(shè)計(jì)思維的表達(dá)，具有多樣性的特征。對空間進(jìn)行圖解分析屬于理性思維，這是基于功能要求、使用要求和尺度要求等方面進(jìn)行的一種分析表達(dá)，它表現(xiàn)為抽象的幾何圖形，通過這些抽象的幾何圖形，能有效地表達(dá)各空間的使用要求和功能關(guān)系。而畫法幾何嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱D形則是直觀地表達(dá)，是方案最終階段的表現(xiàn)形式，它接觸的是用戶與生產(chǎn)商，它必須做到清晰明確，直觀具體，便于人們理解感受。
五、圖形思維方法在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的作用
在室內(nèi)設(shè)計(jì)中運(yùn)用圖形思維方法首先能有助于設(shè)計(jì)師抓住瞬間迸發(fā)的思維火花，能對方案有最初的想法和構(gòu)思，通過設(shè)想尺度、空間關(guān)系、材質(zhì)、明暗、對比等，體現(xiàn)設(shè)計(jì)師的思維與理念；其次，運(yùn)用圖形思維方法能讓設(shè)計(jì)師理解室內(nèi)各空間的使用性質(zhì)和功能聯(lián)系，便于使設(shè)計(jì)師做出舒適合理的方案；再之，運(yùn)用圖形思維方法能將設(shè)計(jì)師的方案直觀地表達(dá)出來，體現(xiàn)出設(shè)計(jì)師的思想.
六、結(jié)語
不管是抽象的圖形思維方法還是具象的圖形思維方法，在室內(nèi)設(shè)計(jì)中，圖形思維方法都具有不可或缺的地位，在設(shè)計(jì)的過程中，缺少了圖形思維，設(shè)計(jì)就好比如缺少了靈魂一樣，因此，在進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)時要注重圖形思維方法是運(yùn)用，發(fā)揮其作用，塑造出具有藝術(shù)美的室內(nèi)空間形象。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：創(chuàng)造力；草圖；構(gòu)思
設(shè)計(jì)是解決設(shè)計(jì)問題的過程。創(chuàng)造性的空間促發(fā)創(chuàng)造力、新的洞察力和新的機(jī)遇。設(shè)計(jì)語言又是認(rèn)識的催化劑，暗示一種道德責(zé)任，設(shè)計(jì)師和從事負(fù)有這類責(zé)任事業(yè)的任何人都應(yīng)遵守。設(shè)計(jì)師應(yīng)該與人民一起而不是為人民解決問題。速寫、草圖可貢獻(xiàn)于設(shè)計(jì)的，首先是便于闡明設(shè)計(jì)意圖和便于設(shè)計(jì)師變換思維，其次是與人民交流而不是將結(jié)果告知人民。
構(gòu)思草圖在設(shè)計(jì)中是幫助思考的一個學(xué)術(shù)用語。在建筑中，這類思考通常與設(shè)計(jì)構(gòu)思階段相聯(lián)系，思考與設(shè)計(jì)草圖的密切交織促進(jìn)了設(shè)想和思路。能在設(shè)計(jì)中運(yùn)用現(xiàn)有的信息和知識需要創(chuàng)造力和直覺。通過創(chuàng)造性的思維可以對問題進(jìn)行準(zhǔn)確定義并找到相應(yīng)的解決辦法，其前提就是設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造能力。構(gòu)思需要脫離現(xiàn)有的思維模式并尋找到能解決問題的新視野。用整體和互聯(lián)的思考方法“側(cè)面的”和“交叉思維”來補(bǔ)充邏輯和理性的垂直思維是找到不同途徑的一個重要前提。設(shè)計(jì)者可以通過不同的方式來形成各種不同的設(shè)計(jì)方案，這種多樣性是由設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和意向決定的。同時，“減少多樣性”也是設(shè)計(jì)者的任務(wù)之一，這樣，才能得到最終可行的方案。
創(chuàng)造力和原創(chuàng)性對于設(shè)計(jì)有著決定性的作用。創(chuàng)造力就是進(jìn)行創(chuàng)造性思維并把思考的結(jié)果，特別是對現(xiàn)有信息進(jìn)行原創(chuàng)性加工處理得到的結(jié)果，以具體化的形式（如以發(fā)明或者藝術(shù)品的形式）表達(dá)出來的能力。人腦的左右兩半擁有不同的、互不相干的功能：
① 左腦進(jìn)行分析、抽象、計(jì)算、測量實(shí)踐、計(jì)劃和有步驟的操作，把這些轉(zhuǎn)換成語言并做出理性的和邏輯的決定。
② 右腦讓我們“看到”那些只有我們“心靈的眼睛”才能看到的事物以及那些確實(shí)存在的、能喚起我們記憶的事物。利用右腦，我們就可以理解圖象、做夢、形成新的設(shè)想。
③ 在學(xué)校中，左腦受到了更多的訓(xùn)練，因此我們要喚醒并訓(xùn)練原始的右腦功能。右腦最奇妙的能力就是想象力，通過心靈的眼睛來看到形象的能力。
通常思維會受到預(yù)先約定的觀察事物及變化的基本模式的影響，在圖形思考中也是這樣。眼前的東西總是容易被接受，這就抑制了尋找其他觀點(diǎn)以及尋找其他的辦法的努力，這種能力是在設(shè)計(jì)訓(xùn)練時應(yīng)該得到發(fā)展和加強(qiáng)的。圖形思考過程中的一個重要部分我們可以稱之為“制造變體”，而在此后的設(shè)計(jì)過程，就是一種“減少變體”、直到找到最終的方案的過程。
里特爾將思考區(qū)分了下列幾種形式：
（1）熟練過程
是解決在形式上和方法上都熟悉的問題時所采用的有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師，通過他的經(jīng)驗(yàn)和他個人的啟發(fā)方法來解決問題，他信奉“風(fēng)格是多余的”這個格言。他在設(shè)計(jì)中不會遇到困難。
（2）探索過程
需要對問題有一定的熟悉。在了解解決問題的方案的結(jié)構(gòu)的情況下，通過探索過程可以嘗試到最佳方案。如果人們發(fā)現(xiàn)一個方案不能得到最佳的結(jié)果，或者這個方案阻礙了其他方案的出現(xiàn)時，那就要重新回到出發(fā)點(diǎn)來嘗試另外一個方案。這項(xiàng)策略的關(guān)鍵在于，首先要能想到一些備用的方案。
（3）建立其他的可能性
基礎(chǔ)是前面提到的“制造變體”。對于一個問題盡可能多地形成不同的解決方案，然后根據(jù)一些重要的指標(biāo)來進(jìn)行評估，這些“評估過濾器”（虛線）不斷減少可能性的數(shù)量（“減少變體”）直到最后只留下一個方案，也就是“最好”的方案。當(dāng)然，這個減少的過程并不是由設(shè)計(jì)者一個人來完成的。這個過程中最大的的困難就是，有時候會想不出任何的可能性。這時，就需要回來原來的出發(fā)點(diǎn)并試圖去回避這個問題。
（4）多級建立其他可能性的過程
指產(chǎn)生更多變體的過程。首先要對每一種可能性形成一些“子可能性”或者變體，然后進(jìn)行評估和過濾。這個過程也可以分為不同的階段來進(jìn)行，在每一個階段都對相關(guān)的內(nèi)容具體化。
羅伯特.麥金認(rèn)為設(shè)計(jì)思考是外在思考，“使思考形象化的圖解思考具有若干勝過內(nèi)在思考之處。首先，涉及材料的直接感覺提供了感覺的養(yǎng)料――毫不夸張的精神糧食；其次，巧妙處理一個實(shí)際結(jié)構(gòu)的思考是一種探索、發(fā)覺才能――出乎意料的欣喜，意外的發(fā)現(xiàn)；第三，視覺、觸覺和動感等直接范疇的思想產(chǎn)生一種即時的、實(shí)際的和行動的感覺；最后，形象化的思維結(jié)構(gòu)為設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵性設(shè)想提供了對象和視覺形體，使之可以和同事們共享?！?/p>
設(shè)計(jì)進(jìn)程是由模糊向明確的系列變化過程，在開始使用的往往是構(gòu)思的形式在進(jìn)行，由于想法的不確定因素，畫面只是一些個人體驗(yàn)的腦、眼、手自我交流的隨意符號，它僅作用于個性思考的演化，是在萌生新設(shè)想，尋找火花的記錄。圖形思考用于設(shè)計(jì)語言是在構(gòu)思中形成的。高度抽象的圖形，作為用設(shè)計(jì)交流的符號表達(dá)系列。高度抽象的構(gòu)思圖形在設(shè)計(jì)過程中有著框架關(guān)系的可變性，單元體多重指向性，多種含意的表達(dá)功能。
環(huán)境構(gòu)思草圖是對視覺圖形的一個思考進(jìn)程。思維需要想象力，把大腦中思維的東西表現(xiàn)在紙面上，通過思考，交流，描繪，經(jīng)過這多次的輪回，設(shè)計(jì)思維便可以和手中的筆察出優(yōu)美的火花。（作者單位：湖北科技學(xué)院）
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：三步驟法；發(fā)明構(gòu)思；冗長權(quán)利要求
一、引言
在對發(fā)明專利申請進(jìn)行實(shí)質(zhì)審查的過程中，審查員經(jīng)常會遇到包含大量技術(shù)特征的權(quán)利要求，在評述創(chuàng)造性與授權(quán)走向之間左右徘徊。冗長權(quán)利要求在審查實(shí)踐中較為常見，篇幅少則半頁，多則兩頁以上，無論是涉及施工工藝的方法權(quán)利要求，還是結(jié)構(gòu)特征限定較細(xì)的產(chǎn)品權(quán)利要求，一些技術(shù)手段的確是所屬領(lǐng)域的常用做法，然而這些技術(shù)手段分布在不同的教科書、工具書或者期刊、網(wǎng)絡(luò)及專利文獻(xiàn)中，對審查過程中證據(jù)的使用產(chǎn)生了很大障礙。
如果權(quán)利要求的特征限定得很細(xì)，與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比之后，區(qū)別技術(shù)特征往往很多，篇幅甚至可能超過最接近的現(xiàn)有技術(shù)公開的內(nèi)容。在大部分區(qū)別技術(shù)特征都是本領(lǐng)域公知常識的情況下，如果針對這些區(qū)別技術(shù)特征一一尋找證據(jù)，則可能要在最接近現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，再引進(jìn)兩篇以上的對比文件，一方面使得申請人認(rèn)為審查員運(yùn)用多篇對比文件機(jī)械進(jìn)行特征堆砌，對創(chuàng)造性的評述不信服，另一方面導(dǎo)致審查員在檢索證據(jù)和撰寫審查意見時耗費(fèi)過多的時間和精力，不利于節(jié)約行政資源。此時若審查員僅因?yàn)樵u述創(chuàng)造性所需要的對比文件數(shù)量過多或撰寫審查意見過于耗費(fèi)精力而放棄評述發(fā)明的創(chuàng)造性，最終做出授權(quán)決定，顯然違背了專利法的宗旨與本義，不利于鼓勵發(fā)明創(chuàng)造。倘若申請人在撰寫申請文件時將多篇現(xiàn)有技術(shù)簡單拼湊，糅合在申請文件的權(quán)利要求書中，以期通過撰寫超長的權(quán)利要求來獲得專利權(quán)，將會導(dǎo)致大量并無實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新的專利充斥市場。
可見以篇幅的長短來衡量發(fā)明的創(chuàng)造性是一種盲目主觀的審查方法，在面對冗長的權(quán)利要求時，需要一種較為行之有效且客觀公正的審查方法，為此，筆者提出了以把握發(fā)明構(gòu)思為核心的“三步驟法”，來應(yīng)對冗長權(quán)利要求的創(chuàng)造性審查。
二、“三步驟法”的分析思路
本文的“三步驟法”不同于《專利審查指南》[1]中創(chuàng)造性評述的“三步法”，主要包括以下三個步驟：第一步，化簡為繁，即透過現(xiàn)象看實(shí)質(zhì)，歸納概括權(quán)利要求中的特征所體現(xiàn)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容；第二步，把握發(fā)明構(gòu)思，即從發(fā)明的技術(shù)問題、技術(shù)方案、技術(shù)效果出發(fā)，抓住權(quán)利要求中的核心構(gòu)思；第三步，分層次劃分權(quán)利要求的技術(shù)特征[2]，即根據(jù)與發(fā)明構(gòu)思的相關(guān)性質(zhì)將特征劃分為三個層次：體現(xiàn)發(fā)明構(gòu)思的核心特征、與發(fā)明構(gòu)思無關(guān)的關(guān)鍵輔助特征、與發(fā)明構(gòu)思無關(guān)的非關(guān)鍵輔助特征。
上述第二步對發(fā)明構(gòu)思的把握是核心關(guān)鍵，發(fā)明構(gòu)思與權(quán)利要求的長短、技術(shù)特征的多少無關(guān)，它是一個抽象概念，是為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題而產(chǎn)生的、體現(xiàn)發(fā)明智慧的、有中心及層次的、系統(tǒng)性、整體性的思維活動。簡單的說，發(fā)明構(gòu)思就是發(fā)明創(chuàng)造的思路，也是技術(shù)人員對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的思路，其最能體現(xiàn)一項(xiàng)發(fā)明的貢獻(xiàn)，同時也是專利保護(hù)的實(shí)質(zhì)[3]。把握住發(fā)明構(gòu)思，審查員就能以不變應(yīng)萬變，抓住檢索和評述的重點(diǎn)，合理分配時間和精力，提高審查的高效性和有效性。
在把握發(fā)明構(gòu)思之后，“體現(xiàn)發(fā)明構(gòu)思的核心特征”通常很容易被識別，在這里就不作贅述。然而，對于與發(fā)明構(gòu)思無關(guān)的輔助特征，一般較難把握哪些是關(guān)鍵的，哪些是非關(guān)鍵的。一般而言，技術(shù)人員為了實(shí)現(xiàn)其發(fā)明構(gòu)思，必須借助一系列配套的技術(shù)手段來構(gòu)成一個完整的技術(shù)方案，這些配套的技術(shù)手段雖然與發(fā)明構(gòu)思無關(guān)，卻有一部分能夠與體現(xiàn)發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)手段相輔相成，使得發(fā)明產(chǎn)生更好的技術(shù)效果，因而構(gòu)成了整個技術(shù)方案的關(guān)鍵技術(shù)手段，與其相對應(yīng)的這部分特征可以歸為“與發(fā)明構(gòu)思無關(guān)的關(guān)鍵輔助特征”；有一些技術(shù)特征屬于公知常識的范疇，僅僅基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的普通技術(shù)知識、合乎邏輯的分析推理即可引入技術(shù)方案中，這類技術(shù)特征則歸為“與發(fā)明構(gòu)思無關(guān)的非關(guān)鍵輔助特征”。
在對權(quán)利要求運(yùn)用“三步驟法”分析之后，就可以針對不同層次的特征有針對性地開展檢索和審查。對于第一層次的特征，由于申請人為解決技術(shù)問題而提出關(guān)鍵技術(shù)手段的構(gòu)思通常是發(fā)明構(gòu)思的中心層次或主要層次，與其對應(yīng)的特征是權(quán)利要求的核心特征，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)進(jìn)行檢索和評述，證據(jù)必須可靠有力，至少公開了發(fā)明構(gòu)思的對比文件才能使得審查意見具有說服力；對于第二層次的特征，最好能夠提供相應(yīng)證據(jù)，以使評述意見有據(jù)可循，如果認(rèn)定這部分特征屬于本領(lǐng)域公知常識，但是未檢索到公知常識證據(jù)，仍然可以基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的普通技術(shù)知識加強(qiáng)說理進(jìn)行評述；對于第三層次的特征，如果這部分特征未被最接近的現(xiàn)有技術(shù)公開，并且根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的普通技術(shù)知識和能力可以判斷這些特征屬于公知常識，審查員大可不必針對這些特征一一尋找證據(jù)，通常只需分類概括特征再簡單運(yùn)用公知常識評述即可。
三、實(shí)際案例的應(yīng)用
下面結(jié)合實(shí)際案例以把握發(fā)明構(gòu)思作為核心關(guān)鍵的“三步驟法”來探討如何應(yīng)對冗長權(quán)利要求的創(chuàng)造性審查。
本申請涉及一種標(biāo)準(zhǔn)單元裝配式隔減震結(jié)構(gòu)體系，權(quán)利要求1如下：
一種標(biāo)準(zhǔn)單元裝配式隔減震結(jié)構(gòu)體系，其特征在于：包括多層的預(yù)制剪力墻單元和預(yù)制框架單元；
所述預(yù)制剪力墻單元由同一層豎向的剪力墻墻片及樓板共同組成，樓板位于剪力墻墻片的下端，所述預(yù)制剪力墻單元包括“∪”形剪力墻單元與“L”形剪力墻單元，“∪”形剪力墻單元包含剪力墻墻片的數(shù)量大于等于二，“L”形剪力墻單元包含有一片剪力墻墻片；所述“∪”形剪力墻單元與“L”形剪力墻單元的預(yù)制構(gòu)件中均配有鋼筋，“∪”形剪力墻單元與“L”形剪力墻單元的剪力墻墻片下部留有孔道，剪力墻墻片的上部預(yù)留鋼筋伸出表面，相鄰樓層下部剪力墻單元的預(yù)留伸出鋼筋插入上部剪力墻單元的預(yù)留孔道，灌漿套筒連接或漿錨連接；
所述預(yù)制框架單元由同一層的框架柱、框架梁、樓板共同組成，框架梁位于框架柱柱底，樓板位于框架梁上，所述預(yù)制框架單元包括“∪”形框架單元、雙“”形框架單元、“L”形框架單元、“”形框架單元，“∪”形框架單元的框架柱數(shù)量為大于等于四個，雙“”形框架單元、“L”形框架單元、“”形框架單元包含的框架柱的數(shù)量小于等于三個；所述框架柱、框架梁、樓板均配有鋼筋，框架柱的下端預(yù)留孔道，上端預(yù)留伸出鋼筋，相鄰樓層下層框架單元的預(yù)留伸出鋼筋插入上層框架單元預(yù)制柱下端的預(yù)留孔道，灌漿套筒連接或漿錨連接。
對于這類特征限定較細(xì)的產(chǎn)品權(quán)利要求，下面我們按照“三步驟法”的思路進(jìn)行分析。
（1）化繁為簡
上述權(quán)利要求的結(jié)構(gòu)特征繁多，放眼望去該結(jié)構(gòu)體系包含多種單元類型，使技術(shù)方案顯得錯綜復(fù)雜，如果不進(jìn)行歸納總結(jié)，很容易迷失在特征的云霧中而找不到審查的方向。在經(jīng)過一番冷靜分析之后，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)人員的普通技術(shù)知識，不難發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)體系是一種預(yù)制的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，其包括剪力墻單元和框架單元，權(quán)利要求具體限定了剪力墻單元的組成、類型、剪力墻墻片的數(shù)量和框架單元的組成、類型、框架柱的數(shù)量，以及上下樓層單元連接的構(gòu)造、方式。去掉細(xì)枝末節(jié)之后，技術(shù)方案的主干頓時清晰地呈現(xiàn)在我們眼前。
（2）把握發(fā)明構(gòu)思
在梳理清楚權(quán)利要求保護(hù)的內(nèi)容之后，我們?nèi)匀蛔ゲ蛔∧牟糠纸Y(jié)構(gòu)特征才是審查的重點(diǎn)。此時需要仔細(xì)閱讀說明書的內(nèi)容，體會申請人是基于怎樣的技術(shù)問題提出的解決方案。背景技術(shù)部分闡述了現(xiàn)有裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板、柱構(gòu)件是在工廠單獨(dú)預(yù)制然后在施工現(xiàn)場拼裝連接，這種生產(chǎn)模式不僅裝配效率不高，且結(jié)構(gòu)的整體性差從而降低了其抗震性能。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種標(biāo)準(zhǔn)單元裝配式隔減震結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)體系的剪力墻單元、框架單元、樓蓋單元等在工廠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，在現(xiàn)場僅進(jìn)行吊裝裝配工作，施工速度快。由于將剪力墻墻片與樓板，框架梁柱與樓板預(yù)制為整體單元，標(biāo)準(zhǔn)單元裝配式隔減震結(jié)構(gòu)的整體性優(yōu)于傳統(tǒng)的裝配式結(jié)構(gòu)，裝配率高于傳統(tǒng)的裝配式結(jié)構(gòu)。從上述內(nèi)容中我們即可得知，本申請發(fā)明構(gòu)思的核心在于通過預(yù)制整體化的標(biāo)準(zhǔn)單元來解決裝配效率低和抗震性能差的問題。
（3）分層次劃分特征
根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，進(jìn)行分層次劃分特征：（1）預(yù)制剪力墻單元由同一層豎向的剪力墻墻片及樓板共同組成，預(yù)制框架單元由同一層的框架柱、框架梁、樓板共同組成，這部分特征直接體現(xiàn)了整體化的標(biāo)準(zhǔn)單元，是體現(xiàn)發(fā)明構(gòu)思的核心特征，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)進(jìn)行檢索和評述；（2）對于剪力墻單元的類型、剪力墻墻片的數(shù)量和框架單元的類型、框架柱的數(shù)量，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)單元所處的位置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和常規(guī)選擇，這部分特征雖然不直接涉及發(fā)明構(gòu)思，但是為了構(gòu)成一個完整的結(jié)構(gòu)體系，必須對各個類型的單元進(jìn)行合理組裝，在分析這部分特征時應(yīng)當(dāng)提供充分的說理，因此這部分特征歸為與發(fā)明構(gòu)思無關(guān)的關(guān)鍵輔助特征；（3）上下樓層單元連接的構(gòu)造、方式是本領(lǐng)域常用的施工手段，只需應(yīng)用本領(lǐng)域的公知常識簡單評述即可，這部分特征歸為與發(fā)明構(gòu)思無關(guān)的非關(guān)鍵輔助特征。
審查員在第一次審查意見通知書中采用的對比文件1（CN2835393Y）公開了梁板柱整體預(yù)制的框架單元以及上下層框架單元的連接構(gòu)造，采用的對比文件2（CN2319463Y）公開了剪力墻墻片與樓板整體預(yù)制的剪力墻單元，可見第（1）層次的特征已被對比文件1和對比文件2公開。對于第（2）層次的特征，審查員進(jìn)行了邏輯分析和充分說理。第（3）層次的特征大部分都未被對比文件1和2公開，審查員采用本領(lǐng)域的常用技術(shù)手段進(jìn)行了簡單評述。申請人答復(fù)第一次審查意見通知書時對第（1）層次特征和第（3）層次特征的評述意見沒有提出異議，只對第（2）層次特征的評述意見提出簡單質(zhì)疑。對此，審查員在第二次審查意見通知書中針對第（2）層次的特征從本領(lǐng)域技術(shù)人員的角度進(jìn)一步加強(qiáng)分析和說理，使得申請人信服，最終本案在二通后視撤。
四、結(jié)語
從本文兩個實(shí)際案例的分析過程可知，對于冗長權(quán)利要求的創(chuàng)造性審查，筆者提出的“三步驟法”既適用于方法權(quán)利要求，也適用于產(chǎn)品權(quán)利要求。“化繁為簡”有助于看清技術(shù)方案的主干，理清分析的思路；“把握發(fā)明構(gòu)思”有助于抓住檢索和評述的重點(diǎn)，增強(qiáng)證據(jù)的針對性和有效性；“分層次劃分特征”有助于分清主次，合理分配時間和精力。因此，“三步驟法”能夠使審查過程突出技術(shù)實(shí)質(zhì)，集中爭議焦點(diǎn)，為準(zhǔn)確客觀衡量智慧貢獻(xiàn)奠定基礎(chǔ)。同時，心中有章可循，在面對冗長權(quán)利要求時就可以保持清醒的頭腦，有條不紊地開展審查工作。本文的“三步驟法”是筆者在審查實(shí)踐中的一些心得體會，希望對讀者今后的創(chuàng)造性審查有所啟發(fā)。
參考文獻(xiàn)
[1] 中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局.專利審查指南2010[M].北京；知識產(chǎn)權(quán)出版社，170-175.
摘要：根據(jù)目前國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時的主要思維特點(diǎn)，將產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)方法概括為系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)模塊化、基于產(chǎn)品特征知識和智能四種類型。指出四種方法的特點(diǎn)及其相互間的有機(jī)聯(lián)系，提出產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的努力方向。
科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽命期縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，尤其是機(jī)械產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)手段，則顯得力不從心，跟不上時展的需要。目前，計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的設(shè)計(jì)繪圖、設(shè)計(jì)計(jì)算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，概括總結(jié)了國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時采用的方法，并討論了各種方法之間的有機(jī)聯(lián)系和機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的發(fā)展趨勢。
根據(jù)目前國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)所用方法的主要特征，可以將方案的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概括為下述四大類型。
一、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法
系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個設(shè)計(jì)要素組成的一個系統(tǒng)，每個設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。
系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計(jì)的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國工程師協(xié)會在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221“技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。
制定的機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)進(jìn)程模式，基本上沿用了德國標(biāo)準(zhǔn)VDI2221的設(shè)計(jì)方式。除此之外，我國許多設(shè)計(jì)學(xué)者在進(jìn)行產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)時還借鑒和引用了其他發(fā)達(dá)國家的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想，其中具有代表性的是：
(1)將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。
(2)將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
(3)將機(jī)械設(shè)計(jì)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個基本問題：一是把要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程看成一個系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計(jì)中各個方面的工作和各個不同的設(shè)計(jì)階段。
由于每個設(shè)計(jì)者研究問題的角度以及考慮問題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。
1.1設(shè)計(jì)元素法
用五個設(shè)計(jì)元素(功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù))描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個產(chǎn)品的五個設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。
1.2圖形建模法
研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內(nèi)容豐富的語義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。
將語義設(shè)計(jì)網(wǎng)作為設(shè)計(jì)工具，在其開發(fā)的活性語義設(shè)計(jì)網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點(diǎn)和線條組成的網(wǎng)絡(luò)描述設(shè)計(jì)，結(jié)點(diǎn)表示元件化的單元(如設(shè)計(jì)任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點(diǎn)間不同的語義關(guān)系，由此為設(shè)計(jì)過程中的所有活動和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計(jì)要求的定義到每一個結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過程由抽象到具體的飛躍。
1.3“構(gòu)思”—“設(shè)計(jì)”法
將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個階段?！皹?gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解?！霸O(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。
將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動簡圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡圖，把設(shè)計(jì)專家憑直覺設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。
從設(shè)計(jì)方法學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，將明確了設(shè)計(jì)任務(wù)后的設(shè)計(jì)工作分為三步：1)獲取功能和功能結(jié)構(gòu)(簡稱為“功能”)；2)尋找效應(yīng)(簡稱為“效應(yīng)”)；3)尋找結(jié)構(gòu)(簡稱為“構(gòu)形規(guī)則”)。并用下述四種策略描述機(jī)械產(chǎn)品構(gòu)思階段的工作流程：策略1：分別考慮“功能”、“效應(yīng)”和“構(gòu)形規(guī)則”。因此，可以在各個工作步驟中分別創(chuàng)建變型方案，由此產(chǎn)生廣泛的原理解譜。策略2：“效應(yīng)”與“構(gòu)形規(guī)則”(包括設(shè)計(jì)者創(chuàng)建的規(guī)則)關(guān)聯(lián)，單獨(dú)考慮功能(通常與設(shè)計(jì)任務(wù)相關(guān))。此時，辨別典型的構(gòu)形規(guī)則及其所屬效應(yīng)需要有豐富的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生的方案譜遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于策略1的方案譜。策略3：“功能”、“效應(yīng)”、“構(gòu)形規(guī)則”三者密切相關(guān)。適用于功能、效應(yīng)和構(gòu)形規(guī)則間沒有選擇余地、具有特殊要求的領(lǐng)域，如超小型機(jī)械、特大型機(jī)械、價(jià)值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：針對設(shè)計(jì)要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)化求解。該策略從已有的零件出發(fā)，通過零件間不同的排序和連接，獲得預(yù)期功能。
1.4矩陣設(shè)計(jì)法
在方案設(shè)計(jì)過程中采用“要求—功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關(guān)系，得到滿足要求的功能設(shè)計(jì)解集，形成不同的設(shè)計(jì)方案。再根據(jù)“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關(guān)聯(lián)矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復(fù)雜關(guān)系，表示出要求與功能間一一對應(yīng)的關(guān)系。
Kotaetal將矩陣作為機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，把機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)空間分解為功能子空間，每個子空間只表示方案設(shè)計(jì)的一個模塊，在抽象階段的高層，每個設(shè)計(jì)模塊用運(yùn)動轉(zhuǎn)換矩陣和一個可進(jìn)行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個設(shè)計(jì)模塊被表示為參數(shù)矩陣和一個運(yùn)動方程。
1.5鍵合圖法
將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個設(shè)計(jì)方案的方法。
二、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法
從規(guī)劃產(chǎn)品的角度提出：定義設(shè)計(jì)任務(wù)時以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，引用已有的產(chǎn)品解(如通用零件部件等)描述設(shè)計(jì)任務(wù)，即分解任務(wù)時就考慮每個分任務(wù)是否存在對應(yīng)的產(chǎn)品解，這樣，能夠在產(chǎn)品規(guī)劃階段就消除設(shè)計(jì)任務(wù)中可能存在的矛盾，早期預(yù)測生產(chǎn)能力、費(fèi)用，以及開發(fā)設(shè)計(jì)過程中計(jì)劃的可調(diào)整性，由此提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的可靠性，同時也降低新產(chǎn)品的成本。Feldmann將描述設(shè)計(jì)任務(wù)的功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為四層，(1)產(chǎn)品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化特征目錄，對功能元件進(jìn)行更為具體的定性和定量描述。同時研制出適合于產(chǎn)品開發(fā)早期和設(shè)計(jì)初期使用的工具軟件STRAT。
認(rèn)為專用機(jī)械中多數(shù)功能可以采用已有的產(chǎn)品解，而具有新型解的專用功能只是少數(shù)，因此，在專用機(jī)械設(shè)計(jì)中采用功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對于評價(jià)專用機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造風(fēng)險(xiǎn)十分有利。
提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個系統(tǒng)。理想的模塊化基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)分級模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。
以設(shè)計(jì)為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計(jì)的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計(jì)目錄。并在解集設(shè)計(jì)目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設(shè)計(jì)工程師選擇解元素。
根據(jù)機(jī)械零部件的聯(lián)接特征，將其歸納成四種類型：1)元件間直接定位，并具有自調(diào)整性的部件；2)結(jié)構(gòu)上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結(jié)構(gòu)及嵌套式元件的聯(lián)接；4)具有模塊化結(jié)構(gòu)和模塊化元件的聯(lián)接。并采用準(zhǔn)符號表示典型元件和元件間的連接規(guī)則，由此實(shí)現(xiàn)元件間聯(lián)接的算法化和概念的可視化。
在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)中，用“功能建立”模塊對功能進(jìn)行分解，并規(guī)定功能分解的最佳“?；背潭仁枪δ芘c機(jī)構(gòu)型式的一一對應(yīng)。“結(jié)構(gòu)建立”模塊則作為功能解的選擇對象以便于實(shí)現(xiàn)映射算法。
三、基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計(jì)方法
基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識庫及推理機(jī)，再利用已存儲的領(lǐng)域知識和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。
機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識的自動獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。
3.1編碼法
根據(jù)“運(yùn)動轉(zhuǎn)換”功能(簡稱功能元)將機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類，并利用代碼描述功能元和機(jī)構(gòu)類別，由此建立起“機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)”知識庫。在此基礎(chǔ)上，將二元邏輯推理與模糊綜合評判原理相結(jié)合，建立了該“專家系統(tǒng)”的推理機(jī)制，并用于四工位專用機(jī)床的方案設(shè)計(jì)中。
利用生物進(jìn)化理論，通過自然選擇和有性繁殖使生物體得以演化的原理，在機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)圖論方法將機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)表達(dá)為拓?fù)鋱D，再通過編碼技術(shù)，把機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性能轉(zhuǎn)化為個體染色體的二進(jìn)制數(shù)串，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制適應(yīng)值，運(yùn)用生物進(jìn)化理論控制繁殖機(jī)制，通過選擇、交叉、突然變異等手段，淘汰適應(yīng)值低的不適應(yīng)個體，以極快的進(jìn)化過程得到適應(yīng)性最優(yōu)的個體，即最符合設(shè)計(jì)要求的機(jī)構(gòu)方案。
3.2知識的混合型表達(dá)法
針對復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，采用混合型的知識表達(dá)方式描述設(shè)計(jì)中的各類知識尤為適合，這一點(diǎn)已得到我國許多設(shè)計(jì)學(xué)者的共識。
在研制復(fù)雜產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)智能決策支持系統(tǒng)DMDSS中，將規(guī)則、框架、過程和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等知識表示方法有機(jī)地結(jié)合在一起，以適應(yīng)設(shè)計(jì)中不同類型知識的描述。將多種單一的知識表達(dá)方法(規(guī)則、框架和過程)，按面向?qū)ο蟮木幊淘瓌t，用框架的槽表示對象的屬性，用規(guī)則表示對象的動態(tài)特征，用過程表示知識的處理，組成一種混合型的知識表達(dá)型式，并成功地研制出“面向?qū)ο蟮臄?shù)控龍門銑床變速箱方案設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)GBCDIS”和“變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)GBSDES”。
3.3利用基于知識的開發(fā)工具
在聯(lián)軸器的CAD系統(tǒng)中，利用基于知識的開發(fā)工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向?qū)ο蟮姆椒?，?chuàng)建了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法數(shù)據(jù)庫，為設(shè)計(jì)者進(jìn)行聯(lián)軸器的方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了廣泛且可靠的設(shè)計(jì)方法譜。則利用NEXPERT描述直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中需要基于知識進(jìn)行設(shè)計(jì)的內(nèi)容，由此尋求出基于知識的解，并開發(fā)出直線導(dǎo)軌設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。
3.4設(shè)計(jì)目錄法
構(gòu)造了“功能模塊”、“功能元解”和“機(jī)構(gòu)組”三級遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄，并將這三級遞進(jìn)式設(shè)計(jì)目錄作為機(jī)械傳動原理方案智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的知識庫和開發(fā)設(shè)計(jì)的輔助工具。
3.5基于實(shí)例的方法
在研制設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)的知識庫中，采用基本謂詞描述設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)條件和選取的方案，用框架結(jié)構(gòu)描述“工程實(shí)例”和各種“概念實(shí)體”，通過基于實(shí)例的推理技術(shù)產(chǎn)生候選解來配匹產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。
四、智能化設(shè)計(jì)方法
智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及多媒體、超媒體工具進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)、表達(dá)產(chǎn)品的構(gòu)思、描述產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。
在利用數(shù)學(xué)系統(tǒng)理論的同時，考慮了系統(tǒng)工程理論、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)開發(fā)方法學(xué)VDI2221，研制出適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期使用的多媒體開發(fā)系統(tǒng)軟件MUSE。
在進(jìn)行自動取款機(jī)設(shè)計(jì)時，把產(chǎn)品的整個開發(fā)過程概括為“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”三個階段，并且充分利用了現(xiàn)有的CAD尖端技術(shù)——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。1)產(chǎn)品規(guī)劃—構(gòu)思產(chǎn)品。其任務(wù)是確定產(chǎn)品的外部特性，如色彩、形狀、表面質(zhì)量、人機(jī)工程等等，并將最初的設(shè)想用CAD立體模型表示出，建立能夠體現(xiàn)整個產(chǎn)品外形的簡單模型，該模型可以在虛擬環(huán)境中建立，借助于數(shù)據(jù)帽和三維鼠標(biāo)，用戶還可在一定程度上參與到這一環(huán)境中，并且能夠迅速地生成不同的造型和色彩。立體模型是檢測外部形狀效果的依據(jù)，也是幾何圖形顯示設(shè)計(jì)變量的依據(jù)，同時還是開發(fā)過程中各類分析的基礎(chǔ)。2)開發(fā)—設(shè)計(jì)產(chǎn)品。該階段主要根據(jù)“系統(tǒng)合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素，解元素根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)的不同有不同的含義：可以是基本元素，如螺栓、軸或輪轂聯(lián)接等；也可以是復(fù)合元素，如機(jī)、電、電子部件、控制技術(shù)或軟件組成的傳動系統(tǒng)；還可以是要求、特性、形狀等等。將實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對產(chǎn)品的配置(設(shè)計(jì)模型中解元素間的關(guān)系)進(jìn)行分析，產(chǎn)品配置分析是綜合“產(chǎn)品規(guī)劃”和“開發(fā)”結(jié)果的重要手段。3)生產(chǎn)規(guī)劃—加工和裝配產(chǎn)品。在這一階段中，主要論述了裝配過程中CAD技術(shù)的應(yīng)用，提出用計(jì)算機(jī)圖像顯示解元素在相應(yīng)位置的裝配過程，即通過虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關(guān)系，由此發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)和問題，并找出解決問題的方法，并認(rèn)為將CAD技術(shù)綜合應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)的三個階段，可以使設(shè)計(jì)過程的綜合與分析在“產(chǎn)品規(guī)劃”、“開發(fā)”和“生產(chǎn)規(guī)劃”中連續(xù)地交替進(jìn)行。因此，可以較早地發(fā)現(xiàn)各個階段中存在的問題，使產(chǎn)品在開發(fā)進(jìn)程中不斷地細(xì)化和完善。
我國利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)還處于剛剛起步階段。利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，重點(diǎn)研究了按時序合成的機(jī)構(gòu)組合方案設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術(shù)，在三維環(huán)境中從各個角度對專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的方案進(jìn)行觀察，如運(yùn)動中機(jī)構(gòu)間的銜接狀況是否產(chǎn)生沖突等等。
將構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)模塊、產(chǎn)品整體構(gòu)造及其制造工藝和使用說明的擬訂(見圖1)稱之為快速成型技術(shù)。建議在產(chǎn)品開發(fā)過程中將快速成型技術(shù)、多媒體技術(shù)以及虛擬表達(dá)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(應(yīng)用于各個階段求解過程需要的場合)結(jié)合應(yīng)用。指出隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件的不斷完善，應(yīng)盡可能地將多媒體圖形處理技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)中，例如三維圖形(立體模型)代替裝配、拆卸和設(shè)計(jì)聯(lián)接件時所需的立體結(jié)構(gòu)想象力等等。
利用智能型CAD系統(tǒng)SIGRAPH-DESIGN作為開發(fā)平臺，將產(chǎn)品的開發(fā)過程分為概念設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，并以變量設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了膠印機(jī)凸輪連桿機(jī)構(gòu)的概念模型。從文獻(xiàn)介紹的研究工作看，其概念模型是在確定了機(jī)構(gòu)型、數(shù)綜合的基礎(chǔ)上，借助于軟件SIGRAPH-DESIGN提供的變量設(shè)計(jì)功能，使原理圖隨著機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化而變化，并將概念模型的參數(shù)傳遞給下一級的裝配模型、零件設(shè)計(jì)。
五、各類設(shè)計(jì)方法評述及發(fā)展趨勢
綜上所述，系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法將設(shè)計(jì)任務(wù)由抽象到具體(由設(shè)計(jì)的任務(wù)要求到實(shí)現(xiàn)該任務(wù)的方案或結(jié)構(gòu))進(jìn)行層次劃分，擬定出每一層欲實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機(jī)地聯(lián)系在一起，使整個設(shè)計(jì)過程系統(tǒng)化，使設(shè)計(jì)有規(guī)律可循，有方法可依，易于設(shè)計(jì)過程的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)。
結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法視具有某種功能的實(shí)現(xiàn)為一個結(jié)構(gòu)模塊，通過結(jié)構(gòu)模塊的組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。對于特定種類的機(jī)械產(chǎn)品，由于其組成部分的功能較為明確且相對穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)模塊的劃分比較容易，因此，采用結(jié)構(gòu)模塊化方法進(jìn)行方案設(shè)計(jì)較為合適。由于實(shí)體與功能之間并非是一一對應(yīng)的關(guān)系，一個實(shí)體通?？梢詫?shí)現(xiàn)若干種功能，一個功能往往又可通過若干種實(shí)體予以實(shí)現(xiàn)。因此，若將結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法用于一般意義的產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)模塊的劃分和選用都比較困難，而且要求設(shè)計(jì)人員具有相當(dāng)豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和廣博的多學(xué)科領(lǐng)域知識。
機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)通常無法采用純數(shù)學(xué)演算的方法進(jìn)行，也難以用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行完整的描述，而需根據(jù)產(chǎn)品特征進(jìn)行形式化的描述，借助于設(shè)計(jì)專家的知識和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和決策。因此，欲實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)，必須解決計(jì)算機(jī)存儲和運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識和專家設(shè)計(jì)決策等有關(guān)方面的問題，由此形成基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計(jì)方法。
目前，智能化設(shè)計(jì)方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，直觀性較好，開發(fā)初期用戶可以在一定程度上直接參與到設(shè)計(jì)中，但系統(tǒng)性較差，且零部件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、位置的合理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，或者有豐富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者參與。
值得一提的是：上述各種方法并不是完全孤立的，各類方法之間都存在一定程度上的聯(lián)系，如結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法中，劃分結(jié)構(gòu)模塊時就蘊(yùn)含有系統(tǒng)化思想，建立產(chǎn)品特征及設(shè)計(jì)方法知識庫和推理機(jī)時，通常也需運(yùn)用系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)模塊化方法，此外，基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計(jì)同時又是方案智能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一。在機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)中，視能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能的通用零件、部件或常用機(jī)構(gòu)為結(jié)構(gòu)模塊，并將其應(yīng)用到系統(tǒng)化設(shè)計(jì)有關(guān)層次的具體設(shè)計(jì)中，即將結(jié)構(gòu)模塊化方法融于系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法中，不僅可以保證設(shè)計(jì)的規(guī)范化，而且可以簡化設(shè)計(jì)過程，提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)成本。
【關(guān)鍵詞】工程項(xiàng)目；前期策劃；作用；對策
工程策劃是指把工程項(xiàng)目建設(shè)意圖轉(zhuǎn)換成定義明確、系統(tǒng)清晰、目標(biāo)具體且富有策劃性運(yùn)作思路的高智力系統(tǒng)活動。包括建設(shè)前期項(xiàng)目系統(tǒng)構(gòu)思策劃、建設(shè)時間項(xiàng)目管理策劃和項(xiàng)目建成后的運(yùn)營策劃等。工程項(xiàng)目的前期策劃工作，包括項(xiàng)目的構(gòu)思、情況調(diào)查、問題定義、提出目標(biāo)因素、建立目標(biāo)系統(tǒng)、目標(biāo)系統(tǒng)優(yōu)化、項(xiàng)目定義、項(xiàng)目建議書、可行性研究、項(xiàng)目決策等。精心的策劃是實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策的重要保證，也是實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)、提高工作效率的重要保證。
1.項(xiàng)目前期策劃的過程
1.1 工程項(xiàng)目構(gòu)思產(chǎn)生和選擇。
任何工程項(xiàng)目都起源于項(xiàng)目的構(gòu)思。而構(gòu)思產(chǎn)生于解決上層系統(tǒng)(如國家、地方、企業(yè)、部門)問題的期望，或?yàn)榱藵M足上層系統(tǒng)需要，成為實(shí)現(xiàn)上層系統(tǒng)的戰(zhàn)略目標(biāo)和計(jì)劃等。這種構(gòu)思可能很多，人們可以通過許多途徑和方法(即項(xiàng)目或非項(xiàng)目手段)達(dá)到目的，那么必須在它們中間作選擇，并經(jīng)權(quán)力部門批準(zhǔn)，以作進(jìn)一步研究。
1.2 項(xiàng)目的目標(biāo)設(shè)計(jì)和項(xiàng)目定義。
這一階段主要通過進(jìn)一步研究上層系統(tǒng)情況和存在的問題提出項(xiàng)目的目標(biāo)因素，進(jìn)而構(gòu)成項(xiàng)目目標(biāo)系統(tǒng)，通過對目標(biāo)的局面說明形成項(xiàng)目定義。這個階段包括如下工作：（1）情況的分析和問題的研究；（2）項(xiàng)目的目標(biāo)設(shè)計(jì)；（3）項(xiàng)目的定義；（4）項(xiàng)目的審查。
1.3 可行性研究。
即提出實(shí)施方案，并對實(shí)施方案進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，看能否實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。它的結(jié)果作為項(xiàng)目決策的依據(jù)。
2.項(xiàng)目前期策劃的重要作用
項(xiàng)目的前期策劃工作主要是產(chǎn)生項(xiàng)目的構(gòu)思，確立目標(biāo)，并對目標(biāo)進(jìn)行論證，為項(xiàng)目的批準(zhǔn)提供依據(jù)。它是項(xiàng)目的關(guān)鍵。它不僅對項(xiàng)目的整個生命期，對項(xiàng)目實(shí)施和管理起著決定性作用，而且對項(xiàng)目的整個上層系統(tǒng)都有極其重要的影響。
2.1 前期策劃是項(xiàng)目方向問題確立的依據(jù)
項(xiàng)目的構(gòu)思和項(xiàng)目的目標(biāo)是確立項(xiàng)目方向問題。工程項(xiàng)目是由目標(biāo)決定任務(wù)，由任務(wù)決定技術(shù)方案和實(shí)施方案或措施，再由方案產(chǎn)生工程活動，進(jìn)而形成一個完整的項(xiàng)目系統(tǒng)和項(xiàng)目管理系統(tǒng)。所以項(xiàng)目目標(biāo)規(guī)定著項(xiàng)目和項(xiàng)目管理的各個階段和各個方面，形成一條貫穿始終的主線。如果目標(biāo)設(shè)計(jì)出錯，就會產(chǎn)生：工程建成后達(dá)不到預(yù)期效果-運(yùn)營費(fèi)用高：效益低，競爭力相對弱；項(xiàng)目目標(biāo)在工程建設(shè)過程中不斷變動造成投資超支、超工期等問題。
2.2 前期策劃對整個項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵
項(xiàng)目的建設(shè)必須符合市場的需要，解決市場供需存在的問題。如果上馬一個項(xiàng)目，其結(jié)果不能實(shí)現(xiàn)企業(yè)目標(biāo)或不能為企業(yè)創(chuàng)造效益，就會成為企業(yè)的包袱，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)而影響企業(yè)的發(fā)展。
3.工程項(xiàng)目前期管理中設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)的問題及對策
工程項(xiàng)目前期管理是指工程建設(shè)中的項(xiàng)目決策階段，它包括：項(xiàng)目建議書、可行性研究報(bào)告、設(shè)計(jì)階段。設(shè)計(jì)階段又分為初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)階段是根據(jù)可行性研究報(bào)告提供的科學(xué)依據(jù)，擬定修建原則，選定方案一對重大、復(fù)雜的技術(shù)問題通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)、專題研究，落實(shí)技術(shù)方案·確定工程數(shù)量，提出文字說明和適應(yīng)施工需要的圖表資料。
3.1 存在的問題
在項(xiàng)目前期管理的設(shè)計(jì)階段由于國家法律、制度的缺失，建設(shè)單位對設(shè)計(jì)階段的認(rèn)識不到位，設(shè)計(jì)人員知識結(jié)構(gòu)不全面，缺乏經(jīng)濟(jì)思想造成工程項(xiàng)目投資控制不力、造價(jià)的失控。
3.2 對策
3.2.1 加強(qiáng)相關(guān)法律制度的建設(shè)和完善
為了使我國工程項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)入更健康、完善的軌道，應(yīng)該完善我國的法律、制度，在建設(shè)過程中不斷修改法律中不合理的地方，保障我國工程項(xiàng)目建設(shè)能在市場經(jīng)濟(jì)條件下順利發(fā)展。用法律的手段貫穿于整個工程的索賠與仲裁過程。
3.2.2 轉(zhuǎn)變管理觀念
我國工程項(xiàng)目管理都是屬于傳統(tǒng)管理模式而國際上工程項(xiàng)目管理模式都是屬于系統(tǒng)管理。傳統(tǒng)管理方法強(qiáng)調(diào)管理工作的專業(yè)化，把任務(wù)、職責(zé)、權(quán)限分得很清楚。傳統(tǒng)管理方法強(qiáng)調(diào)指揮、命令、控制和匯報(bào)，要有文件的傳遞形式予以保證。而系統(tǒng)管理方法則用信息流把各管理層次和不同的職能部門溝通起來，使物質(zhì)流與信息流保持一致和同步，保證信息的準(zhǔn)確性和及時性。隨著系統(tǒng)工程理論和方法的發(fā)展，項(xiàng)目工程中的系統(tǒng)管理方法也愈來愈多地強(qiáng)調(diào)運(yùn)用系統(tǒng)模型，力求達(dá)到量化，能精確地表達(dá)多因素的實(shí)際行為狀況和各要素之間的相互關(guān)系。
3.2.3 提高項(xiàng)目管理人才標(biāo)準(zhǔn)
我國現(xiàn)有的項(xiàng)目管理人員大部分是技術(shù)出身。這些有技術(shù)背景的員工，在現(xiàn)代管理迅速發(fā)展的階段，要領(lǐng)導(dǎo)一個項(xiàng)目已經(jīng)不是很容易的事了。因?yàn)?，?xiàng)目管理提供給人們的是一種解決問題的思路和方法。項(xiàng)目管理的方法是告訴人們在團(tuán)隊(duì)合作的過程中如何加強(qiáng)每個個體之間橫向和縱向的銜接，是提供一種解決問題的工具。所以，必須提高項(xiàng)目管理人員的素質(zhì)，進(jìn)行項(xiàng)目管理的培訓(xùn)，改變他們重技術(shù)、輕管理的觀念，引進(jìn)最新的項(xiàng)目管理知識和方法，推行項(xiàng)目管理專業(yè)人員資格認(rèn)證制度，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，也是在世界市場對外承包項(xiàng)目和對國內(nèi)企業(yè)管理的迫切要求。
4.結(jié)束語
一、概念設(shè)計(jì)階段的構(gòu)思草圖階段
概念設(shè)計(jì)，實(shí)際上就是設(shè)計(jì)者運(yùn)用圖解思考的方式，對設(shè)計(jì)項(xiàng)目的環(huán)境、功能、材料、風(fēng)格進(jìn)行綜合分析之后，所作的空間總體藝術(shù)形象構(gòu)思設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者通過對多個具象圖形空間形象的對比優(yōu)選決定設(shè)計(jì)發(fā)展的方向；通過抽象幾何線平面圖形的對比優(yōu)選決定設(shè)計(jì)的使用功能；通過從物體、圖形的基本形體觀察和感知到元素的分辨和提煉，再到聯(lián)想與應(yīng)用的過程，決定設(shè)計(jì)的美學(xué)功能。
二、方案設(shè)計(jì)階段
圖解語言的語法規(guī)律與它要表達(dá)的專業(yè)內(nèi)容有著直接的關(guān)系，就室內(nèi)快題設(shè)計(jì)的圖解語言來講，其是由圖解詞匯“本體”“相互關(guān)系”“修飾”組成的。常用的圖形思維分析方法主要有關(guān)聯(lián)矩陣坐標(biāo)法、樹形系統(tǒng)圖形法、圓方圖形分析法，其中圓方圖形分析法在室內(nèi)快題設(shè)計(jì)中運(yùn)用最廣。關(guān)聯(lián)矩陣坐標(biāo)法是以二維的數(shù)學(xué)空間坐標(biāo)模型作為圖形分析基礎(chǔ)的，應(yīng)用于空間類型分類、空間使用功能配置、設(shè)計(jì)程序控制、設(shè)備物品配置等方面；樹形系統(tǒng)圖形法是以二維空間中點(diǎn)的運(yùn)動與分立作為圖形表象特征的，主要應(yīng)用于設(shè)計(jì)系統(tǒng)分類、空間系統(tǒng)分類、概念方案的延伸發(fā)展等；圓方圖形分析法是以幾何圖形從圓到方的變化過程對比作為圖解思考方法的，是室內(nèi)平面設(shè)計(jì)專用的圖形分析法。其以“圓圈”的符號羅列出功能空間的位置，無方位的“圓圈”關(guān)系組合顯示出相臨的功能關(guān)系，“圓圈”表現(xiàn)出明確的功能分區(qū)，在由“圓圈”向“矩形”的過渡中確立了最后的平面形式與空間尺度。在室內(nèi)快題設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)概念確立后的方案的深化設(shè)計(jì)、使用功能的合理設(shè)計(jì)，主要是在平面圖的繪制過程中完成的。在平面功能分析中采用的主要圖解語言就是圓方圖形分析法，設(shè)計(jì)師通過繪制不同的平面圖進(jìn)行對比優(yōu)選決定最佳的功能分區(qū)，通過對不同界面的室內(nèi)空間透視構(gòu)圖的對比優(yōu)選決定最終的空間造型。功能分區(qū)、交通流向、家具擺設(shè)、裝飾、設(shè)備等布局規(guī)劃，都必須通過繪制大量的草圖，經(jīng)過反復(fù)對比才能獲得符合功能要求的理想設(shè)計(jì)方案。
三、手繪施工圖設(shè)計(jì)階段
在室內(nèi)快題設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案深化之后的施工圖階段是以材料構(gòu)造體系和空間尺度體系為基礎(chǔ)的，施工圖的繪制過程，就是方案進(jìn)一步深化與確定的過程。在施工圖設(shè)計(jì)的階段，圖解思維通過對不同材質(zhì)構(gòu)造的對比優(yōu)選決定適合的搭配比例與結(jié)構(gòu)，通過對不同比例的節(jié)點(diǎn)詳圖的對比優(yōu)選決定合適的材質(zhì)尺度。隨著計(jì)算機(jī)圖形設(shè)計(jì)的迅速發(fā)展，室內(nèi)設(shè)計(jì)的施工圖一般都用AutoCAD軟件繪制，但計(jì)算機(jī)圖形設(shè)計(jì)已經(jīng)處于思維的定型階段。雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，但是室內(nèi)空間設(shè)計(jì)的圖形思維仍然建立在徒手畫的基礎(chǔ)上，在手繪分析和繪制的基礎(chǔ)上，再使用計(jì)算機(jī)才更為精準(zhǔn)、有效。尤其是在室內(nèi)快題設(shè)計(jì)中，在手中的筆游走之時，不經(jīng)意間設(shè)計(jì)靈感已在腦海中出現(xiàn)，再將其快速用手繪表現(xiàn)出來，整個設(shè)計(jì)的過程便通過圖形思考得以逐步完善和深化。
四、手繪空間效果圖的表現(xiàn)階段
[關(guān)鍵詞] CDIO 項(xiàng)目教學(xué)法 工程實(shí)踐
[中圖分類號] G42 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）14-0012-03
一、引言
2000 年10 月，CDIO 工程教育改革的項(xiàng)目由美國麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等工程院校共同發(fā)起，經(jīng)過近十年的傳播，已經(jīng)擴(kuò)展到全世界。該改革的愿景是為學(xué)生提供一種強(qiáng)調(diào)工程基礎(chǔ)，基于真實(shí)產(chǎn)品的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、執(zhí)行、運(yùn)作過程的工程教育[1]。CDIO代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作，是“做中學(xué)”和“基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達(dá)。它以產(chǎn)品的從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。
項(xiàng)目教學(xué)法起源于美國，盛行于德國，近年來流傳到我國。目前，在我國的中、高職院校的教學(xué)中應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法已漸普及，應(yīng)用型本科院校盛行CDIO工程教育模式，在CDIO模式下，應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法的研究尚少，還處在一種探索階段。如何以CDIO 為教育理念，借鑒成熟國家的項(xiàng)目教學(xué)法做法，在應(yīng)用型本科工程實(shí)踐中實(shí)施“項(xiàng)目教學(xué)”呢？不乏是一個新的課題。
二、國外項(xiàng)目教學(xué)法研究
它最初的含義是“知識可以在一定的條件下自主建構(gòu)獲得， 學(xué)習(xí)是信息與知識、技能與行為、態(tài)度與價(jià)值觀等方面的長進(jìn)，教育是滿足長進(jìn)需要的有意識、有系統(tǒng)、有組織的持續(xù)交流活動”。[2]2003年7月德國聯(lián)邦政府教育部職教所制定了以行動為導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)法，不僅傳授給學(xué)生理論知識和操作技能，更重要的是培養(yǎng)他們的職業(yè)能力。
德國項(xiàng)目教學(xué)法為什么能夠盛行多年不衰呢？源于德國先進(jìn)的職業(yè)技術(shù)教育體制，為發(fā)展我國的職教事業(yè)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。[3]
德國項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過程包括布置項(xiàng)目、分析項(xiàng)目相關(guān)學(xué)科知識、材料購置及經(jīng)濟(jì)核算、項(xiàng)目設(shè)計(jì)及制造分工、項(xiàng)目總成本核算等。下面以 “立式銑床” 模型為例，介紹德國原汁原味的項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過程。
1.布置項(xiàng)目。項(xiàng)目名稱――立式銑床模型的設(shè)計(jì)與制造。此環(huán)節(jié)首先由蓋爾森基辛（Gelsenkirchen）的職業(yè)技術(shù)學(xué)院的老師Rode先生周密地準(zhǔn)備一套立式銑床模型，展現(xiàn)在同學(xué)們的面前，演示立式銑床模型的三個自由度的運(yùn)動，提出項(xiàng)目任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的興趣。
2.老師向?qū)W生分析跨專業(yè)學(xué)科相關(guān)知識
（1）CNC與經(jīng)濟(jì)關(guān)系。例：從簡單的零件到復(fù)雜的裝配好的立式銑床模型，教師首先從材料角度分析，從而引出其價(jià)格不同，要求學(xué)生通過數(shù)學(xué)計(jì)算，計(jì)算出最低耗材成本。
（2）CNC與電子、控制學(xué)關(guān)系。老師演示了一個方向在伺服電機(jī)驅(qū)動下，通過絲杠副傳動機(jī)構(gòu)的傳遞，完成一個自由度的運(yùn)動功能。這涉及到了電子。類似關(guān)聯(lián)學(xué)科的相關(guān)知識仍存在，不再贅述。
（3）學(xué)生（可以是不同專業(yè)的學(xué)生）在老師的指導(dǎo)下集中采購材料，了解市場成品“象棋”的價(jià)錢，從而體驗(yàn)市場經(jīng)濟(jì)，珍惜材料，計(jì)算成本。
（4） 學(xué)生在教師指導(dǎo)下，分小組實(shí)施完成項(xiàng)目，不同小組之間協(xié)作完成不同項(xiàng)目內(nèi)容：設(shè)計(jì)圖紙、編寫工藝、制造加工、檢測、裝配等。
（5）學(xué)生對項(xiàng)目總成本進(jìn)行核算，為提高生產(chǎn)率找出最低成本。
（6）老師提到了如果把立式銑床模型實(shí)施三個方向數(shù)控化，如何實(shí)現(xiàn)？
在以上六個環(huán)節(jié)中，貫穿在這個項(xiàng)目中有很多跨學(xué)科的知識在其內(nèi)。設(shè)計(jì)階段涉及到了機(jī)械設(shè)計(jì)的知識，加工前材料的采購階段涉及到物理學(xué)的知識，物資采購的能力以及經(jīng)濟(jì)關(guān)系，制造裝配階段，需要查工具書、切削參數(shù)的選擇、工藝的確定、程序的編制，實(shí)際操作機(jī)床進(jìn)行加工、監(jiān)測以及最后的裝配，涉及到了學(xué)生制造能力的培養(yǎng)，成本核算階段涉及到了數(shù)學(xué)和金融的知識，采用數(shù)控化機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床的設(shè)計(jì)制造進(jìn)行比較，提出問題，讓學(xué)生考慮解決的方法，涉及到了電子、控制學(xué)等相關(guān)技術(shù)。
一個看似相對簡單的立式銑床模型竟然包含了如此廣的知識面，德國教師在設(shè)計(jì)方面所下的功夫很大。項(xiàng)目“小組”的形式體現(xiàn)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神，共同或分工完成整個項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和制作。參加項(xiàng)目教學(xué)工作小組的學(xué)生來自不同的專業(yè)和工種，甚至不同的專業(yè)領(lǐng)域，目的是訓(xùn)練他們今后在實(shí)際工作中與不同專業(yè)、不同的部門同事的合作能力。
綜上分析，德國的項(xiàng)目教學(xué)法滋生在“雙元制”教育體制的土壤內(nèi)，教師綜合素質(zhì)很高，每個專業(yè)教師都具備很寬泛又很扎實(shí)的專業(yè)功底。我國的中、高職業(yè)教育與崇尚技藝的德國相比，無論在教育發(fā)展的成熟程度，還是在人們心理認(rèn)同程度上都存在一定的差距。
三、在國內(nèi)應(yīng)用型本科中，嘗試以CDIO為理念，“項(xiàng)目”引領(lǐng)工程實(shí)踐
德國的學(xué)生在學(xué)習(xí)階段采用項(xiàng)目式教學(xué)方法，一切學(xué)習(xí)活動都是圍繞“項(xiàng)目”進(jìn)行。工程實(shí)踐在本科院校是指實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、工程訓(xùn)練、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等環(huán)節(jié)。
1.開發(fā)項(xiàng)目
我們從德國開發(fā)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中得到的啟發(fā)是：在本科實(shí)踐環(huán)節(jié)中，抓住每一種工程實(shí)踐的特點(diǎn)，確定相關(guān)的項(xiàng)目。例如：開發(fā)各類小裝備、參加的各種級別的機(jī)械設(shè)計(jì)比賽、機(jī)電液課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目等，都屬于收集典型項(xiàng)目的焦點(diǎn)。
2. 以CDIO為教育理念，實(shí)證應(yīng)用型本科院?！绊?xiàng)目”引領(lǐng)工程實(shí)踐
首先，確定方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)單一機(jī)構(gòu)向綜合機(jī)構(gòu)教學(xué)轉(zhuǎn)移，比較方案、驗(yàn)證方案可行性并優(yōu)化方案；其次，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)；最后，實(shí)施制造，實(shí)現(xiàn)理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)移，“知”向“行”轉(zhuǎn)移；最后，知行合一。
（1）構(gòu)思項(xiàng)目：（Conceive ）： 概念階段。針對工程實(shí)踐，讓學(xué)生掌握專業(yè)知識的基本原理，確定“項(xiàng)目”的未來發(fā)展方向。接到項(xiàng)目首先研究項(xiàng)目產(chǎn)品完成的任務(wù)，然后構(gòu)思整個項(xiàng)目的架構(gòu)和初步方案。讓學(xué)生構(gòu)思出整個產(chǎn)品的幾個分機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，結(jié)合以前所學(xué)，學(xué)生在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，就會對該項(xiàng)目有一定的進(jìn)一步認(rèn)識和構(gòu)思，從而對整個項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)草案設(shè)計(jì)。
以2011年第八屆浙江省機(jī)械設(shè)計(jì)大賽為例，小車能順利穿越一區(qū)的狹窄隧道和二區(qū)并到達(dá)三區(qū)、四區(qū)完成救援任務(wù)，為實(shí)現(xiàn)短時間內(nèi)救援機(jī)器人順利完成救援任務(wù)，其行走機(jī)構(gòu)除具備良好的轉(zhuǎn)向性能及行駛穩(wěn)定性之外，還必須具有較高的行駛效率。
項(xiàng)目要求得到的相應(yīng)構(gòu)思：主要分兩大類，構(gòu)思一： “救援小車”的行走機(jī)構(gòu)，滿足速度、滿足差速轉(zhuǎn)向、滿足通過隧道、滿足車體拓寬，構(gòu)思二：“救援小車”的救援目標(biāo)抓取機(jī)構(gòu)，滿足限定范圍內(nèi)的救援活動，構(gòu)思機(jī)械手式抓取還是吸盤吸入式。
（2）設(shè)計(jì)項(xiàng)目（Design）：技術(shù)階段。以項(xiàng)目產(chǎn)品設(shè)計(jì)與規(guī)劃為核心，通過研發(fā)，擬解決某一具體的問題或某些問題。仍以“救援小車”為例：根據(jù)構(gòu)思的初步草案，學(xué)生通過了解現(xiàn)有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路，產(chǎn)品功能、應(yīng)用領(lǐng)域，結(jié)合自己所學(xué)提出優(yōu)化設(shè)計(jì)理念和產(chǎn)品設(shè)計(jì)改進(jìn)建議，對于能力比較強(qiáng)的學(xué)生選為技術(shù)小組組長，帶領(lǐng)其他組員主要解決設(shè)計(jì)和創(chuàng)新過程中，發(fā)現(xiàn)的一些問題，提交指導(dǎo)教師或通過查閱資料解決。
仍以“救援小車”為例，構(gòu)思一中，可分解出兩類機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：變距裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、差速轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；構(gòu)思二中，可分解出機(jī)械手式抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、掃鏟式救援裝置設(shè)計(jì)、吸盤式救援裝置設(shè)計(jì)等。分解出的機(jī)構(gòu)中通過比較進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)階段，確定最后方案。在每一個機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，都可以有不同種實(shí)現(xiàn)的途徑，這個時候一定要發(fā)揮學(xué)生之所能，讓學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維，翻閱豐富的參考資料，設(shè)計(jì)各個不同的分機(jī)構(gòu)，然后小組成員在老師的帶動下，優(yōu)化取舍，確定最佳方案，這是個很艱苦的重要階段。圖1 、圖2為學(xué)生設(shè)計(jì)的“救援小車”的三維設(shè)計(jì)和二維設(shè)計(jì)。
（3）執(zhí)行項(xiàng)目（Implement）：制造階段。以制造、建造為核心，組織一體化的項(xiàng)目制造。結(jié)合“產(chǎn)、學(xué)、研”互動的特色，將設(shè)計(jì)產(chǎn)品引入到工程訓(xùn)練中心來，學(xué)生自己動手完成零件的加工和裝配，以設(shè)計(jì)圖紙為藍(lán)本，完全按照工件圖紙要求進(jìn)行，把所有零件加工后，組裝成裝配產(chǎn)品。在制造過程中直接加工零件和裝配零件，可以增強(qiáng)學(xué)生的生產(chǎn)勞動觀念、產(chǎn)品質(zhì)量觀念和經(jīng)濟(jì)價(jià)值觀念，零件加工和裝配的訓(xùn)練過程為培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐素質(zhì)、理論聯(lián)系實(shí)際和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，過程中產(chǎn)生的問題可以磨練學(xué)生的工程意志和提升學(xué)生的工程素質(zhì)。圖3、圖4分別為學(xué)生設(shè)計(jì)的“救援小車”的行走機(jī)構(gòu)圖，和“救援小車”的抓取結(jié)構(gòu)。
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圖3 “救援小車”的行走機(jī)構(gòu)
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圖4 “救援小車”的抓取結(jié)構(gòu)
（4）運(yùn)作項(xiàng)目（Operate）：服務(wù)階段。各個機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完整后，確定最終方案，制造組裝出來完整的產(chǎn)品?？梢詫?xiàng)目進(jìn)行運(yùn)作，完成任務(wù)。圖5和圖6為學(xué)生設(shè)計(jì)的“救援小車”的最后兩種不同方案的“救援小車”。
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圖5 “救援小車”方案一圖 圖6 “救援小車”方案二
四、CDIO與項(xiàng)目引領(lǐng)工程實(shí)踐的相輔相成的關(guān)系
CDIO工程教育雖然包含培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的教學(xué)項(xiàng)目，但不同于項(xiàng)目教學(xué)。在應(yīng)用型本科的工程實(shí)踐中，兩者是相輔相成的。CDIO工程教育在一體化的課程體系中不僅包括實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，也包括專業(yè)技術(shù)的系統(tǒng)知識教育，具有長期性與學(xué)制化的特點(diǎn)；而項(xiàng)目教學(xué)是針對某一具體項(xiàng)目開展的教學(xué)活動，具有短期性與臨時性的特點(diǎn) [4，5]；從表面上看，兩者有些相似，項(xiàng)目教學(xué)包括立項(xiàng)、計(jì)劃、實(shí)施、展示和結(jié)項(xiàng)等各個階段，學(xué)生需要在教師的幫助下對各個階段中可能產(chǎn)生的問題找出相應(yīng)的解決方法。但是兩者的實(shí)質(zhì)性不同在于，CDIO工程教育旨在提供一種學(xué)生獲取知識與經(jīng)驗(yàn)的背景環(huán)境，它是制度化的、循環(huán)性的，而不是即時性的，并不隨著實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的完成而終結(jié)。而項(xiàng)目引領(lǐng)工程實(shí)踐是實(shí)實(shí)在在的項(xiàng)目在貫穿整個工程實(shí)踐的訓(xùn)練。
五、總結(jié)
借鑒德國“項(xiàng)目教學(xué)”的做法，以CDIO為工程教育理念，項(xiàng)目引領(lǐng)工程實(shí)踐，不僅提高了學(xué)生綜合素質(zhì)、工程意識和創(chuàng)新能力，而且促進(jìn)教師和學(xué)生互動實(shí)踐教學(xué)。對比德國項(xiàng)目教學(xué)法，也看到了我國項(xiàng)目引領(lǐng)工程實(shí)踐實(shí)施的軟硬環(huán)境均存在不足之處，德國項(xiàng)目教學(xué)注重項(xiàng)目成本的核算、指導(dǎo)教師的綜合素質(zhì)較高、項(xiàng)目完成后的功能拓展、制造項(xiàng)目的工業(yè)化程度等等，而應(yīng)用性本科的工程實(shí)踐，若要借鑒德國項(xiàng)目教學(xué)法，與師資力量、實(shí)踐教學(xué)體制、軟硬件都存在直接關(guān)聯(lián)。因此，在科學(xué)的方法論指導(dǎo)下與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男袆涌蚣軆?nèi)推進(jìn)應(yīng)用型本科的項(xiàng)目引領(lǐng)工程實(shí)踐不妨是一個很有效的嘗試和發(fā)展趨勢。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 顧佩華，陸小華.CDIO工作坊手冊[M].汕頭：汕頭大學(xué)出版社，2008.
[2] 李坤.趙陽.寧靜等.德國職教項(xiàng)目教學(xué)法的理論研究與實(shí)踐及推行策略[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（3）：25-27.
[3] 趙志群.職業(yè)教育與培訓(xùn)學(xué)習(xí)新概念[M].北京：科學(xué)出版社，2003.