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產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計（產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計的定義）

發(fā)布時間：2023-04-04 18:37:40 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 133

大家好！今天讓小編來大家介紹下關(guān)于產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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文章目錄列表:

1、機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計都有哪些內(nèi)容方法？
2、產(chǎn)品設(shè)計的概念
3、概念架構(gòu)是什么
4、如何進行系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計（產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計的定義）

一、機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計都有哪些內(nèi)容方法？

機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計：

一、機電一體化系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計思想

機電一體化的優(yōu)勢，在于它吸收了各相關(guān)學科之長并加以綜合運用而取得整體優(yōu)化效果，因此在機電一體化系統(tǒng)開發(fā)的過程中，要特別強調(diào)技術(shù)融合，學科交叉的作用。機電一體化系統(tǒng)開發(fā)是一項多級別、多單元組成的系統(tǒng)工程。把系統(tǒng)的各單元有機的結(jié)合成系統(tǒng)后，各單元的功能不僅相互疊加，而且相互輔助、相互促進、相互提高，使整體的功能大于各單元功能的簡單的和，即“整體大于部分的和”。當然，如果設(shè)計不當，由于各單元的差異性，在組成系統(tǒng)后會導致單元間的矛盾和摩擦，出現(xiàn)內(nèi)耗，內(nèi)耗過大，則可能出現(xiàn)整體小于部分之和的情況，從而失去了一體化的優(yōu)勢。因此，在開發(fā)的過程中，一方面要求設(shè)計機械系統(tǒng)時，應(yīng)選擇與控制系統(tǒng)的電氣參數(shù)相匹配的機械系統(tǒng)參數(shù)；同時也要求設(shè)計控制系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)機械系統(tǒng)的固有結(jié)構(gòu)參數(shù)來選擇和確定電氣參數(shù)。綜合應(yīng)用機械技術(shù)和微電子技術(shù)，使二者密切結(jié)合、相互協(xié)調(diào)、相互補充，充分體現(xiàn)機電一體化的優(yōu)越性。

二、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方法

擬定機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的方法有取代法、整體設(shè)計法和組合法。

1、取代法

這種方法是用電氣控制取代原傳統(tǒng)中機械控制機構(gòu)。這種方法是改造傳統(tǒng)機械產(chǎn)品和開發(fā)新型產(chǎn)品常用的方法。如用電氣調(diào)速控制系統(tǒng)取代機械式變速機構(gòu)，用可編程序控制器或微型計算機來取代機械凸輪控制機構(gòu)、插銷板、步進開關(guān)、繼電器等，以彌補機械技術(shù)的不足，這種方法不但能大大簡化機械結(jié)構(gòu)，而且還可以提高系統(tǒng)的性能和質(zhì)量。這種方法的缺點是跳不出原系統(tǒng)的框架，不利于開拓思路，尤其在開發(fā)全新的產(chǎn)品時更具有局限性。

2、整體設(shè)計法

這種方法主要用于全新產(chǎn)品和系統(tǒng)的開發(fā)。在設(shè)計時完全從系統(tǒng)的整體目標考慮各子系統(tǒng)的設(shè)計，所以接口簡單，甚至可能互融一體。例如，某些激光打印機的激光掃描鏡，其轉(zhuǎn)軸就是電動機的轉(zhuǎn)子軸，這是執(zhí)行元件與運動機構(gòu)結(jié)合的一個例子。在大規(guī)模集成電路和微機不斷普及的今天，隨著精密機械技術(shù)的發(fā)展，完全能夠設(shè)計出將執(zhí)行元件、運動機構(gòu)、檢測傳感器、控制與機體等要素有機地融為一體的機電一體化新產(chǎn)品。

3、組合法

這種方法就是選用各種標準模塊，像積木那樣組合成各種機電一體化系統(tǒng)。例如，設(shè)計數(shù)控機床時可以從系統(tǒng)整體的角度選擇工業(yè)系列產(chǎn)品，諸如數(shù)控單元、伺服驅(qū)動單元、位置傳感檢測單元、主軸調(diào)速單元以及各種機械標準件或單元等，然后進行接口設(shè)計，將各單元有機的結(jié)合起來融為一體。在開發(fā)機電一體化系統(tǒng)時，利用此方法可以縮短設(shè)計與研制周期、節(jié)約工裝設(shè)備費用，有利于生產(chǎn)管理、使用和維修。

三、機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容

在機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)中控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容可歸結(jié)為：確定系統(tǒng)整體控制方案、確定控制算法、選擇微型計算機、進行系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，以及系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)。

1、確定系統(tǒng)整體控制方案

(1)確定控制任務(wù)

在設(shè)計系統(tǒng)以前，必須對控制對象的工作過程進行深入的調(diào)查、分析和熟悉，并明確實際應(yīng)用中的具體要求，按機械與電子功能劃分方案確定系統(tǒng)所要完成的任務(wù)，然后用控制流程圖或其他適當形式描述控制過程和任務(wù)，寫成設(shè)計任務(wù)說明書，作為整個控制系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。

(2)構(gòu)思控制系統(tǒng)的整體方案

1)確定系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)形式是開環(huán)還是閉環(huán)控制。

2)采用閉環(huán)控制時應(yīng)考慮檢測傳感器的選擇和所要求精度級別，并考慮機構(gòu)安裝、使用環(huán)境等問題。

3)選擇執(zhí)行元件是電動、氣動還是液壓或其他，根據(jù)控制對象具體要求，比較方案的優(yōu)缺點，擇優(yōu)而用。

4)明確微機在系統(tǒng)中的作用：是設(shè)定值計算、直接控制還是數(shù)據(jù)處理和應(yīng)具備的功能，需要哪些輸入／輸出通道和配置哪些外圍設(shè)備等。最后，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖和附加說明，作為進一步設(shè)計的基礎(chǔ)，并初步估算成本。

2、建立數(shù)學模型確定控制方法

建立系統(tǒng)的數(shù)學模型是個復雜過程，也是一個試探的過程，需要反復權(quán)衡。

1)根據(jù)已初步確定的控制系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，采用合適的控制理論方法建立和組成各環(huán)節(jié)以及整個系統(tǒng)的數(shù)學模型表達形式。通過靜、動特性計算，為計算機進行運算處理提供依據(jù)。

2)根據(jù)不同的控制對象和不同的控制性能指標要求，選擇不同的控制算法。對過程控制設(shè)備的直接數(shù)字控制系統(tǒng)常用PID調(diào)節(jié)的控制算法；在位置數(shù)字隨動系統(tǒng)中常用實現(xiàn)最少拍控制的控制算法；機床數(shù)字控制中常使用逐點比較法、數(shù)字積分法和數(shù)據(jù)采樣法的控制算法。另外，還有多種最優(yōu)控制的控制算法、隨機控制和自適應(yīng)控制的控制算法等供選擇。

3)當控制系統(tǒng)較復雜時，控制算法也比較復雜，為設(shè)計、調(diào)試方便，可忽略小的非線性、小延時等因素的影響，將控制算法作某些合理的簡化。利用計算機系統(tǒng)仿真技術(shù)，逐步將控制算法完善，直到獲得最好的控制效果。

總之，控制算法的確定是一個反復修正與試驗的漸進過程。

3、選擇微型計算機

對于微機所承擔的任務(wù)給定以后，完成同一任務(wù)的微機方案有多種。一般以既能完成給定任務(wù)(應(yīng)包括處理確定的控制算法)、又能充分發(fā)揮選用微機的功能、再留有一定功能余量為原則來選擇。

從控制生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程要求出發(fā)，微型機應(yīng)滿足以下要求：

(1)有較完善的中斷系統(tǒng)

對于控制用計算機，實時控制功能是一大特點。它包含系統(tǒng)正常運行時的實時控制能力和發(fā)生故障時緊急處理的能力。這種處理和控制一般都采用中斷控制方式，即CPU及時接收終端請求、暫停原來執(zhí)行程序，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，待中斷處理完畢，再返回繼續(xù)執(zhí)行原程序。

在選用與CPU相應(yīng)的接口芯片時也應(yīng)有中斷工作方式，以保證控制系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)中提出的各種要求。對于比較復雜的控制，要考慮采用實時操作系統(tǒng)。

(2)足夠的存儲容量

由于微型機內(nèi)存容量有限，當內(nèi)存容量不足以存放程序和數(shù)據(jù)時，應(yīng)擴充內(nèi)存，或配備適當?shù)耐獯鎯ζ?如硬磁盤等)。

(3)完備的輸入／輸出通道

輸入輸出通道是系統(tǒng)外部過程和微機交換信息的通道。根據(jù)實際需要有開關(guān)量輸入／輸出通道、模擬量輸入／輸出通道、數(shù)字量輸入／輸出通道和實現(xiàn)快速、批量交換信息的直接數(shù)據(jù)通道。通道的操作方式有串行、并行以及隨機選擇與按某種預訂順序進行工作等。

(4)微處理器芯片的選擇

這一選擇的實質(zhì)就是確定能滿足控制功能要求的微處理器的字長、速度和指令系統(tǒng)。這三者是相互依存的。一般選擇：

1)對通常的順序控制、程序控制可選用1位微處理器；

2)對計算量小、計算精度和速度要求不高的系統(tǒng)可選用4位微處理器，如計算器、家用電器控制及簡易控制等；

3)對計算精度要求較高、處理速度較快的系統(tǒng)可選用8位微處理器，如經(jīng)濟型的線切割機床、普通機床的控制和溫度控制等；

4)對要求計算精度高、處理速度快的系統(tǒng)統(tǒng)可選用16位或32位微處理器，甚至采用精簡指令集運算的芯片RIRC或多CPU，如控制算法復雜的生產(chǎn)過程控制，要求高速運行的機床控制，特別是大量的數(shù)據(jù)處理等。

(5)系統(tǒng)總線的選擇

微型計算機主要由若干塊印制電路板(按功能模塊設(shè)計、制造)構(gòu)成。各塊板之間的連接，當然是通過印制板的插座之間的連線來實現(xiàn)的。通常，為了給使用和維護帶來方便，希望插座之間的連線具有通用性——一個系統(tǒng)中的各塊印制板可插在任一插座上。同時，也是為了各廠家生產(chǎn)的電路板具有通用性、互換性，就要對插座及連線訂個標準。這就是系統(tǒng)總線選擇的由來。

目前支持微型計算機系統(tǒng)機構(gòu)的總線有：STD Bus支持8位和16位字長；Multi Bus工型可支持16位字長，Ⅱ型可支持32位字長；S-100 Bus可支持16位字長；VERSA Bus可支持32位字長，以及VME bus可支持32位字長等。生產(chǎn)廠家為這類總線提供各種型號規(guī)格的OEM(初始設(shè)備制造)產(chǎn)品，包括主模塊和從模塊，由用戶任意選配。

4、系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計主要是依據(jù)上述控制方案、設(shè)計所要求和選用的微機類型，對系統(tǒng)進行具體的設(shè)計。其設(shè)計可分為硬件的接口設(shè)計和軟件設(shè)計兩大類型。

在對系統(tǒng)總體設(shè)計時，一個最重要的問題是如何解決微機、被控對象和操作者這三者之間可靠地適時進行信息交換的通道和分時控制的時序安排。也就是綜合考慮用硬件配置和軟件措施解決系統(tǒng)運行的次序安排，以保證系統(tǒng)有條不紊地運行。

(1)接口設(shè)計

對于一種產(chǎn)品(或系統(tǒng))，其各部件之間，各子系統(tǒng)之間往往需要傳遞動力、運動、命令或信息，這都是通過各種接口來實現(xiàn)的。機械本體各部件之間、執(zhí)行元件與執(zhí)行機構(gòu)之間、檢測傳感元件與執(zhí)行機構(gòu)之間通常是機械接口；電子電路模塊相互之間的信號傳送接口、控制器與檢測傳感元件之問的轉(zhuǎn)換接口、控制器與執(zhí)行元件之間的轉(zhuǎn)換接口通常是電氣接口。

機電一體化產(chǎn)品的內(nèi)外接口實際上就是一種進行物質(zhì)、能量和信息交換的界面，它具有存儲、轉(zhuǎn)換和服務(wù)功能。按功能可以將接口劃分為以下3種：

1)零接口。不需進行任何轉(zhuǎn)換，把具有結(jié)合關(guān)系的兩部分直接連接起來稱為零接口，如連接管、電纜、接線柱和剛性聯(lián)軸節(jié)等。

2)普通轉(zhuǎn)換接口。在具有結(jié)合關(guān)系的兩部分之間存在能量或信息的轉(zhuǎn)換，但不含微處理器的接口為普通轉(zhuǎn)換接口。如減速器、變壓器、電磁離合器、放大器、光電耦合器、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器等。

3)智能轉(zhuǎn)換接口。它是一種含有微處理器的轉(zhuǎn)換接口，具有可編程的特點，因而能夠自動改變接口條件，如由微處理器編程的8255A，8279，PIO等。

目前，大部分硬件接口和軟件接口都已標準化或正在逐步標準化。對于硬件接口，在設(shè)計時可以根據(jù)需要選擇適當?shù)慕涌?，再配合接口編寫相?yīng)的程序。

(2)操作控制臺設(shè)計

微機控制系統(tǒng)必須便于人機聯(lián)系，通常都要設(shè)計一個現(xiàn)場操作人員使用的控制臺。這個控制臺一般不能用微機所帶的鍵盤代替。原因是現(xiàn)場操作人員需要的是簡單、明了、安全的操作面板，以實現(xiàn)對機器的操作。所以，要求操作控制臺應(yīng)有以下功能：

1)有一組或幾組數(shù)據(jù)輸入鍵(數(shù)字鍵或撥碼開關(guān)等)，用于輸入或更新給定值、修改控制器參數(shù)或其他必要的數(shù)據(jù)。

2)有一組或幾組功能鍵或轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于轉(zhuǎn)換工作方式，啟動、停止系統(tǒng)或完成某種指定功能。

3)有一個顯示裝置或顯示屏，用于顯示各種運行狀態(tài)、參數(shù)及故障指示等?？刂婆_上應(yīng)該有一個“緊急停止”按鈕，用于有緊急事故時停止系統(tǒng)運行，轉(zhuǎn)入故障處理。

應(yīng)當明確指出，控制臺上每一種信號都與系統(tǒng)的運行狀態(tài)密切相關(guān)。設(shè)計時，必須明確這些轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、鍵盤、顯示器和故障指示燈的作用和意義，仔細設(shè)計控制臺的硬件及其相應(yīng)的管理程序，使設(shè)計的操作控制臺既能方便操作又保證安全可靠，即使操作失誤也不會引起嚴重后果。

(3)微型計算機控制系統(tǒng)的電源設(shè)計

微機控制系統(tǒng)中的電源，根據(jù)需要可以有不同的類型(直流和交流)和規(guī)格(電壓和功率)。按照使用情況，對性能的要求也不盡相同，在設(shè)計過程中應(yīng)按實際要求合理選用調(diào)試，并控制電壓變動。電源本身要具有過壓、短路、過載保護和熱保護，否則將會造成不可彌補的損失。

(4)整機的安裝、聯(lián)接設(shè)計

這是一種整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。微機控制系統(tǒng)安裝既包括了與被控對象的聯(lián)接安排，也考慮了主機本身的安裝聯(lián)接問題。其設(shè)計原則應(yīng)該是安裝、聯(lián)接的可靠性和使用、裝配、維護的方便性。

1)安裝、聯(lián)接結(jié)構(gòu)具有防震性，即印制電路板、接插件和元器件包括電纜等應(yīng)牢固地安裝在同一個機殼上，不因振動而松動。

2)采用標準或?qū)Ｓ?、制造質(zhì)量好的防松接插件，以保證接觸可靠而又使用、維護方便。

3)布線結(jié)構(gòu)要合理，能防止相互間的電磁耦合干擾。一定要使信號線和功率線進行隔離，分別走線。對模擬信號更要注意走線的長短和屏蔽，如走線太長，需要考慮進行信號增強等措施。

4)正確安裝安全地線、信號地線、屏蔽地線以及功率地線和強電地線，最終要進行地線連接。地線要采用一點接地型，即把信號地線、功率地線、被控對象地線(安全地)等連接到公共接地點。而總的公共接地點必須與大地接觸良好，一般接地電阻要小于(4～7)Ω。

(5)軟件設(shè)計

對于選定的微機控制系統(tǒng)，其微機本身已有一定的軟件支持，一般這些軟件要求用戶了解其使用方法和基本原理。如果把微型計算機專門為某一控制領(lǐng)域而設(shè)計成專用的控制計算機，用戶就需要利用計算機的指令系統(tǒng)和相應(yīng)的開發(fā)系統(tǒng)來設(shè)計系統(tǒng)軟件，即控制軟件、管理軟件、診斷軟件等。這些系統(tǒng)軟件的設(shè)計要求更有專用性和針對性。

在微機控制中，其軟件任務(wù)大體可以分為數(shù)據(jù)處理和過程控制兩大基本類型。數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標度變換，以及數(shù)值計算等等。過程控制主要是使微機按照一定控制算法進行計算，然后進行輸出去控制生產(chǎn)。

5、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

微機控制系統(tǒng)設(shè)計完成后，硬件電路要進行制作、安裝及試驗，并進行連續(xù)烤機運行。軟件各模塊要在微機上分別進行調(diào)試，使其正確無誤，然后存盤。上述工作完成后，就可將硬件與軟件組合起來進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的模擬試驗，正確無誤后，進行現(xiàn)場實驗，直到正式運行。在這個階段，最重要的是仔細設(shè)計模擬調(diào)試的方法與步驟，以及所用的測試手段。

此外，在現(xiàn)場試驗前，要仔細檢查接線，無誤后才能進行現(xiàn)場調(diào)試?，F(xiàn)場調(diào)試的步驟根據(jù)不同對象要仔細考慮。首先要把涉及的自動保護項目進行實驗，確認有效后才可進入功能、參數(shù)等項目的試驗。

二、產(chǎn)品設(shè)計的概念

產(chǎn)品設(shè)計

開放分類：名詞解釋、設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、藝術(shù)設(shè)計、設(shè)計藝術(shù)

• 產(chǎn)品設(shè)計概述

• 產(chǎn)品設(shè)計的重要性

• 產(chǎn)品設(shè)計的要求

• 產(chǎn)品設(shè)計必須嚴格遵循“三段設(shè)計”程序

• 產(chǎn)品設(shè)計的方法

產(chǎn)品設(shè)計（Product Design）

產(chǎn)品設(shè)計概述

產(chǎn)品設(shè)計是一個將人的某種目的或需要轉(zhuǎn)換為一個具體的物理形式或工具的過程，是把一種計劃、規(guī)劃設(shè)想、問題解決的方法，通過具體的載體，以美好的形式表達出來的一種創(chuàng)造性活動過程。

產(chǎn)品設(shè)計反映著一個時代的經(jīng)濟、技術(shù)和文化。

產(chǎn)品設(shè)計的重要性

由于產(chǎn)品設(shè)計階段要全面確定整個產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、規(guī)格，從而確定整個生產(chǎn)系統(tǒng)的布局，因而，產(chǎn)品設(shè)計的意義重大，具有“牽一發(fā)而動全局”的重要意義。如果一個產(chǎn)品的設(shè)計缺乏生產(chǎn)觀點，那么生產(chǎn)時就將耗費大量費用來調(diào)整和更換設(shè)備、物料和勞動力。相反，好的產(chǎn)品設(shè)計，不僅表現(xiàn)在功能上的優(yōu)越性，而且便于制造，生產(chǎn)成本低，從而使產(chǎn)品的綜合競爭力得以增強。許多在市場競爭中占優(yōu)勢的企業(yè)都十分注意產(chǎn)品設(shè)計的細節(jié)，以便設(shè)計出造價低而又具有獨特功能的產(chǎn)品。許多發(fā)達國家的公司都把設(shè)計看作熱門的戰(zhàn)略工具，認為好的設(shè)計是贏得顧客的關(guān)鍵。

產(chǎn)品設(shè)計的要求

一項成功的設(shè)計，應(yīng)滿足多方面的要求。這些要求，有社會發(fā)展方面的，有產(chǎn)品功能、質(zhì)量、效益方面的，也有使用要求或制造工藝要求。一些人認為，產(chǎn)品要實用，因此，設(shè)計產(chǎn)品首先是功能，其次才是形狀；而另一些人認為，設(shè)計應(yīng)是豐富多采的、異想天開的和使人感到有趣的。設(shè)計人員要綜合地考慮這些方面的要求。下面詳細講述這些方面的具體要求：

1、社會發(fā)展的要求

設(shè)計和試制新產(chǎn)品，必須以滿足社會需要為前提。這里的社會需要，不僅是眼前的社會需要，而且要看到較長時期的發(fā)展需要。為了滿足社會發(fā)展的需要，開發(fā)先進的產(chǎn)品，加速技術(shù)進步是關(guān)鍵。為此，必須加強對國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展的調(diào)查研究，盡可能吸收世界先進技術(shù)。有計劃、有選擇、有重點地引進世界先進技術(shù)和產(chǎn)品，有利于贏得時間，盡快填補技術(shù)空白，培養(yǎng)人才和取得經(jīng)濟效益。

2、經(jīng)濟效益的要求

設(shè)計和試制新產(chǎn)品的主要目的之一，是為了滿足市場不斷變化的需求，以獲得更好的經(jīng)濟效益。好的設(shè)計可以解決顧客所關(guān)心的各種問題，如產(chǎn)品功能如何、手感如何、是否容易裝配、能否重復利用、產(chǎn)品質(zhì)量如何等；同時，好的設(shè)計可以節(jié)約能源和原材料、提高勞動生產(chǎn)率、降低成本等。所以，在設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)時，一方面要考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量；另一方面要顧及原料和制造成本的經(jīng)濟性；同時，還要考慮產(chǎn)品是否具有投入批量生產(chǎn)的可能性。

3、使用的要求

新產(chǎn)品要為社會所承認，并能取得經(jīng)濟效益，就必須從市場和用戶需要出發(fā)，充分滿足使用要求。這是對產(chǎn)品設(shè)計的起碼要求。使用的要求主要包括以下幾方面的內(nèi)容：

使用的安全性。設(shè)計產(chǎn)品時，必須對使用過程的種種不安全因素，采取有利措施，加以防止和防護。同時，設(shè)計還要考慮產(chǎn)品的人機工程性能，易于改善使用條件；

使用的可靠性?？煽啃允侵府a(chǎn)品在規(guī)定的時間內(nèi)和預定的使用條件下正常工作的概率?？煽啃耘c安全性相關(guān)聯(lián)?？煽啃圆畹漠a(chǎn)品，會給用戶帶來不便，甚至造成使用危險，使企業(yè)信譽受到損失；

易于使用。對于民用產(chǎn)品（如家電等），產(chǎn)品易于使用十分重要；

美觀的外形和良好的包裝。產(chǎn)品設(shè)計還要考慮和產(chǎn)品有關(guān)的美學問題，產(chǎn)品外形和使用環(huán)境、用戶特點等的關(guān)系。在可能的條件下，應(yīng)設(shè)計出用戶喜愛的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的欣賞價值。

4、制造工藝的要求

生產(chǎn)工藝對產(chǎn)品設(shè)計的最基本要求，就是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)符合工藝原則。也就是在規(guī)定的產(chǎn)量規(guī)模條件下，能采用經(jīng)濟的加工方法，制造出合乎質(zhì)量要求的產(chǎn)品。這就要求所設(shè)計的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)能夠最大限度地降低產(chǎn)品制造的勞動量，減輕產(chǎn)品的重量，減少材料消耗，縮短生產(chǎn)周期和制造成本。

產(chǎn)品設(shè)計必須嚴格遵循“三段設(shè)計”程序

技術(shù)任務(wù)書

技術(shù)任務(wù)書是產(chǎn)品在初步設(shè)計階段內(nèi)，由設(shè)計部門向上級對計劃任務(wù)書提出體現(xiàn)產(chǎn)品合理設(shè)計方案的改進性和推薦性意見的文件。經(jīng)上級批準后，作為產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計的依據(jù)。其目的在于正確地確定產(chǎn)品最佳總體設(shè)計方案、主要技術(shù)性能參數(shù)、工作原理、系統(tǒng)和主體結(jié)構(gòu)，并由設(shè)計員負責編寫(其中標準化綜合要求會同標準化人員共同擬訂)，其編號內(nèi)容和程序作如下規(guī)定：

1.設(shè)計依據(jù)(根據(jù)具體情況可以包括一個或數(shù)個內(nèi)容)：

(1)部、省安排的重點任務(wù)：說明安排的內(nèi)容及文件號；

(2)國內(nèi)外技術(shù)情報：在產(chǎn)品的性能和使用性方面趕超國內(nèi)外先進水平或產(chǎn)品品種方面填補國內(nèi)“空白”：

(3)市場經(jīng)濟情報：在產(chǎn)品的形態(tài)、型式(新穎性)等方面滿足用戶要求，適應(yīng)市場需要，具有競爭能力；

(4)企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)長遠規(guī)劃和年度技術(shù)組織措施計劃，詳述規(guī)劃的有關(guān)內(nèi)容，并說明現(xiàn)在進行設(shè)計時機上的必要性。

2.產(chǎn)品用途及使用范圍。

3.對計劃任務(wù)書提出有關(guān)修改和改進意見。

4.基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標。

5.總體布局及主要部件結(jié)構(gòu)敘述：用簡略畫法勾出產(chǎn)品基本外形，輪廊尺寸及主要部件的布局位置，并敘述主要部件的結(jié)構(gòu)。

6.產(chǎn)品工作原理及系統(tǒng)：用簡略畫法勾出產(chǎn)品的原理圖、系統(tǒng)圖，并加以說明。

7.國內(nèi)外同類產(chǎn)品的水平分析比較：列出國內(nèi)外同類型產(chǎn)品主要技術(shù)性能、規(guī)格、結(jié)構(gòu)、特征一覽表，并作詳細的比較說明；

8.標準化綜合要求：

(1)應(yīng)符合產(chǎn)品系列標準和其它現(xiàn)行技術(shù)標準情況，列出應(yīng)貫徹標準的目標與范圍，提出貫徹標準的技術(shù)組織措施；

(2)新產(chǎn)品預期達到的標準化系數(shù)：列出推薦采用的標準件，通用件清單，提出一定范圍內(nèi)的標準件，通用件系數(shù)指標；

(3)對材料和元器件的標準化要求：列出推薦選用標準材料及外購元器件清單，提出一定范圍內(nèi)的材料標準化系數(shù)和外購件系數(shù)標準；

(4)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品標準化水平對比，提出新產(chǎn)品標準化要求；

(5)預測標準化經(jīng)濟效果：分析采用標準件、通用件、外購件及貫徹材料標準和選用標準材料后預測的經(jīng)濟效果。

9.關(guān)鍵技術(shù)解決辦法及關(guān)鍵元器件，特殊材料資源分析；

10.對新產(chǎn)品設(shè)計方案進行分析比較，運用價值工程，著重研究確定產(chǎn)品的合理性能(包括消除剩余功能)及通過不同結(jié)構(gòu)原理和系統(tǒng)的比較分析，從中選出最佳方案；

11.組織有關(guān)方面對新產(chǎn)品設(shè)計的方案進行(A評價)，共同商定設(shè)計或改進的方案是否能滿足用戶的要求和社會發(fā)展的需要。

12.敘述產(chǎn)品既滿足用戶需要，又適應(yīng)本企業(yè)發(fā)展要求的情況。

13.新產(chǎn)品設(shè)計試驗，試用周期和經(jīng)費估算。

技術(shù)設(shè)計

技術(shù)設(shè)計的目的，是在已批準的技術(shù)任務(wù)書的基礎(chǔ)上，完成產(chǎn)品的主要計算和主要零部件的設(shè)計。

1.完成設(shè)計過程中必須的試驗研究(新原理結(jié)構(gòu)、材料元件工藝的功能或模具試驗)，并寫出試驗研究大綱和研究試驗報告。

2.作出產(chǎn)品設(shè)計計算書(如對運動、剛度、強度、振動、熱變形、電路、液氣路、能量轉(zhuǎn)換、能源效率等方面的計算、核算)；

3.畫出產(chǎn)品總體尺寸圖、產(chǎn)品主要零部件圖，并校準；

4.運用價值工程，對產(chǎn)品中造價高的、結(jié)構(gòu)復雜的、體積笨重的、數(shù)量多的主要零部件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)精度等選擇方案進行成本與功能關(guān)系的分析，并編制技術(shù)經(jīng)濟分析報告；

5.繪出各種系統(tǒng)原理圖(如傳動、電氣、液氣路、聯(lián)鎖保護等系統(tǒng))；

6.提出特殊元件、外購件、材料清單；

7.對技術(shù)任務(wù)書的某些內(nèi)容進行審查和修正；

8.對產(chǎn)品進行可靠性、可維修性分析。

工作圖設(shè)計

工作圖設(shè)計的目的，是在技術(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上完成供試制(生產(chǎn))及隨機出廠用的全部工作圖樣和設(shè)計文件。設(shè)計者必須嚴格遵守有關(guān)標準規(guī)程和指導性文件的規(guī)定，設(shè)計繪制各項產(chǎn)品工作圖。

1.繪制產(chǎn)品零件圖、部件裝配圖和總裝配圖。

(1)零件圖：圖樣格式、視圖、投影、比例、尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度、表面處理、熱處理要求及技術(shù)條件等應(yīng)符合標準；

(2)部件裝配圖：除保證圖樣規(guī)格外，包括裝配、焊接、加工、檢驗的必要數(shù)據(jù)和技術(shù)要求；

(3)總裝配圖：給出反映產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概況，組成部分的總圖，總裝加工和檢驗的技術(shù)要求，給出總體尺寸；

2.產(chǎn)品零件、標準件明細表，外購件、外協(xié)件目錄。

3.產(chǎn)品技術(shù)條件包括：

(1)技術(shù)要求

(2)試驗方法

(3)檢驗規(guī)則

(4)包裝標志與儲運

4.編制試制鑒定大綱：

試制鑒定大綱是樣品及小批試制用必備技術(shù)文件。要求大綱具備：

(1)能考核和考驗樣品(或小批產(chǎn)品)技術(shù)性能的可靠性、安全性，規(guī)定各種測試性能的標準方法及產(chǎn)品試驗的要求和方法。

(2)能考核樣品在規(guī)定的極限情況下使用的可行性和可靠性；

(3)能提供分析產(chǎn)品核心功能指標的基本數(shù)據(jù)。

(4)批試鑒定大綱還必須提出工藝、工裝、設(shè)備、檢測手段等與生產(chǎn)要求、質(zhì)量保證、成本、安全、環(huán)保等相適應(yīng)的要求。

(1)文件目錄包括：圖樣目錄、明細表、通(借)用件、外購件、標準件匯總表、技術(shù)條件、使用說明書、合格證、裝箱單、其它。

(2)圖樣目錄：總裝配圖、原理圖和系統(tǒng)圖、部件裝配圖、零件圖、包裝物圖及包裝圖、安裝圖(只用于成套設(shè)備)；

6.包裝設(shè)計圖樣及文件(含內(nèi)、外包裝及美術(shù)裝潢和貼布紙等)。

7.隨機出廠圖樣及文件。

8.產(chǎn)品廣告宣傳備樣及文件。

9.標準化審查報告：指產(chǎn)品工作圖設(shè)計全部完成，工作圖樣和設(shè)計文件經(jīng)標準化審查后，由標準化部門編寫的文件，以便對新設(shè)計的產(chǎn)品在標準化、系列化、通用化方面作出總的評價，是產(chǎn)品鑒定的重要文件。標準化審查報告分樣品試制標準化審查報告和小批試制標準化審查報告。

產(chǎn)品設(shè)計的方法

1、組合設(shè)計

組合設(shè)計（又稱模塊化設(shè)計）是將產(chǎn)品統(tǒng)一功能的單元，設(shè)計成具有不同用途或不同性能的可以互換選用的模塊式組件，以便更好地滿足用戶需要的一種設(shè)計方法。當前，模塊式組件已廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品設(shè)計中，并從制造相同類型的產(chǎn)品發(fā)展到制造不同類型的產(chǎn)品。組合設(shè)計的核心是要設(shè)計一系列的模塊式組件。為此，要從功能單元，即研究幾個模塊式組件應(yīng)包含多少零件、組件和部件，以及在組合設(shè)計時每種模塊式組件需要多少等。

當今，在面臨競爭日益加劇、市場分割爭奪異常激烈的情況下，僅僅生產(chǎn)一種產(chǎn)品的企業(yè)是很難生存的。因此，大多數(shù)制造廠家都生產(chǎn)很多品種。者不僅對企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的適應(yīng)能力提出新的要求，而且顯然要影響產(chǎn)品設(shè)計的技能。生產(chǎn)管理的任務(wù)之一，就是要尋求新的途徑，使企業(yè)的系列產(chǎn)品能以最低的成本設(shè)計并生產(chǎn)出來。而組合設(shè)計則是解決這個問題的有效方法之一。

2、計算機輔助設(shè)計

計算機輔助設(shè)計是運用計算機的能力來完成產(chǎn)品和工序的設(shè)計。其主要職能是設(shè)計計算和制圖。設(shè)計計算是利用計算機進行機械設(shè)計等基于工程和科學規(guī)律的計算，以及在設(shè)計產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，為使某些性能參數(shù)或目標達到最優(yōu)而應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)所進行的計算。計算機制圖則是通過圖形處理系統(tǒng)來完成，在這一系統(tǒng)中，操作人員只需把所需圖形的形狀、尺寸和位置的命令輸入計算機，計算機就可以自動完成圖形設(shè)計。

3、面向可制造與可裝配的設(shè)計

面向可制造與可裝配的設(shè)計是在產(chǎn)品設(shè)計階段設(shè)計師與制造工程師進行協(xié)商探討，利用這種團隊工作，避免傳統(tǒng)的設(shè)計過程之中“我設(shè)計，你制造”的方式而引起的各種生產(chǎn)和裝配問題以及因此產(chǎn)生的額外費用的增加和最終產(chǎn)品交付使用的延誤。

三、概念架構(gòu)是什么

概念架構(gòu)是直指系統(tǒng)目標的設(shè)計思想、重大選擇，因而非常重要?！斗桨附ㄗh書》《技術(shù)白皮書》和市場彩頁中，都有它的身影，以說明產(chǎn)品/項目/方案的技術(shù)優(yōu)勢。也因此，有人稱它為“市場架構(gòu)”。大量軟件企業(yè)，招聘系統(tǒng)架構(gòu)師（SA）、系統(tǒng)工程師（SE）、技術(shù)經(jīng)理、售前技術(shù)顧問、方案經(jīng)理時，職位能力中其實都包含了對“概念架構(gòu)設(shè)計能力”的要求。例如：系統(tǒng)架構(gòu)師（SA）。（1）軟件總體設(shè)計、開發(fā)及相關(guān)設(shè)計文檔編寫；（2）關(guān)鍵技術(shù)和算法設(shè)計研究；（3）系統(tǒng)及技術(shù)解決方案設(shè)計，軟件總體架構(gòu)的搭建；（4）通信協(xié)議設(shè)計制定、跟蹤研究；……系統(tǒng)工程師（SE）。產(chǎn)品需求分析；產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計；技術(shù)問題攻關(guān)；解決方案的輸出和重點客戶引導；指導開發(fā)工程師對產(chǎn)品需求進行開發(fā)……技術(shù)經(jīng)理。負責公司系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，承擔從業(yè)務(wù)向技術(shù)轉(zhuǎn)換的橋梁作用；協(xié)助項目經(jīng)理制定項目計劃和項目進度控制；輔助需求分析師開展需求分析、需求文檔編寫工作；……售前技術(shù)顧問。1）負責支持大客戶解決方案和能力售前咨詢工作；2）完成項目售前階段的客戶調(diào)研、需求分析和方案制定、協(xié)調(diào)交付部門完成POC或Demo；3）參與答標，負責標書澄清；4）參與項目項目前期或高層架構(gòu)設(shè)計，根據(jù)需要完成項目的系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)工作；……解決方案經(jīng)理。解決方案提煉與推廣；現(xiàn)場售前技術(shù)支持，如市場策劃、方案編寫，售前交流等；為前端市場人員提供投標支持、投標方案（技術(shù)、配置）編制或?qū)徍耍弧拍罴軜?gòu)是直指目標的設(shè)計思想、重大選擇概念架構(gòu)，英文是Conceptual Architecture。至于概念架構(gòu)的定義，Dana Bredemeyer等專家是這么闡釋的：概念架構(gòu)界定系統(tǒng)的高層組件、以及它們之間的關(guān)系。概念架構(gòu)意在對系統(tǒng)進行適當分解、而不陷入細節(jié)。借此，可以與管理人員、市場人員、用戶等非技術(shù)人員交流架構(gòu)。概念架構(gòu)規(guī)定了每個組件的非正式規(guī)約、以及架構(gòu)圖，但不涉及接口細節(jié)。（The Conceptual Architecture identifies the high-level components of the system, and the relationships among them. Its purpose is to direct attention at an appropriate decomposition of the system without delving into details. Moreover, it provides a useful vehicle for communicating the architecture to non-technical audiences, such as management, marketing, and users. It consists of the Architecture Diagram (without interface detail) and an informal component specification for each component.）根據(jù)上述定義，我們注意到如下幾點：概念架構(gòu)滿足“架構(gòu) = 組件 + 交互”的基本定義，只不過概念架構(gòu)僅關(guān)注高層組件（high-level components）。概念架構(gòu)對高層組件的“職責”進行了籠統(tǒng)的界定（informal specification），并給出了高層組件之間的相互關(guān)系（Architecture Diagram）。而且，必須地，概念架構(gòu)不應(yīng)涉及接口細節(jié)（without interface detail）。上述定義從實踐來看并不令人滿意。講課時，筆者這樣給概念架構(gòu)下定義：概念架構(gòu)是直指目標的設(shè)計思想、重大選擇。

四、如何進行系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

如何進行系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

方法/步驟

一個軟件項目在需求確定后，就可以開始系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計了。架構(gòu)設(shè)計不同于編寫代碼，需要遵循嚴格的語法和編程規(guī)范。它沒有規(guī)范可遵循，存在即合理，適合系統(tǒng)開發(fā)和運行的架構(gòu)就是最合理的系統(tǒng)架構(gòu)。

系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計是在業(yè)務(wù)需求已經(jīng)清晰的前提下進行的，假定在系統(tǒng)需求分析階段已經(jīng)確定了系統(tǒng)的功能和業(yè)務(wù)范圍，也明確了系統(tǒng)運營需求。在上述需求還沒有確定的情況下，不適宜開展系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計，需要回到需求分析階段完善上述需求后再開展系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計。

系統(tǒng)架構(gòu)就是一些模型圖，模型圖是人們用來理解系統(tǒng)和溝通的工具。這些模型圖需要提供給系統(tǒng)相關(guān)干系人來理解系統(tǒng)，系統(tǒng)相關(guān)干系人有項目經(jīng)理、產(chǎn)品經(jīng)理、開發(fā)人員、系統(tǒng)運營維護人員、客戶、項目投資人等。這些干系人有不同的知識背景，對同一架構(gòu)模型圖也會有不同的認知和理解：如果把開發(fā)架構(gòu)模型圖給產(chǎn)品經(jīng)理或客戶看，他們定然看不懂也不能理解；同樣的道理，如果只把邏輯架構(gòu)圖給開發(fā)人員看，就不能正確地指導開發(fā)人員構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。

因此架構(gòu)設(shè)計師在進行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計時，需要從系統(tǒng)的不同維度進行設(shè)計，以滿足系統(tǒng)相關(guān)干系人理解系統(tǒng)架構(gòu)的需求。架構(gòu)設(shè)計模型主要有邏輯架構(gòu)、開發(fā)架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、物理架構(gòu)和運行架構(gòu)五種模型圖。一般來說需要設(shè)計的系統(tǒng)架構(gòu)模型有邏輯架構(gòu)、開發(fā)架構(gòu)和物理架構(gòu)三種架構(gòu)模型圖。數(shù)據(jù)架構(gòu)模型一般放在數(shù)據(jù)庫中進行設(shè)計，運行架構(gòu)和物理架構(gòu)基本相近，只是在物理架構(gòu)中加了數(shù)據(jù)的流向，因此一些系統(tǒng)設(shè)計使用物理架構(gòu)代替了運行架構(gòu)。

設(shè)計邏輯架構(gòu)模型

邏輯架構(gòu)模型主要是確定系統(tǒng)的功能范圍和系統(tǒng)劃分。在設(shè)計邏輯架構(gòu)模型時，可以抓住兩個關(guān)鍵點：一個關(guān)鍵點是對系統(tǒng)進行邏輯劃分，將一個大系統(tǒng)劃分為多個子系統(tǒng)；另外一個關(guān)鍵點是明確各子系統(tǒng)之間的協(xié)作和調(diào)用關(guān)系。

繪制邏輯架構(gòu)的模型圖有系統(tǒng)流程圖和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：系統(tǒng)流程圖描述了系統(tǒng)各子系統(tǒng)、相關(guān)文件和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，記錄了整個系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖也稱為層次圖，它以層次方式描述了系統(tǒng)從頂層到最底層的功能分解。

下圖分別是人脈系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

上面的人脈系統(tǒng)流程圖和人脈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖就是依據(jù)人脈系統(tǒng)需求規(guī)格說明書給出的功能和業(yè)務(wù)范圍繪制的。

設(shè)計開發(fā)架構(gòu)模型

開發(fā)架構(gòu)模型圖是給開發(fā)人員看的，開發(fā)架構(gòu)模型指導開發(fā)人員如何來架構(gòu)系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境。開發(fā)環(huán)境包括系統(tǒng)開發(fā)框架的選型、開發(fā)工具和編程語言、模塊劃分等內(nèi)容。下圖是人脈系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)模型圖。

開發(fā)架構(gòu)模型圖給出了技術(shù)體系是B/S結(jié)構(gòu)，開發(fā)框架選擇SSM，開發(fā)語言是JavaEE。系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)，分別是表示層、WEB應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層。表現(xiàn)層是JSP頁面，在瀏覽器中運行，表現(xiàn)層是MVC的View。WEB應(yīng)用層的控制層是MVC的Controller，業(yè)務(wù)邏輯層是MVC的Service，實體層是MVC的POJO。數(shù)據(jù)層由MyBaits數(shù)據(jù)庫開發(fā)框架組成。

設(shè)計物理架構(gòu)模型

物理架構(gòu)模型是給系統(tǒng)部署人員和運營維護人員看的，主要給出系統(tǒng)的部署環(huán)境模型，包括網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、硬件環(huán)境和軟件環(huán)境。下圖是系統(tǒng)部署網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模型圖。

從上面網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模型圖中可以看出，系統(tǒng)部署只需要一臺主機，要求支持HTTP協(xié)議和遠程桌面協(xié)議。系統(tǒng)可以考慮部署到阿里云或騰訊云。

系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計主要涉及到三種模型圖，分別是邏輯架構(gòu)模型、開發(fā)架構(gòu)模型和物理架構(gòu)模型。邏輯架構(gòu)模型一般采用系統(tǒng)流程圖和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖建模；開發(fā)架構(gòu)模型沒有標準的模型圖，可以使用PPT或Visio繪圖工具進行繪制；物理架構(gòu)模型主要是由網(wǎng)路環(huán)境、硬件和軟件環(huán)境組成。

以上就是小編對于產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計問題和相關(guān)問題的解答了，如有疑問，可撥打網(wǎng)站上的電話，或添加微信。