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引言
机械产品概念设计是在产品出现之前对产品形成的一种构思或方案。以往人们常认为产品方案的设计是一种虚无缥缈的过程，不同设计者的知识结构、工作经验、生活阅历以及智慧水平会产生不同的设计方案，无法相互借鉴参考或没有章法可循。然而通过对国内外概念设计的相关研究情况进行分析后，我们发现其中有许多思路和方法可以为机械产品的概念设计提供参考，并对实际设计工作进行指导。但是，概念设计也并不等同于一般的程序设计或者工程设计，它不能照搬照抄，是需要在对各种知识进行综合运用的基础上进行创新性、创造性设计。由于产品最终是要面向市场的，所以机械产品除了本身所具备的工程技术属性外，还应认识到其所具备的社会属性，需要尽可能满足市场需求。因此机械产品概念设计最终是需要在技术、市场与社会等各种因素中进行综合考量并寻求出最佳解，这是一个系统化构思与筛选的过程，既要遵循一定规律，又不能完全受规律桎梏，要在规律中抓住瞬间迸发出的灵感。
一、机械产品概念设计概述
概念设计的说法由来已久，Palh&Beitz最早于1984年在《机械设计》一书中对其进行了定义：机械设计即在任务确定后通过抽象化思维对功能结构进行设定并与适当的工作原理进行结合，最终敲定一个解决途径以得出求解方案的设计工作。此定义将概念设计的主要思路、方法和目标要求等内容全部体现了出来，因此，从其内容的丰富程度上说，产品概念设计是产品形成过程中的重要一环，不仅需要设计者具备专业的工程学知识、实践经验和一定分析能力，还需要一定的灵感与智慧。
在一个产品问世之前，概念设计是必经阶段，因此要想提高产品设计的水平，达到更高标准和满意度，需要在产品构型设计之前做好概念设计工作。根据国内外的研究情况，概念设计的主要内容一般可以分为功能目标创新与定位、功能分析与结构图设计、相关作用原理的搜集与确定以及构思与确定结构层方案。
二、机械产品概念设计的特点
(一)创新性
创新是科技发展的重要动力，同样，创新对于概念设计来说也是必然要求。由于发展过程中市场与社会需求的日益多样化，使得人们对机械产品的要求也不断提高，因此，概念设计必须要不断创新才能创造出更多结构新颖、功能完备、价格低廉的机械产品，才能不断提高产品的市场竞争力。在概念设计中，产品作用原理的变化、材料的开发与替换、结构的优化与功能的开发，都需要通过多层次多角度的发散思维来进行创新和创造，所以，创新性作为概念设计的最基本特征，需要在设计中予以更好的贯彻执行。
(二)选择性
虽然概念设计是一个寻求最佳解的过程，但绝对的最佳解是不存在的。所谓的最佳解，只是在针对特定的设计主体、目标市场群体时，有选择性的对产品功能以及性价比进行合理设计，以满足特定需求，单纯的追求新功能或结构优化反而是缘木求鱼。
(三)不确定性
概念设计只是产品设计中的基础阶段，因此，设计中仍存在诸多不确定性。尤其是概念设计需要追求创新，这就进一步加剧了其不确定性。要解决这一问题，就需要我们在设计过程中对产品的功能层与结构层进行分开设计，实现功能层对结构层的映射和两者之间的有机结合。此外，还应该重视结构层与功能层各自之间的层次关系，做好层次细化工作。比如对功能层进行细分，就需要逐层推进。同时层次的细分使得两者之间的细分层也产生对应，不同的功能层与不同的结构层相对应，功能层次越细化，结构层的不确定性就越小，所以概念设计中的层次细化工作至关重要。
三、机械产品概念设计方案集求解
产品概念设计是产品形成过程中的重要一环，不仅需要设计者具备专业的工程学知识、实践经验和一定分析能力，还需要一定的灵感与智慧。每一个机械产品由于思路、技术等结合方式不同可以有多种形成方案，所有这些可能的方案形成的集合就是方案集，而概念设计正是需要在对各种方案进行综合考量之后选出一个最佳的解决方案。
(一)分解功能层得出方案集
产品概念设计中的功能层与结构层都是设计过程中需要考虑的因素，因此在寻求最佳解时，可以通过对功能层的分解，逐层寻找出与之相对应的结构层，在此基础上将所有可能的方案确定出来，形成概念设计的方案集，从而为后续最佳解的获取打好基矗
(二)从工艺动作入手寻求产品最佳解
机械产品的功能是通过一系列工艺动作来实现的。比如缝纫机的刺布、挑线、钩线与送布的工艺动作对应着机针上下运动、S线杆供线与收线、梭子钩线以及推送布料四个动作。再比如啤酒罐装的工艺动作可以分为送瓶、罐装、压盖和出瓶四道工序。对于不同机械产品的各种工艺动作进行增减或者合并能够简化原有机械设备、增加新的功能或者创造出新的结构，从而求得新的解。
(三)改变执行机构寻求产品最佳解
执行机构是机械产品的核心部件，推动着产品完成相应动作实现一定的功能，因此对执行机构进行重构产生新产品的例子有很多。汽车排气缓速制动装置内的发动机变为压缩机，机械加工机床的工件运动变为道具运动，都是执行机构重构之下的产物。
(四)运用新技术手段求解
科技的发展给机械产品带来更多技术上的支持，新的技术的应用可以不断创造出更多性能优越的产品，尤其计算机技术的普及使得概念设计领域的解决方案的发展突飞猛进。
(五)运用AHP进行方案筛选寻求最优解
AHP即层次分析法是一种决策分析方法，该方法通过运用一定的算法把常识与经验得到的解决方案数字化，再经过加权综合对各种方案进行分析，最终寻找出符合目标需求的最优解。AHP层次分析法的基本步骤一般包括构造判断矩阵、计算相对权重和计算综合权重三部分，目前已经在概念设计领域发挥出重要作用，催生出一匹优秀的机械产品。
结束语：通过对国内外概念设计发展和应用情况的研究与分析，可以使我们对传统概念设计中的错误思想进行纠正，并根据国内外的相关经验总结梳理出概念设计的有效规律。同时在对以往设计经验和相关规律进行借鉴参考的基础上，充分发挥概念设计的特点和优势，为每个机械产品的设计寻找出方案集，再从工艺动作、执行机构、新技术手段和AHP层次分析法等各种角度入手，针对特定目标市场和客户需求探寻出最佳的产品设计解决方案，打造出真正具有市场竞争力的产品，为中国制造事业的发展提供源源不断的活力，进一步推动中国制造向中国智造发展的进程，实现制造强国的远大目标。
参考文献：
[1]郑浩.不确定条件下复杂产品性能增强设计理论、方法及其应用研究[D].浙江大学,2017.
[2]李平平.产品创新设计系统关键技术的研究与实现[D].陕西科技大学,2014.
[3]薛立华.机械产品概念设计方案生成及评价方法研究[D].大连理工大学,2006.