機械設計-結構與電腦輔助設計_徐業良_機械設計程序_設計是什麼

各位同學大家好,歡迎大家回到機械設計結構與電腦輔助設計這個課程。 我是雲之大學機械繫徐業良教授,那今天我們這一個課程的主題是機械設計的程序。 那首先為大家介紹一下我們機械設計程序這個單元,學習的目標和學習的大綱。 那首先呢,因為我們是一個機械設計的課程,我們要對設計的定律跟設計的程序做一個整體性的介紹。 那當然我們會提到一些很流行的設計方法,比如說設計思考,design thinking等等。 那接下來呢,我們就要從比較工程設計的角度去探討顧客需求的分析, 然後我們最後有一個重要的目的,是我們設計規格的研擬, 我們要為大家介紹這個大家常常用的方法,叫做品質功能展開法,QFD。 所以我們在這個單元裡頭會有幾下幾個小單元,那第一個部分是設計是什麼? 那第二個部分呢,我們就要為大家介紹設計所需要的知識, 一個好的設計者,怎麼樣需要什麼樣的領域知識跟程序實施,才能做出最好的設計。 那第三個部分呢,我們就要跟大家深入的討論設計的程序。 接下來第四個單元跟第五個單元,都是從工程的角度去做顧客需求的探討, 並且跟大家介紹QFD,所謂的品質功能展開法,然後做最後的規格研擬。 接下來我們就從第一個單元開始,設計是什麼? 如果大家問不同領域的設計者,比如說建築設計者啊,或是說服裝設計師啊, 室內設計師啊,可能大家都會有不同的看法,那大家會告訴你說設計是什麼樣的定義。 所以在這裡,我們也就去找了一些機械設計工程師,機械設計的課本上, 那他們對設計常常是做什麼樣的定義? 比如說這位學者Shickley是一個非常非常有名的機械設計學者, 他在他的書上就提到,設計是為了滿足人類需求的一種有創造性的決策過程。 事實上他把這個過程看作一種decision making process,決策的過程,那是一個還蠻特別的一個看法。 那另外一位也是非常有名的設計的教授,他也有一本非常受歡迎的教科書, 他這位教授Sparks,他對機械設計的定義是說,為了規劃、創新或是改良機械的產品, 達到特定用途的一門藝術。大家特別注意到他最後講的這件事情是一個藝術, 它不見得是一個工程的方法或是數學的方法,設計是一個藝術。 可是大家最常常接受的這個設計的定義呢,可能還是我們以下討論的這一個事情。 我們為什麼要做設計呢?因為我們有一個問題需要被解決, 所以大家在提到設計的時候常常會說這句話,design starts with a problem, 設計的起始是一個待解決的問題。那什麼時候我們知道我們的設計完成了呢? 設計的結束是一個解答,design ends with a solution,我們開始的時候有一個問題, 結束的時候是一個解答。所以大家最常拿出來講的設計的定義是,設計是一個解決問題的程序, design is a problem solving process。所以如果大家在跟不同領域的設計者討論設計的話, 可能大家都會同意這件事情,設計的開始是一個問題,我們有一個問題需要被解決, 所以纔要去做設計。設計的結尾是當我們解決了這個問題了,設計的結尾是一個解答。 那設計是什麼呢?就是從問題到解答的一個過程,那設計是一個解決問題的一個程序。 這樣講好像抽象了一點點,所以我們這裡就舉一個例子,來為大家把這個整個程序來做一個討論。 那什麼樣的例子呢?大家最常最熟悉的可能是電話,那不過我們這裡要講的不是各位常用的手機, 而是在一九四幾年的時候的電話。一九四幾年的時候,那時候有一個非常有名的設計師, 他的名字叫 Henry Dreyfus,他是一個工業設計師,他就被,他就得到了一個這樣子的設計的project, 什麼樣的設計的project呢?當時的電話是這種蠟燭臺式,蠟燭臺式的電話,相信大家可能會在那個古老的電影裡頭看過, 有這種蠟燭臺式的電話,那個手要拿著這個聽筒啊,然後要對著這個話筒來講話。 那當然當時也會,也有一種稍微跟現代電話比較接近的,這個叫做三百系列的電話,那它是一個撥電話的一個方式的一個電話。 那所以他就得到這樣子的一個問題,啊,這些電話可能需要改進哦,它不是很好用,那不是很受到歡迎。 那麼我們的第一個,第一個的步驟可能是,欸,思考問題,設計的起始是一個問題。 那這個,這個電話,這兩個電話的問題可能是什麼呢?有哪一些需要改進的地方?比如說,蠟燭臺式的電話, 很顯然的,蠟燭臺式的電話是很不方便的,你必須要用兩隻手來用,你比如說,你一定要一隻手拿著話筒,一隻手拿著聽筒,然後你的手就非常的不方便。 然後有一些其他的問題,比如說,因為它是一個蠟燭臺式的,所以放在桌上不小心碰它一下,它可能就跌倒了等等。 那然後當然我們另外的這一個電話,所謂三百,三百系列的電話,它也有一些需要改進的地方,像例如說它的材料很容易破碎, 它的話筒不小心掉到地上的話,可能話筒就破了。 另外就是比如說我們在,在撥電話的時候不容易看清楚它的數字,常常會撥錯,或者是說它的話筒呢,跟你的耳朵並不是很貼合, 所以你在講電話,講得比較久的時候,常常會有一點點,啊,這個不太舒服,頸部不太舒服,耳朵不太舒服。 所以設計的第一個部分,就是我們去思考到底有哪些問題是需要被解決的。 然後接下來瞭解了這些問題之後,接下來就是設計上非常有創意的地方,怎麼樣去解決這些問題。 怎麼樣去解決這些問題,我們最常做的是把我們的想法畫出來,比如說用手繪的草圖,不一定要畫得非常的仔細, 可是把我們的想法,誒,這個問題,我們是不是可以把這個地方做一個改進來解決這個問題, 那一個問題,我們把這個地方做一個改進解決這個問題,把你的想法用手繪圖畫出來。 我知道包括我自己,很多的同學可能會覺得我不太會畫圖,那但是怎麼樣用畫圖的方式表達自己的想法, 可能是一個設計的工程師必須要去具備的一個能力。 接下來有了好的想法之後,我們要進一步的證實說這個想法真的是可以用哦, 那所以我們在機器設計裡頭常常需要製作模型,那製作模型有各種各樣不同的工具, 比如說在早期一九四幾年的時候,他們可能就用木頭或是用石膏來真正做出這些他們的規劃中的電話的實體的模型。 有了這個實體模型之後,我們就可以實際上把這個話筒拿在耳朵邊聽聽看, 把這個電話拿這個用手去操作看看,看看是不是真的順暢,是不是真的解決了我們原來解決的問題。 那這個過程我們也可以是一個評估設計的一個過程,怎麼樣把這個原型做進一步的分析測試, 怎麼樣去評估各種性能,它的新的設計是不是真的有解決我們原來舊的電話不好的問題。 然後再回饋到設計的面,不斷地在做細部的修改,最後最後我們終於敲定了這個設計, 那下面一個步驟就是真正的把產品製作出來,那我們真正把產品製作出來的時候,設計者的考慮當然又更多了, 包括這個產品要用什麼樣的材料,那這個產品在製造的過程上怎麼樣做才會比較有效率,比較節省成本。 然後它的這個最後的產品,這被做出來之後,它那個時候就有一個電話叫做500系列的電話。 500系列的電話,我在文獻上看到說,這樣的一個電話在當時賣了2500萬臺,是一個非常非常難以想像的一個數字。 所以它最後它是一個成功的產品,大家覺得500系列電話比原先的蠟燭臺式的電話或是300系列電話都更為好用, 更為漂亮,然後大家也更受到大家的歡迎。 那所以這個還是我們最後的這個結論,設計的起始是一個問題,設計的結尾是一個解答。 設計的本身是什麼呢?設計是一個解決問題的一個過程。