概论
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1方法与方法论
（1）方法
方法是为解决问题或达到某一目的而采取的手段的总和。广义上指人的一种行为方式，狭义上是解决某一具体问题完成某一工作的程序或办法。
（2）方法论
方法论是关于方法的理论，包括建立知识体系的方法和扩展知识、补充新知识的方法，又称为方法学。无论是方法学还是方法论，都具有科学性和哲学性，本质上是科学方法论和哲学方法论。
2科学方法论的形成和发展
科学方法论是辩证唯物主义世界观的产物，即辩证唯物主义是唯一科学的方法论，各种科学方法论在哲学层面上最终所体现的即是唯物辩证方法论。
科学方法论的形成和发展，大致可分为四个时期：
（1）萌芽时期
从古代朴素自然观的形成到16世纪近代科学的产生，这一时期的哲学、自然科学和方法论是一体的，科学没有从哲学中分离出来。因此，观察、分析、推理等方法都含有直觉的因素，到亚里士多德开始创立逻辑理论和欧几里德创建几何学时，科学方法论初具雏形。
（2）归纳—实验、分析为主的方法论时期
从16世纪经典力学创建到19世纪初期，各自然科学相继独立，以分析的方法为主导，逐渐形成了各自的研究方法，哲学上升为自然科学研究的方法论。这一时期科学方法论的代表作是英国哲学家培根的《新工具》和笛卡儿的《方法论》。
（3）从19世纪初到20世纪中叶分析与综合并重的方法论时期
凡是可说的，都能够说清楚；凡是不可说的，都应该保持沉默。
——维特根斯坦
（4）20世纪中叶以来的综合、交叉方法论时期
这一时期新的综合学科，如：环境科学、能源科学、航天科学等相继形成，出现边缘学科、横断学科，如∶系统论、控制论、信息论等。
3科学方法论的分层
科学方法论从经验到哲学有不同层面，可分为：
（1）作为技术手段、操作规程的经验层面；
（2）作为各门类学科具体研究对象的具体方法层面；
（3）作为科学研究一般方法层面，适用于各学科；
（4）作为最一般科学方法的哲学层面，普遍适用于自然科学、人文和社会科学、思维科学等。
4设计方法学
（1）设计方法
①从发展而言，设计方法经历了直觉设计阶段、经验设计阶段、中间试验辅助设计阶段与现代设计法四个阶段。
②从地区而言，不同的国家、地区有不同的设计方法的运用和理解，形成”方法学派”。
a.德国与北欧的机械设计方法学派，以”解决产品设计课题进程的一般性理论、研究进程模式、战略与各步骤相应的战术”作为设计方法学的基本定义;
b.英、美、日等国的创造设计学派，他们重视设计中的创造性发挥;
c.俄罗斯、东欧的新设计方法学派，其理论建立在宏观工程设计基础上，思路开阔，提倡发散、变性、收敛三部曲的设计程式。
（2）设计方法论
设计方法论是设计学科的科学方法论，是关于认识和改造广义设计的根本科学方法的学说，是设计领域最一般规律的科学。它涉及工程学、管理学、经验学、社会学、生理学、心理学、思维科学、美学和哲学诸多领域。设计方法论作为一门学科在 20世纪60年代兴起和发展起来。
（3）设计方法学
现代设计方法学是一门综合的科学。现代设计方法论包括突变论、信息论、智能论、系统论、功能论、优化论、对应论、控制论、离散论、模糊论、艺术论等内容，其具体内涵是：
①突变论方法
突变论方法是现代设计的基石和关键。它以事物的突变性理论为基础，事物的突变性是事物产生突破的内在机制，创新孕育在突变之中，而突变又包蕴着创新。新思想、新事物、新设计、新理论都包含着一定的突变性，把握和运用事物的突变性机制于设计，能取得很好的效果。
突变性有时是瞬时性的，但现在已建立起了初步的数学模型，从而可以进行定量的描述和分析，突变论方法可应用于定性的方案设计、结构设计、系统设计，这是一种以突变创造进行突发性设计的科学方法。
②信息论方法
信息论方法具有高度的综合性，它涉及所有与信息相关的领域， 主要研究信息的获取、变换、传输、处理等问题，其常用方法有预测技术、方差分析、相关分析、图谱分析、信息合成等。现代设计中的市场调查即是信息获取的具体方式。
③系统论方法
系统论方法是以系统整体分析及系统观点为基础的科学方法学。系统论认为系统是个有特定功能、相互联系和相互制约的有序性整体。系统分析是现代设计的前提，常用的方法有系统分析法、逻辑分析法、聚类分析法、模式识别法、系统辩识法等。在设计上常表现为系统分析、系统设计、系统实施三大步骤。
④智能论方法
这是一种运用智能理论，发挥智能载体的潜力从事设计的方法。智能载体，除人及生物智能外，还包括人造智能载体，如电脑、机器人、专家系统等。在现代设计中，计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助制造（CAM）已越来越具有重要作用。
⑤控制论方法
以动态作为分析基点的科学方法，重点研究动态的信息与控制及反馈过程，研究输入信号与输出功能之间的定性定量关系。从控制论的角度，可以将任何一个系统、过程和运动看作一个复杂的控制系统，其主要方法有动态分析法、振荡分析法、柔性设计法、动态优化法、动态系统辩识法等。
⑥优化论方法
优化是现代设计的目标之一，常采用数学的方法搜索各种优化值，寻求最佳效果。包括线性和非线性规划、动态规划、多目标优化、方案优化、模糊优化等。
⑦对应论方法
事物间的某些共性或恰当的比拟，而形成普遍的对应关系，对应意味着某种相似模拟，以此形成模拟设计法、相似设计法等设计方法。现代设计中常用的仿真设计和技术，即模拟生物的特殊功能的设计和技术，仿生设计不仅具有造型上的意义，而且具有保护环境等多方面的意义。
⑧功能论方法
功能设计既涉及到产品的使用价值又涉及其使用期限，涉及其重要性、可靠性、经济性等诸多方面，良好的设计是充分保障功能各项价值的设计，其方法有可靠性分析法、可靠性设计、功能价值工程学。
⑨离散论方法
广义复杂的系统是由子系统组成的，子系统即离散体，因而复杂系统实际上又是由离散体所组成的，离散是自然与社会发展的另一个基本而客观的现象。离散论方法学是以整体离散化达到近似细解的科学方法学，设计中常用的方法有微分法、隔离体法、有限单元法、边界元法、离散优化、子模态分析法及其它运用离散数学技术的方法等。
⑩模糊论方法
事物都存有一定的模糊性，对模糊性的解析、定量是现代科学发展的产物。运用模糊分析量度的方法解题是模糊论的主要方法， 主要用于模糊性参数的确定、方案的整体质量评价等，常用的方法有模糊分析法、模糊评价法、模糊控制法、模糊设计法等。
??艺术论方法
以艺术和审美为向度的科学方法学，主要表现在产品及系统的形态设计方面。审美的艺术设计随着人类文明和造物的发展，随着人类生活水平的提高，其需要将日益增强。
功能论方法
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1定义
功能论方法是以实现各种功能的价值为第一追求目标，将造物的功能、或设计所追求的功能价值进行具体分析、综合整理，以系统工程的方式制作功能系统图，形成更为细致、完整、高效的结构构思设计，完成设计任务。
2内容
（1）功能定义
针对所设计的产品及构成要素下定义，确定设计主旨，明确设计目标，找出实现功能的不同方式和手段。
（2）功能整理
将产品中各部件的功能定义按照目的和手段顺序进行系统化排列，制成可操作的、定量的”功能系统图”。
（3）功能定量
在功能系统图的基础上，进行细化分析，即功能定量分析，功能分析包括三方面内容。
①确定技术上的功能应达到的程度，用产品性能参数表示；
②产品功能成本分析，在相同功能的各种可行性方案中找出成本低、功能好的方案；
③可靠性定量及定性分析，为新的设计方案奠定了基础。
3在设计中的优点
（1）以产品的功能作为设计的核心，设计构思以功能系统为主;
（2）具有克服单一思维模式的桎梏，是一种推陈出新的创新设计方法;
（3）在功能分析中能有效排除不必要功能，从而降低功能成本，高效实现产品价值;
（4）以功能为中心的设计方法，最大限度地保障产品的实用性和可靠性;
（5）功能论方法融合系统的思想，将功能分析与造型要素的构造结合，为产品设计提供了新的设计思路。
4指导思想
功能论方法的指导思想是系统论，即要求设计从系统的整体性、可分析性、相关性、功能性、统一性和动态性去研究和分析设计对象的功能结构，按照功能逻辑体系而不是按照结构实体去构造”功能技术矩阵”，从而使”功能技术矩阵”具有普遍性，以解决设计中从计划管理、评价到设计决策等一系列问题。
5功能技术矩阵
（1）含义
功能技术知阵是功能论中分析设计问题的工具，是用数学方法进行设计分析的产物。构造功能技术矩阵，首先是对功能进行上述的分类整理，把产品功能细化分解为若干子功能，再分析和寻找实现这些子功能的方法即技术途径，并把这种功能定义分析和技术途径按矩阵形式排列，就产生了”功能技术矩阵”。
（2）建构”功能技术矩阵”的关键环节
①功能定义
给设计对象及其组成部分明确功能定义，功能定义要准确、简洁明了；尽量做到定性又定量；并且切实了解实现这些功能所必须具备的条件、要求，建立在可行性的基础上。
②功能分类
a. 按功能的重要程度，可分为基本功能、辅助功能。
b.按功能的性质，可分为物质功能与精神功能或者使用功能与品位功能。其中，物质功能是最重要的功能，包括设计物的适用性、可靠性、安全性等;精神功能是由外观造型及物质功能所表现出来的审美、象征、教育等功能。
c. 还可按照功能的内在联系、按照用户的要求等进行分类。
③功能整理
a.含义：设计对象的功能与功能之间，存在上下和并列关系。用系统的思想，分析各功能间的内在联系，按照功能的逻辑关系编制功能关系图，进一步明确必要功能，发现和减少不必要功能，建构功能链。
b.方法和过程
第一，编制功能卡片;
第二，选出基本功能和辅助功能;
第三，明确功能间的上下、并列关系;
第四，作功能系统图。
6功能价值分析
（1）功能价值分析的定义
①价值工程是以提高实用价值为目的，以功能分析为核心，以开发集体资源为基础，以科学的分析方法为工具，用最少的成本去实现必要功能的设计分析方法。
②功能价值分析是功能论方法中的重要环节，具有独立意义。它是技术与经济相结合的分析方法，研究功能与成本之间的关系，寻找功能与成本之间最合理的对应配比，以尽量小的代价或消耗取得尽可能大的经济和社会效益，提高设计对象价值。
（2）价值工程
①定义：价值工程是通过各种相关领域的协作，对所研究对象的功能与费用讲行系统分析，不断创新，旨在提高所研究对象价值的思想方法和管理技术。它既是设计方法，又是管理方法。既可运用于产品创新设计，也可运用于已有产品和设计方案的分析评价。
②目的：以对象的最低寿命周期成本可靠地实现使用者所需功能，以获取最佳的综合效益。
③主要特点：以使用者的功能需求为出发点，对所研究对象进行功能分析，并系统研究功能与成本之间的关系，成为提高价值的创造性活动。
④在产品设计应用中的步骤：
价值工程在产品设计中主要应用在对已有产品的改造和新产品的创造两方面，步骤为∶
a.选择分析对象；
b.收集与设计有关的资料；
c.功能类比分析；
d.分析评价；
e.提出设计方案供选择；
f. 择优；
g.试验与验证；
h.确定设计方案并具体化。
系统论方法
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“系统”是事物间的一种关系。一般系统理论的创始人奥地利学者贝塔朗菲认为系统是处于一定相互联系中的与环境发生关系的各组成部分的总体，一切互相联系和影响的事物的集合都可以视为系统。
1系统的内涵
（1）它们都是由两个以上的要素 （部分、环节）组成的整体，构成这个整体的各个要素可以是单个事物，也可以是一群事物组成的小系统。
（2）这些要素之间、要素与整体之间以及整体与环境之间存在着一定的有机联系，从而在系统的内部和外部形成一定的结构和秩序。可以把环境看成是系统从属的更大的系统。
（3）这个整体具有不同于各个组成要素（部分）的新功能，这种功能主要是由系统内部的有机联系和结构决定的。
2系统的特性
（1）整体性
它必须具有三要素（输入、输出、转换）构成的集合，而且必须有两个以上元素。
（2）目的性
它必须完成一种特定的功能，各元素、子系统及分系统既协同又制约地达到系统的目的。
（3）有序性
各种多层次结构有秩序地工作，制约也是一种有序的保障。
（4）反馈性
根据输出功能的情况，具有从内部机制或外部因素改变控制过程，以改善系统的品质。
（5）动态性
系统总是相对地处在稳态过程，而绝对地处于动态过程，随时随地在各种正常与不正常输入与干扰信号下运动。
3设计中的系统方法
系统论方法是现代设计方法论中的个重要的方法。系统的思想和方法，为现代设计和创造过程提供理性的有力工具，从技术、美学等方面使设计具体化；并在这一过程中将理性的系统方法和直觉的、感性的设计思维融合起来，使设计得以完善。系统论的设计思想的关键是把设计对象及设计相关的问题作为系统对待，用系统论方法处置。
设计中的系统方法，包括系统分析和系统综合两方面。
（1）系统分析
对系统结构和层次关系进行分解，使设计问题的构成要素和相关因素的内在关系能够清晰地呈现出来，从而明确各自特点，取得必要的信息和设计路径。设计的系统分析包括∶
①总体分析：确定系统的总目标及相关客观条件的限制。
②任务与要求分析：为实现总目标需要完成哪些任务以及满足哪些要求。
③功能分析：根据任务与要求，对整个系统及各子系统的功能和相互关系进行分析。
④指标分配：在功能分析的基础上确定对各子系统的要求及指标分析。
⑤方案研究：为完成预定任务和各子系统的指标要求，要制定出各种可行性方案。
⑥分析模拟：由于一个大系统要受许多因素影响，当某种因素发生变化时，系统指标也会随之发生变化，这种因果关系的变化通常需要经过分析模拟加以确定。
⑦系统优化：在方案研究和分析模拟的基石上从可行方案中选出最优方案。
（2）系统综合
系统综合是根据分析的结果，进行综合的整理、评价和改善，实现有序要素的集合，这种集合不是相加，是整体大于局部之和，是各要素间、各子系统间的有机整合，从而确定设计对象的主要方面，形成多种综合方案。
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图/来自网络
文/ 李航
编排 / 李航
审核/ 李航
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