02 第二章 系统分析设计方法.pptx

第1页：第二章 系统分析设计方法课件封面

现代机械设计方法：本册内容为第二章 系统分析设计方法，主讲教师白清顺。

第2页：第二章系统分析设计方法章节标题页

第二章系统分析设计方法：本课件讲解系统分析设计方法，从技术系统的组成与处理对象入手，按产品规划、方案设计、技术设计逐层展开，重点说明功能分析、功能元求解与方案评价，并给出价值分析与成本估算的工程算法。

第3页：传统设计方法的缺陷

传统设计方法的缺陷：–孤立、静止地分析问题–得到的结论具有片面性和局部性–增加系统的实现难度和成本现代设计方法–注重产品设计的全过程–注重分析系统内部单元的相对关系–从功能分析入手解决产品方案设计第二章系统分析设计方法

第4页：系统分析设计方法系统工程的内涵计

系统分析设计方法系统工程的内涵计：第二章 算机集成制造系统（CIMS）：NC技术、成组技术、柔性技术、CAD、CAPP、CAM、机器人、物料和存储、生产管理、检测、信息通讯网络技术。

多学科综合：机械、电子、液压、管理、测量、控制、计算机技术、人工智能、信息处理等科学技术领域。将设计对象看作系统，采用系统工程的概念进行分析与综合。

第5页：技术系统的组成系统单元

技术系统的组成系统单元：完成某一功能而无须进一步划分的单元系统结构：反映各单元间的关系（联系和联结）边界条件：系统与外部环境的作用界面，设计对象的范围。

输入和输出要素：系统的行为，与外部环境的作用和联系。

第6页：某自行车机械系统单元

某自行车机械系统单元：某自行车机械系统系统单元、系统结构、边界条件、输入和输出要素。支承变速转向制动转动驱动控制

第7页：系统的组成

系统的组成：–系统单元–系统结构–边界条件–输入和输出

第8页：系统分析设计的内容

系统分析设计的内容：–系统设计–系统制造–系统运行系统分析设计涉及到产品开发和运行的所有环节，甚至包括产品的售后服务和产品失效（报废）后处理，所以系统分析设计不是单纯的产品设计。

第9页：产品规划重要度：极高

产品规划重要度：极高：1. 。极少数人行为确定，受控度低，无补救措施。2.方案设计重要度：高。少数人行为确定，受控范围小，补救困难。3.技术设计重要度：中。

较多人行为确定，受控范围大，较易补救。4.施工设计重要度：低。受控度高，一般能及时发现，易补救。工程设计中，大多数人理解施工设计十分重要，其原因是施工设计是十分费时而细致的工作，而且多数人只能看到施工设计或只看见施工设计的能力。

第10页：产品规划

产品规划

• 明确所设计系统的目的、任务和要求
• 撰写设计任务书
• 目的：提供设计、评价和决策的依据

第11页：产品规划（续）

产品规划（续）

• 消费者对产品功能、性能、质量和数量等的具体要求
• 现有类似产品的销售情况和销售趋势
• 竞争对手在技术、经济方面的优缺点及发展趋向
• 主要原料、配件和半成品的现状、价格及变化趋势等

第12页：可行性分析

可行性分析

• 技术分析——系统实现的难点和创新点
• 经济分析——成本、性能价格比分析
• 社会分析——产品开发的经济效益和社会效益

第13页：产品规划（续3）

产品规划（续3）：二产品规划2.可行性分析3)社会分析——产品开发的经济效益和社会效益超音速客机400万美元/架每小时耗燃料17-18t冲击波噪声1979年停产2003年停飞

第14页：可行性分析报告的内容

可行性分析报告的内容

• 产品开发的必要性、市场调查和预测情况
• 有关产品的国内外水平及发展趋势
• 从技术上预期能达到的水平
• 需要解决的关键技术问题
• 经济效益、社会效益的分析
• 投资费用及时间进度计划
• 现有条件下开发的可能性及准备采取的措施

第15页：设计要求的拟

设计要求的拟

• 产品功能和性能
• 设计参数和相关的指标（可靠性、生产率、性能价格比等）
• 制造及使用等方面的限制条件（工艺、操作、安全、维修、外观造型等使用方面的具体要求）

第16页：三方案设计

三方案设计

• 功能分析
• 创造性设计
• 分析——综合——评价

第17页：功能分析的目

功能分析的目

• 启发创造性
• 全面掌握对产品各方面的要求
• 避免设计的盲目性
• 全面考虑功能和成本的关系功能分析

第18页：功能的分类

功能的分类

• 基本功能和辅助功能手机的功能分析
• 必要功能和不必要功能过分贵重的原材料，不必要地提高加工精度等。
• 使用功能和外观功能二十年来服装的变化趋势或潮流设计中应该重点保证基本功能，兼顾辅助功能，同时考虑使用和外观功能，去除多余功能，调整过剩功能，分清主次地合理使用成本，才能提高产品价值，获得价值优化

第19页：功能的分类功能元类型

功能的分类功能元类型：三方案设计3. ：物理功能元：反映系统或设备中能量、物料、信号变化的基本物理作用（转换、缩放、联结、传导及离合、存储等）逻辑功能元：实现与或非等逻辑的组件（如机械锁、电子电器的逻辑元件等）数学功能元：实现加、减、乘、除、开方、乘方、微积分等运算功能的机械、电子、电器等组件。

（如机械行星轮系）

第20页：依据功能的设计

依据功能的设计

• 参考有关资料、专利或产品求解
• 利用各种创造性方法以开阔思想来探寻解法
• 采用形态综合法或相关表和相关网法进行组合

第21页：功能分析设计法举例

功能分析设计法举例：三方案设计5. （功能综合法）1)挖掘机的原理方案设计

第22页：功能分析设计法举例（续）

功能分析设计法举例（续）：三方案设计5.功能分析设计法举例（功能综合法）1)挖掘机的原理方案设计N=1440种如A1+B4+C3+D2+E1履带式挖掘机

第23页：功能分析设计法举例（续2）

功能分析设计法举例（续2）：三方案设计5.功能分析设计法举例（相关表和相关网法）2)电子皮带秤的原理方案设计

第24页：功能分析设计法举例（续3）

功能分析设计法举例（续3）：三方案设计5.功能分析设计法举例（相关表和相关网法）2)电子皮带秤的原理方案设计

第25页：四方案设计举例

四方案设计举例：瓶盖整列装置的原理方案设计

第26页：整列整向四方案设计举例

整列整向四方案设计举例：原理方案设计瓶盖输入测向分拣翻转成列输出

第27页：四方案设计举例（续）

四方案设计举例（续）：四方案设计举例·原理方案设计功能求解综合表

第28页：四方案设计举例（续2）

四方案设计举例（续2）：四方案设计举例·原理方案设计系统解

第29页：方案评价与决策

方案评价与决策：四方案设计举例·原理方案设计评价与决策总计结果表明：方案Ⅱ为较为理想的方案

第30页：技术设计阶段

技术设计阶段

• 技术设计阶段主要是确定功能零、部件的结构、材料和尺寸，使原理方案具体化。
• 如果从并行设计的思想来考虑，则在技术方案设计阶段就应该把制造、装配、拆卸、维修、操作安全等各阶段的要求也要考虑进来。
• 人机工程、面向制造、面向装配、面向拆卸、面向维修等的设计技术。

第31页：思考题

思考题：1.请说明新产品开发或原有产品改造中的设计任务书和可行性报告具体包含有哪些内容？设计任务书：市场需求分析、可行性分析、设计要求拟定可行性报告：产品开发的必要性、国内外水平、…2.以除草机器为例，采用系统分析的方法说明其原理方案设计过程。

除草：动力源、传动机构、…运草：传动机构、移位机构、…存储：整体箱式、分体式、…31

第32页：第二章 系统分析设计方法过渡页

本页为分册过渡页，标注课程名称现代机械设计方法与主讲教师白清顺，其后进入2.3 价值分析。

第33页：第二章系统分析设计方法章节分隔页2

第二章系统分析设计方法：本课件讲解系统分析设计方法，从技术系统的组成与处理对象入手，按产品规划、方案设计、技术设计逐层展开，重点说明功能分析、功能元求解与方案评价，并给出价值分析与成本估算的工程算法。

第34页：价值、功能与成本的关系式

价值、功能与成本的关系式：一价值分析的意义CFV功能实用价值成本（ValueAnalysis，VA）价值工程（ValueEngineering，VE）价值是产品功能与成本的综合反映（性能）价值：某一功能与实现这一功能所需成本之间的比例。

第35页：价值分析的意义提高产品价值的途径

价值分析的意义提高产品价值的途径：一 ：可以采用或增加产品的功能，或降低产品的成本，或既增加产品的功能，又同时降低成本等多种多样的途径。

第36页：提高产品价值的途径

提高产品价值的途径：一价值分析的意义 ：价值优化的模型表

第37页：表2.5 价值优化的模型（基型）

表2.5 价值优化的模型（基型）：下表列出表2.5 价值优化的模型（基型），共5组数据。

第38页：价值分析的意义价值分析

价值分析的意义价值分析：一 （VA）、价值工程（VE）产生：1947年麦尔斯（Miles）inGE发展：《价值分析》Miles实例：通用电气公司（GE）机械、电气、化工、纺织、建材、冶金、物资基于价值工程方法的武器装备价值分析价值工程法在装备备件品种确定中的应用……

第39页：价值分析

价值分析：价值设计（VD）、价值革新（VI）——日本从性能提高和成本降低两个方面同时采取措施，更有效地提高产品的价值；利用创造性方法寻求合理方案，在不提高或减轻顾客负担的情况下，积极提供最佳功能的产品及最佳经营服务。

应用于新产品开发中进行的价值优化。

第40页：价值分析的意义价值工程的内涵

价值分析的意义价值工程的内涵：一 ：价值工程以功能分析为核心，以开发创造性为基础，以科学分析为工具，寻求功能与成本的最佳比例以获得最优价值的一种设计方法或管理科学。

价值工程——重要手段价值优化——指导思想和争取的目标

第41页：价值分析的意义提高产品的价值

价值分析的意义提高产品的价值：一 可以从以下三个方面入手：1功能分析：从用户需要出发，保证产品的必要功能，去除多余功能，调整过剩功能，必要时增加功能。

2性能分析：研究一定功能下提高产品性能的措施。3成本分析：分析成本的构成，从各个方面探求降低成本的途径。

第42页：价值分析对象的选择方法

价值分析对象的选择方法：二价值分析对象的选择1.选择原则设计年代久远，多年没有重大改进的产品结构复杂、零部件较多的产品制造成本高，影响市场竞争的产品性能差、可靠性差，用户不满意的产品2.选择方法价值系数分析法ABC分析法

第43页：价值分析对象的选择

价值分析对象的选择：二 （1）价值系数分析法采用价值系数分析元件功能与成本的关系，寻找成本与功能不相适应的元件作为重点分析对象和改进的目标。

价值系数由功能系数和成本系数所决定。零件的功能系数：专家直接评分法，0和1评分法，四分制评分法，……i43i零件的成本系数：c产品总成本C零件成本Ci

第44页：价值系数<

价值系数<：1，说明该零部件重要程度小而成本高，应作为研究对象；价值系数>1，说明该零部件重要程度大而成本低，可作为研究对象；价值系数=1，说明该零部件重要程度和成本相当，不作为研究对象；价值系数=0，说明该零部件不重要，可以取消或合并。

i44iicfV零件的价值系数：（1）价值系数分析法

第45页：ABC分析法

ABC分析法：下表列出ABC分析法中三类零件的数量与成本比重，共3组数据。

第46页：ZQ型减速器价值分析举例

ZQ型减速器价值分析举例：三价值分析举例46ZQ型系列减速器1用ABC分析法对减速器功能元件进行分析2A类零件功能系数分析3A类零件价值系数分析4减速器价值优化的措施及效果

第47页：价值分析举例ZQ型系列减速器

价值分析举例ZQ型系列减速器：三 （1）用ABC分析法对减速器功能元件进行分析将零件按照成本高低排列后，发现箱体、箱盖、大齿轮、齿轮轴1、齿轮轴2、轴3这7个零件仅占零件总数的6.48%，而其成本占总成本的比例为83.16%。

因此，这些零件被列为A类零件，成为价值分析的主要对象。

第48页：价值分析举例ZQ型系列减速器（续）

价值分析举例ZQ型系列减速器（续）：三价值分析举例ZQ型系列减速器（2）A类零件功能系数分析

第49页：A类零件价值系数分析减速器

A类零件价值系数分析减速器：（3） A类零件的成本系数及价值系数

第50页：减速器价值优化措施及效果

减速器价值优化措施及效果

• 价值优化措施及效果
• 箱体、箱盖由铸件改为焊接件，齿轮采用锻钢件。减低了废品率和缺陷率，周期短、工时少、外形美观、总成本下降6%。
• 改革了带底座地脚螺栓的箱体结构，采用三点支撑。保证了轴的同轴度，卧式和立式通用，减少品种，有利于批量生产。
• 齿轮的材料和热处理方式的调整、齿轮精度的调整承载能力提高、结构紧凑，经济性提高。
• 改进了密封结构解决了漏油问题，节约了使用维修费用。

第51页：按重量估算方法二材料成本折算方法

按重量估算方法二材料成本折算方法：一 2151

第52页：按重量估算方法

按重量估算方法：一 CWfw依据产品的成本是重量的函数这一基本原理，对产品的成本进行估算。wfKWPWtanKfW11lgWlgW2152lgfW1PtanlgfW2fwfw可以通过统计，用最小二乘法正交回归曲线求得：：单位重量的生产成本；重量成本系数C:产品的生产成本；W：产品的重量

第53页：材料成本折算方法

材料成本折算方法：二 2153CCMm利用新产品的材料成本来估算其生产成本。C:产品的生产成本MC:产品的材料成本m:材料成本率

第54页：材料成本率

材料成本率：2154二材料成本折算方法 （德国工程师协会规范VDI2225）

第55页：新产品的材料成本按下式估算

新产品的材料成本按下式估算：CM(1~1.2)(ZW)2155nWViiKii1二材料成本折算方法Z:外购件成本；W是毛料成本；Vi是某类材料的体积i:某类材料的密度；Ki是单位重量材料的价格;n:材料种类数

第56页：思考题（续）

思考题（续）：思考题：1.分析提高产品价值的主要途径？功能分析、性能分析、成本分析三个方面考虑。2.以典型机械产品为例，说明价值分析的实现过程。

功能元件分析…价值系数分析表…价值优化措施及结果…2156

第57页：本章小结小结

本章小结小结：第二章系统分析设计方法第二章系统分析设计方法2.1技术系统的组成和处理对象2.2系统分析设计方法2.3价值分析2.4成本估算方法功能与成本的关系令功能分析令功能综合法令方案评价2157令系统组成令工程技术系统组成