在详细分析泵行业中CAD状况的基础上，阐述了建立水泵原理方案设计模型的必要性。考虑现有的设计方法模型的特点以及水泵原理设计的自身规律www.cechina.cn，在面向对象设计模型的基础上融合了逐步求精模型的闭环设计思想www.cechina.cn，在功能分解中采用了Function-Behavior-State(FBS)方法，提出了一个原理方案设计模型。并进一步将该模型应用于泵的原理方案设计的一实例中，得到了一个较为完整的水泵原理设计流程，表明此模型具有可操作性、可重用性、可交换性等特点。

      1.引言
      自90年代初我国实施CAD应用工程以来，在水泵行业开展CAD设计虽普遍受到重视，但基本仍处于初级的CAD绘图阶段控制工程网版权所有，主要是应用于整个设计过程中的“中下游”设计阶段，即设计方案的具体实现阶段，其本质上属于面向零件的细节设计。CAD的发展趋势是不仅支持面向零件的细节设计，更重要的是支持概念设计与方案设计等“上游”设

计，即是设计过程中最主要的创造性阶段。在产品设计过程中，创新性表现最为集中、最为突出的阶段是产品的原理方案设计阶段。为适应泵的设计创新需要，有必要对水泵原理方案设计机理进行研究，建立一个满足水泵设计实际需要的建模方法。在对泵的设计过程进行总体分析，针对泵的产品特点，总结设计过程中的设计规律，探讨其设计创新机理，并适应计算机辅助设计的需要，建立反映泵的设计经验知识、设计方法以及设计规范的原理方案设计模型CONTROL ENGINEERING China版权所有，并将其与已有的“中下游”设计模型耦合，以做到真正支撑和辅助设计全过程。

    2.模型设计方法
    方案设计是设计过程中，在阐明任务要求后www.cechina.cn，通过抽象化认识本质问题，建立功能结构，通过寻求合适的作用原理并将其组合成作用结构，从面确定原理解(原理方案)。
    方案设计是在原理上确定一个解。其工作步聚如图1所示。 
 
 

图1方案设计的工作步聚

    在建立泵原理方案设计模型中主要涉及两方面的知识：(1)设计方法学知识，即解决产品设计进程的一般性理论、研究进程模式、战略与各步骤相应的战术。其中包括面向全过程的设计方法和对于方案设计过程中特定的设计方法。(2)设计对象领域的专业知识，即关于泵这种具体的流体通用机械中所涉及的专业领域的知识。

    2.1设计方法
    面向全过程的设计方法及模型基本可以分成三种：(1)面向对象设计模型，它代表着设计方法学的组装创新设计阶段；(2)GDT(General Design Theory)模型，它能体现创新设计方法学的创新思维过程(分解、映射、综合)，代表着开环创新设计阶段；(3)逐步求精模型，它充分体现了人的创新思维模式：继承中创新、反复迭代，代表着工程设计方法学的闭环控制创新设计阶段。这种方法认为设计过程是一个逐步求精过程。它的最大优点是存在解的评价层，允许对解进行反馈控制，进行产品优化。因此它是一个闭环设计方法，比较符合工程设计人员的思维模式。

    方案设计中关键性的一步就是如何进行产品设计要求的功能分解。因为产品的设计要求是最精炼的产品功能描述，而形成产品的却是许许多多完成一定功能的零部件的组合，如何将抽象的产品设计要求转换为具体的、现实的功能要求充分体现了人的创造活动。对这方面的研究，焦点主要集中在功能分解的依据上，有两种方法比较典型：一种以Robert Hsturges为代表，以价值工程理论(VE)为背景，采用功能分解，称为功能逻辑分解方法；另一种以Yasushi Umeda为代表，以人的认知模型为背景，采用行为分解，称为Fuction Behavior State(FBS)方法。虽然两者都处于发展之中，但是文献认为后者的分解依据更贴近工程设计的思维模式。

    2.2泵设计领域的专业知识(泵设计的特点)
    泵设计是一项复杂的过程，在设计中各种因素互相影响，使满足给定要求的水泵有不同的设计方案或结果，因此必须找到其中最优的一个。这是一个不断探索，多次循环，逐步深化的判断求解过程。从流体机械的角度看，流体机械的反问题是当今流体力学领域的难题之一。因此现有的设计基本采用流体力学的正问题设计，即先由工程设计得到流道结构，确定流动的初始条件和边界条