時(shí)間:2023-08-31 16:23:23
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關(guān)鍵詞:全壽命期;工程設(shè)計(jì);產(chǎn)品設(shè)計(jì)
前言
工程設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的靈魂,設(shè)計(jì)方案決定著工程的功能和技術(shù)指標(biāo),影響著工程建設(shè)階段的質(zhì)量、成本和進(jìn)度,也影響著工程運(yùn)行階段的能耗、效率、運(yùn)行維護(hù)的難易程度以及費(fèi)用高低,還關(guān)系到工程運(yùn)行結(jié)束拆除回收階段的難易程度等眾多方面。根據(jù)國(guó)外數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),設(shè)計(jì)費(fèi)用的累計(jì)費(fèi)用在工程項(xiàng)目總投資中所占的比例不到20%,但對(duì)工程項(xiàng)目的影響占到75%以上[1],因此,應(yīng)對(duì)工程設(shè)計(jì)階段予以高度的重視。將全壽命期理念引入工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),使工程從形成階段就有系統(tǒng)化的思想作為指導(dǎo),立足于全壽命期進(jìn)行設(shè)計(jì),避免了“短命工程”的出現(xiàn),有利于提高工程的實(shí)施效率,實(shí)現(xiàn)工程全壽命期的價(jià)值最大化。
1全壽命期的概念
全壽命期是指產(chǎn)品壽命歷程的所有環(huán)節(jié),包括產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、經(jīng)銷(xiāo)、運(yùn)行、使用、維修保養(yǎng),直到回收再利用處置的全壽命周期過(guò)程。[2]結(jié)合工程的具體實(shí)際,工程全壽命期可定義為工程從構(gòu)思到結(jié)束(被拆除)的全部時(shí)間。在工程全壽命期中工程經(jīng)歷由產(chǎn)生到消亡的全過(guò)程。[3]
2全壽命期的設(shè)計(jì)理念
全壽命期的設(shè)計(jì)理念最早出現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家的武器系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程中,后廣泛用于制造業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,將該理念引入工程建設(shè)領(lǐng)域,可以說(shuō)是一種借鑒與創(chuàng)新,將有助于改善我國(guó)工程建設(shè)領(lǐng)域管理主體間割裂、脫節(jié)的現(xiàn)狀。全壽命期設(shè)計(jì),與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同,它立足于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期就考慮到產(chǎn)品的整個(gè)壽命歷程,將與產(chǎn)品壽命歷程中可能涉及到的因素在設(shè)計(jì)階段就囊括進(jìn)去,從而使產(chǎn)品在整個(gè)壽命歷程內(nèi),具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性、適用性和安全可靠性,能夠最大限度地發(fā)揮產(chǎn)品的綜合效益。因此,無(wú)論是產(chǎn)品設(shè)計(jì)還是工程設(shè)計(jì)都應(yīng)該基于全壽命期理念進(jìn)行設(shè)計(jì)。工程全壽命期設(shè)計(jì)就是基于全壽命期理念的工程設(shè)計(jì)方法,即由設(shè)計(jì)人員在工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用全壽命期的理論和方法進(jìn)行整體優(yōu)化,使工程在系統(tǒng)、物質(zhì)和技術(shù)等方面達(dá)到工程全壽命期目標(biāo)。[3]工程本身也是一種產(chǎn)品,與產(chǎn)品有很大程度的相似性。它們都有完整的壽命期,而且壽命期過(guò)程也比較接近,它們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)都要考慮全壽命期的費(fèi)用、質(zhì)量、方便制造、使用和維護(hù)、環(huán)保等因素,設(shè)計(jì)理念十分相近,因此,產(chǎn)品全壽命期設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)于工程全壽命期設(shè)計(jì)的實(shí)踐有一定的借鑒意義。
3與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相比,工程全壽命期設(shè)計(jì)的特殊性
目前,我國(guó)工程全壽命期設(shè)計(jì)尚處于實(shí)踐的初期階段,未形成完整的體系,因此,可以考慮借鑒產(chǎn)品全壽命期設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)。但是工程又不同于普通的制造業(yè)產(chǎn)品,建筑生產(chǎn)具有單件性、系統(tǒng)復(fù)雜、參與者眾多、外部約束多、壽命期長(zhǎng)和訂貨生產(chǎn)等特性,是一種特殊的生產(chǎn)過(guò)程,因此,借鑒產(chǎn)品全壽命期設(shè)計(jì)理念時(shí)還必須結(jié)合工程以及建筑生產(chǎn)本身的特殊性。
3.1工程具有單件性
在制造工業(yè)中,由于工業(yè)產(chǎn)品都是批量生產(chǎn)的,因而產(chǎn)品全壽命期的設(shè)計(jì)成果可以在數(shù)萬(wàn)件產(chǎn)品中反復(fù)使用。同時(shí),產(chǎn)品通過(guò)不斷地經(jīng)歷設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和意見(jiàn)反饋的過(guò)程逐漸定型,并形成了規(guī)范化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的實(shí)施流程。可以說(shuō)產(chǎn)品全壽命期的設(shè)計(jì)成果有著十分廣泛的適用面,通過(guò)價(jià)值工程活動(dòng),如果一件產(chǎn)品通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)節(jié)約一元錢(qián),那么就可以節(jié)約上千元甚至上百萬(wàn)元[4],除了經(jīng)濟(jì)效益以外,它所產(chǎn)生的社會(huì)效益與環(huán)境效益也是極大的。可以說(shuō)產(chǎn)品全壽命期設(shè)計(jì)的效益就是通過(guò)這種批量生產(chǎn)的累計(jì)效益實(shí)現(xiàn)的。而工程全壽命期設(shè)計(jì)的效益體現(xiàn)在單件產(chǎn)品上。工程具有單件性,不同類(lèi)型的工程,有著不同類(lèi)型的技術(shù)指標(biāo)、功能目標(biāo)要求,即使是同類(lèi)型的工程,每個(gè)工程也有不同的外部環(huán)境、實(shí)施條件制約,技術(shù)指標(biāo)也不完全相同。因而對(duì)于工程來(lái)說(shuō),全壽命期設(shè)計(jì)往往是一次性的,生產(chǎn)活動(dòng)不重復(fù)進(jìn)行。由于工程的單件性特點(diǎn),導(dǎo)致工程無(wú)法形成規(guī)范化的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的實(shí)施流程,每個(gè)工程都要進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。有些人認(rèn)為工程全壽命期設(shè)計(jì)是勞民傷財(cái)?shù)淖龇ǎ馁M(fèi)了大量的時(shí)間,所獲得的成果卻沒(méi)有廣泛的適用性。筆者認(rèn)為這種看法是十分膚淺的,雖然工程全壽命期設(shè)計(jì)所取得的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益僅局限地反映在本次工程建設(shè)上,但由于工程體量大,耗資多,影響的長(zhǎng)期性和廣泛性,在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)引入全壽命期理念,所帶來(lái)的效益是不可估量的。尤其是對(duì)于量大面廣的一般性工程項(xiàng)目,它們雖然受外界環(huán)境的影響,設(shè)計(jì)要求有所不同,但其大體上還是具有同一性的,在某一個(gè)工程項(xiàng)目上應(yīng)用全壽命期設(shè)計(jì)取得的成功,可以在同質(zhì)工程中起到輻射全局的作用,并起到相應(yīng)的參考、樣板的作用。此外,隨著科學(xué)技術(shù)和管理理念的發(fā)展,我國(guó)的工程建設(shè)領(lǐng)域逐漸朝著產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。預(yù)制裝配技術(shù)的誕生為工程產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ),同時(shí)也為工程全壽命期設(shè)計(jì)開(kāi)拓了一個(gè)新的道路。建筑生產(chǎn)逐漸劃分為工業(yè)化生產(chǎn)和工程建設(shè)兩部分[5]。工業(yè)化生產(chǎn)主要是指預(yù)制品及半成品在工廠(chǎng)生產(chǎn),其本質(zhì)與一般制造業(yè)并無(wú)太大不同,是一個(gè)有序可預(yù)測(cè)的過(guò)程,為工程全壽命期設(shè)計(jì)的普及化和標(biāo)準(zhǔn)化提供了應(yīng)用和發(fā)展的空間。
3.2工程系統(tǒng)復(fù)雜,參與者眾多
在制造工業(yè)中,產(chǎn)品相對(duì)體量小而單一,設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單,一般在研究所或工廠(chǎng)的設(shè)計(jì)科、公司的發(fā)展部門(mén)進(jìn)行即可,涉及的專(zhuān)業(yè)工種相對(duì)較少。同時(shí),產(chǎn)品各個(gè)階段的組織相對(duì)連續(xù),產(chǎn)品的目標(biāo)容易得到保證。而工程系統(tǒng)復(fù)雜,它的設(shè)計(jì)對(duì)象包含了許多專(zhuān)業(yè)工程子系統(tǒng),每個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)部又包含了眾多的產(chǎn)品或材料,涉及的專(zhuān)業(yè)多,設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜,需要進(jìn)行系統(tǒng)集成。傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)被分割為若干個(gè)獨(dú)立的專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),彼此之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系,設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)在于滿(mǎn)足建設(shè)功能和質(zhì)量、工期、成本三大目標(biāo)的要求,而工程全壽命期設(shè)計(jì)則要求利用全壽命期的相關(guān)理論,通過(guò)對(duì)建設(shè)功能、專(zhuān)業(yè)技術(shù)、各專(zhuān)業(yè)工程子系統(tǒng)的集成管理,整體優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)工程的全壽命期目標(biāo)。此外,我國(guó)工程全壽命期的各階段相對(duì)獨(dú)立,工程的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行往往由不同的主體負(fù)責(zé)實(shí)施,這些工程實(shí)施主體在各自階段的目標(biāo)各不相同,往往會(huì)影響到工程全壽命期總目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。由此可見(jiàn),工程全壽命期設(shè)計(jì)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程,既要考慮各個(gè)專(zhuān)業(yè)工程子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一,又要考慮各個(gè)全壽命期目標(biāo)之間的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一,還要考慮到各個(gè)階段不同實(shí)施主體之間的博弈。隨著我國(guó)建筑業(yè)的高度細(xì)化分工,工程的參建單位越來(lái)越多,相互間的協(xié)調(diào)越來(lái)越困難,團(tuán)隊(duì)工作顯得尤為重要。團(tuán)隊(duì)工作是進(jìn)行工程全壽命期設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在,包括縱向一體化和橫向一體化兩個(gè)方面,縱向一體化是指通過(guò)項(xiàng)目各階段的整合使參與者能夠緊密地共同工作,通過(guò)工程參與方的合作,實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的整體最優(yōu),可以通過(guò)合同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn),也可以通過(guò)承發(fā)包方式的創(chuàng)新來(lái)實(shí)現(xiàn),如設(shè)計(jì)施工總承包模式等。橫向一體化是指將一個(gè)階段的各個(gè)環(huán)節(jié)工作綜合起來(lái),使各參與方能夠共同工作,保證各個(gè)環(huán)節(jié)全面受控,達(dá)到工程項(xiàng)目的整體最優(yōu)。橫向一體化的實(shí)現(xiàn),離不開(kāi)BIM的支持[6]。具體表現(xiàn)為通過(guò)建立信息技術(shù)平臺(tái),可以使得在工程設(shè)計(jì)初期,各專(zhuān)業(yè)工程子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員可以在這個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行共同設(shè)計(jì),效能分析和碰撞檢驗(yàn),避免不必要的返工,同時(shí)施工人員可以通過(guò)BIM的技術(shù)支持,較早地參與到設(shè)計(jì)過(guò)程,對(duì)設(shè)計(jì)的可施工性提出寶貴意見(jiàn),進(jìn)行及時(shí)的交流與意見(jiàn)反饋。運(yùn)用這種并行設(shè)計(jì)的理念,借助BIM的技術(shù)支持,進(jìn)行工程全壽命期設(shè)計(jì),使設(shè)計(jì)更科學(xué)更高效。
3.3工程外部約束多,全壽命期長(zhǎng)
在制造工業(yè)中,產(chǎn)品生產(chǎn)一般在車(chē)間完成,生產(chǎn)過(guò)程常常是連續(xù)比較平穩(wěn)的,生產(chǎn)過(guò)程控制比較容易,而且產(chǎn)品的全壽命期相對(duì)較短,外部影響較小。而工程是圍繞工程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的,生產(chǎn)過(guò)程是不連續(xù)和不平衡的,而且都是露天作業(yè),質(zhì)量不容易控制,受外部環(huán)境的影響較大,同時(shí)工程的全壽命期相較于工業(yè)產(chǎn)品往往較長(zhǎng),在這個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間歷程,往往會(huì)出現(xiàn)很多的變化,在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行全面的考慮,難度與復(fù)雜性都較高,因而在工程全壽命期設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,設(shè)立應(yīng)急措施以及制定設(shè)計(jì)變更的標(biāo)準(zhǔn)化程序,為建設(shè)階段的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ),同時(shí)還應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍v史文化地域特色,因地制宜地進(jìn)行設(shè)計(jì),確保工程設(shè)計(jì)與外部環(huán)境的協(xié)調(diào)性。工程與環(huán)境的關(guān)系非常密切。在工程設(shè)計(jì)中不僅要考慮環(huán)境因素對(duì)工程規(guī)劃和各個(gè)工程專(zhuān)業(yè)工程設(shè)計(jì)的影響(如抗震設(shè)計(jì)等),還要考慮到工程的設(shè)計(jì)可能會(huì)給環(huán)境帶來(lái)的影響,也就是所謂的工程的環(huán)境代價(jià)。在運(yùn)用價(jià)值工程進(jìn)行工程設(shè)計(jì)方案的評(píng)比決策時(shí),需要從全壽命期的角度考慮工程的成本,尤其需要關(guān)注它的環(huán)境成本,將環(huán)境保護(hù)放在工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵位置上,全面實(shí)現(xiàn)工程的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
3.4工程為訂貨生產(chǎn)
在制造工業(yè)中,產(chǎn)品一般都是批量生產(chǎn),面向眾多用戶(hù)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員往往具有很大的設(shè)計(jì)自,使用和維護(hù)也相對(duì)比較簡(jiǎn)單。而建筑生產(chǎn)的特點(diǎn)則是訂貨生產(chǎn),即工程是在業(yè)主指定的地點(diǎn)“定制”生產(chǎn)的,在這個(gè)過(guò)程中業(yè)主起到了很大的作用。業(yè)主不是簡(jiǎn)單地接收工程,而是參與到工程的決策、設(shè)計(jì)、施工的全過(guò)程中,對(duì)工程進(jìn)行宏觀(guān)控制。工程設(shè)計(jì)作為工程建設(shè)的初始階段,在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須綜合考慮工程建設(shè)相關(guān)方的要求。工程業(yè)主(開(kāi)發(fā)商)作為工程的接收者,必然會(huì)對(duì)工程設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能提出很多要求,工程的直接使用者(購(gòu)房者)作為工程設(shè)計(jì)產(chǎn)品的終端用戶(hù),他們的需求一定程度上反映了市場(chǎng)的導(dǎo)向,也會(huì)影響到工程的設(shè)計(jì)方案與理念。要想在工程建設(shè)領(lǐng)域切實(shí)推行工程全壽命期設(shè)計(jì)的理念,必須加強(qiáng)工程業(yè)主(開(kāi)發(fā)商)和工程的直接使用者(購(gòu)房者)對(duì)全壽命期理念的認(rèn)識(shí),從而通過(guò)供需關(guān)系的影響,將全壽命期設(shè)計(jì)的理念落實(shí)到位。
4小結(jié)
全壽命期理念符合科學(xué)發(fā)展觀(guān)的本質(zhì)要求,將其引入工程的設(shè)計(jì)階段,讓人們從更高的角度和更長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間跨度去看待工程問(wèn)題,有利于提高工程的實(shí)施效率,實(shí)現(xiàn)工程全壽命期的價(jià)值最大化。在全壽命期的理論基礎(chǔ)上,將工程設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行比較,有助于在產(chǎn)品全壽命期設(shè)計(jì)既有實(shí)踐的基礎(chǔ)上,結(jié)合工程的實(shí)際特點(diǎn),更好地在工程建設(shè)領(lǐng)域推行和應(yīng)用工程全壽命期設(shè)計(jì)理論,實(shí)現(xiàn)工程全壽命期的集成目標(biāo)。在我國(guó)推行工程全壽命期設(shè)計(jì),筆者認(rèn)為要從以下幾個(gè)方面努力:首先是政府層面,政府應(yīng)將全壽命期設(shè)計(jì)提升到一個(gè)新的高度,將其列入行業(yè)發(fā)展規(guī)劃之中,制定相應(yīng)的考評(píng)和獎(jiǎng)勵(lì)政策,保障和鼓勵(lì)全壽命期設(shè)計(jì)的實(shí)施。其次是項(xiàng)目各參與方協(xié)同合作與信息共享,借助并行設(shè)計(jì)以及BIM技術(shù)工具,進(jìn)行及時(shí)的互動(dòng)與交流。加強(qiáng)行業(yè)內(nèi)的宣傳力度,提高項(xiàng)目各參與方(尤其是工程業(yè)主和工程直接使用者)對(duì)工程全壽命期的認(rèn)識(shí),切實(shí)保障工程全壽命期設(shè)計(jì)的落實(shí)。最后,通過(guò)工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)和管理專(zhuān)業(yè)的集成創(chuàng)新,推動(dòng)建筑業(yè)向著產(chǎn)業(yè)化和裝配化的方向發(fā)展,為工程全壽命期設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化提供可能。
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關(guān)鍵詞 廢舊設(shè)備;再制造;工藝流程;產(chǎn)品建模
中圖分類(lèi)號(hào):TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2014)14-0004-02
隨著技術(shù)更新?lián)Q代的加快,廢舊設(shè)備報(bào)廢的數(shù)量在逐年增加,如果對(duì)這些報(bào)廢的設(shè)備處理不當(dāng),勢(shì)必將造成大量的資源浪費(fèi),不僅存在安全隱患,而且還會(huì)污染環(huán)境。這也是當(dāng)前面臨的巨大的科技問(wèn)題,我們要如何在當(dāng)前大力倡導(dǎo)綠色環(huán)保的大前提下適當(dāng)?shù)奶幚磉@個(gè)問(wèn)題,就顯得尤為重要了,在產(chǎn)品報(bào)廢后能采用優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、高效的再制造技術(shù)不僅能恢復(fù)產(chǎn)品原技術(shù)性能,而且還能提升設(shè)備性能,實(shí)現(xiàn)廢舊設(shè)備的循環(huán)使用。針對(duì)失效的廢舊產(chǎn)品進(jìn)行再制造,首先要對(duì)其進(jìn)行再制造設(shè)計(jì),使其形成最優(yōu)化的工藝流程。再制造工程的設(shè)計(jì)思想是以廢舊產(chǎn)品的再制造性評(píng)價(jià)、剩余壽命評(píng)估、再制造產(chǎn)品建模為核心研究?jī)?nèi)容。下面將針對(duì)這三個(gè)主要環(huán)節(jié)進(jìn)行一一介紹。
1 廢舊產(chǎn)品的再制造性評(píng)價(jià)
當(dāng)我們?cè)趯?duì)產(chǎn)品進(jìn)行再制造之前,首先必須要做的就是要對(duì)報(bào)廢產(chǎn)品的再制造性進(jìn)行評(píng)價(jià)。那么,何為再制造性評(píng)價(jià)呢?其實(shí)從字面上我們就不難看出,是對(duì)報(bào)廢產(chǎn)品從技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)價(jià)值、對(duì)環(huán)境影響等多方面因素,進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià)。而后,評(píng)估出廢舊產(chǎn)品是否具有判斷可否對(duì)廢舊產(chǎn)品進(jìn)行再制造的前提是其再制造型評(píng)價(jià),也是廢舊產(chǎn)品再制造的評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)。廢舊產(chǎn)品具不具有再制造性要在環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等各種條件下去分析廢舊產(chǎn)品的設(shè)計(jì)架構(gòu)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,得到一個(gè)完全整體的分析之后,才能判斷其是否具有再次通過(guò)修護(hù)或改良的條件。影響再制造性的因素主要包含以下幾個(gè)方面。
1)廢舊產(chǎn)品再制造的技術(shù)性評(píng)價(jià):從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)上分析可拆卸裝配性、可再制造加工性、性能升級(jí)性和再制造后的服役性等,從再制造加工的難易及再制造后的服役性能方面來(lái)評(píng)價(jià)是否有再制造的價(jià)值。這也是對(duì)廢舊產(chǎn)品實(shí)施再造的根本問(wèn)題,首要采取措施的重要環(huán)節(jié)。
2)廢舊產(chǎn)品再制造的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià):從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度分析廢舊產(chǎn)品再制造在經(jīng)濟(jì)上是否合算。一切從經(jīng)濟(jì)適用出發(fā),當(dāng)前的社會(huì)前景就是倡導(dǎo)綠色環(huán)保,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,杜絕鋪張浪費(fèi),那么,我們尤其是要客觀(guān)、準(zhǔn)確地評(píng)估廢舊產(chǎn)品在再制造每一個(gè)階段的生產(chǎn)成本,分析其經(jīng)濟(jì)合理性,這對(duì)制定具體的再制造工藝、降低再制造成本具有特別重要的意義,廢舊產(chǎn)品再造,若成本超過(guò)新產(chǎn)品,那么我們的再造就將失去意義,因而要相當(dāng)?shù)淖⒅仄渲械奈⒚铌P(guān)系。
3)廢舊產(chǎn)品再制造的環(huán)境性評(píng)價(jià):從廢舊產(chǎn)品本身報(bào)廢造成的環(huán)境污染、再制造過(guò)程中可能造成的環(huán)境污染、再制造產(chǎn)品在服役中可能造成的環(huán)境污染等方面綜合考慮,從而評(píng)價(jià)廢舊產(chǎn)品是否具有環(huán)保、節(jié)能、節(jié)材等社會(huì)意義。環(huán)保還是不變的主題,如果在對(duì)廢舊產(chǎn)品實(shí)行再造的過(guò)程中,對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的污染,那么我們的再造工作就失去了其現(xiàn)實(shí)意義。
4)研究建立廢舊產(chǎn)品再制造性概念、評(píng)價(jià)體系、方法、評(píng)價(jià)模型及專(zhuān)家評(píng)價(jià)系統(tǒng)。想實(shí)現(xiàn)理想的再造,那么一切實(shí)施基礎(chǔ)都要以專(zhuān)業(yè)的、科學(xué)性的概念、評(píng)價(jià)體系、方法、評(píng)價(jià)模型以及專(zhuān)家評(píng)估體系,作為基石,從根本上就要樹(shù)立一種嚴(yán)明的操作方案。那么這樣的實(shí)施行為才會(huì)是有效的。
2 廢舊產(chǎn)品的失效機(jī)理、剩余壽命評(píng)估及再制造產(chǎn)品的壽命預(yù)測(cè)
產(chǎn)品服役的環(huán)境行為及失效機(jī)理研究是進(jìn)行廢舊產(chǎn)品的剩余壽命評(píng)估和再造產(chǎn)品壽命預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)理論依據(jù)。產(chǎn)品剩余壽命評(píng)估方法主要建立在零部件失效分析的基礎(chǔ)上,應(yīng)用斷裂力學(xué)、摩擦學(xué)、腐蝕學(xué)、金屬物理等理論建立失效行為的數(shù)學(xué)模型,從宏觀(guān)和微觀(guān)上研究零部件在復(fù)雜的環(huán)境中失效的機(jī)理和損傷的規(guī)律,并與加速試驗(yàn)的結(jié)果相結(jié)合,已建立產(chǎn)品壽命的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng),準(zhǔn)確的估算廢舊產(chǎn)品的剩余壽命、再制造產(chǎn)品的使用壽命及已使用產(chǎn)品的剩余壽命,制定合理的再制造方案,提高產(chǎn)品的使用壽命。其主要研究?jī)?nèi)容包括:
1)創(chuàng)建在自然環(huán)境中廢舊產(chǎn)品中各個(gè)零件受到磨損、腐蝕的多狀態(tài)下的損耗情況的模擬,還有對(duì)各個(gè)零件剩余使用壽命的了解,做出比較正確的判斷。
2)了解廢舊產(chǎn)品各個(gè)零件剩余使用壽命可以根據(jù)其狀態(tài)、磨損程度、腐蝕程度等方面做出一個(gè)比較全面的數(shù)據(jù),再對(duì)比實(shí)際過(guò)程中的得出相對(duì)應(yīng)關(guān)系,進(jìn)行剩余壽命的評(píng)估。
3)一個(gè)產(chǎn)品由全新到廢舊狀態(tài),產(chǎn)品中的各個(gè)零部件呈現(xiàn)出的是不同狀態(tài)的磨損,我們可以研究這個(gè)折舊過(guò)程當(dāng)中各個(gè)零件在特定時(shí)間特定狀態(tài)下的損耗,判斷出折損的規(guī)律這樣對(duì)于我們?cè)诓僮髦锌梢宰龀鰧?duì)剩余壽命的評(píng)斷。
4)將物理知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去,利用顯微器械判斷出產(chǎn)品中零件的大概使用時(shí)間,以便更好的知曉其剩余的作用價(jià)值,做到一個(gè)最大的物盡其用。
5)從多個(gè)層面不同角度分析在不同情況不同形態(tài)下去找出磨損規(guī)律。我們可以從這幾個(gè)方面去入手,比如說(shuō)結(jié)合力學(xué)原因和腐蝕介質(zhì)去尋找零件損耗原理,或者是考慮溫度和應(yīng)力場(chǎng)耦合作用下的零件損耗行徑,多軸載荷作用下零件長(zhǎng)期使用形成磨損行徑,還可以是研究在固/氣/液相互交錯(cuò)的狀態(tài)下觀(guān)察零件的穴蝕、腐蝕、沖蝕的磨損規(guī)律。
6)根據(jù)材料服役環(huán)境及失效特點(diǎn),并參照再制造產(chǎn)品的性能模型,對(duì)預(yù)測(cè)典型再制造產(chǎn)品壽命的方法和技巧進(jìn)行分析和研究,最終形成其壽命評(píng)價(jià)技巧的理論體系。根據(jù)周?chē)h(huán)境對(duì)于產(chǎn)品的影響以及磨損特性,再結(jié)合之前推測(cè)出來(lái)的剩余壽命的數(shù)據(jù)。
3 廢舊產(chǎn)品的再制造建模
廢舊產(chǎn)品零件本身蘊(yùn)含了大量的幾何形貌、擦學(xué)性能、整體強(qiáng)度等信息。而且由于各個(gè)廢舊產(chǎn)品的工作環(huán)境、時(shí)間等眾多影響因素不可能完全相同,所以對(duì)其零件原始幾何、性能參量的獲取并建立幾何及力學(xué)的再制造模型,是進(jìn)行再制造產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)。廢舊產(chǎn)品再制造建模的研究?jī)?nèi)容包括:
1)研究廢舊零件的機(jī)械學(xué)、摩擦學(xué)行為及所喪失的幾何及性能參量。
2)在不能獲取廢舊零件原始幾何尺寸和測(cè)量基準(zhǔn)的情況下,采取接觸式和非接觸式測(cè)量技術(shù),挖掘融化在廢舊產(chǎn)品中的幾何形貌、整體強(qiáng)度等信息,獲取廢舊零件的幾何參量,反求出產(chǎn)品的原始幾何數(shù)據(jù),并建立零件的再制造幾何模型。
3)通過(guò)現(xiàn)代性能測(cè)試技術(shù)和傳感器技術(shù),獲取廢舊零件再制造服役環(huán)境中相關(guān)的工況參數(shù),并利用力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的基礎(chǔ)理論和有限元計(jì)算等手段,結(jié)合環(huán)境分析和失效分析,探討建立基于知識(shí)集信息的原始零件力學(xué)和表面性能模型。
對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō),較好的控制成本大大提升了企業(yè)的長(zhǎng)久性以及競(jìng)爭(zhēng)性。因?yàn)楝F(xiàn)在這個(gè)社會(huì)企業(yè)成敗很大一部分取決于其產(chǎn)品成本的價(jià)格高低。但是控制成本并不意味著求數(shù)量不求質(zhì)量,往往有這種想法的企業(yè)最終的結(jié)果只有一個(gè)―倒閉。怎么樣才能做成又有質(zhì)量成本又低的產(chǎn)品呢,古語(yǔ)說(shuō)的好“人事相宜,人崗匹配”。把一切調(diào)度到最佳狀態(tài),即可以讓企業(yè)從產(chǎn)品中得到利潤(rùn),又可以讓消費(fèi)者滿(mǎn)意。
4 結(jié)束語(yǔ)
廢舊設(shè)備的再制造在如今社會(huì)迅速發(fā)展的狀況下具有非常重大的意義,實(shí)行廢舊材料的建造是一種有效的節(jié)約能源的措施,在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展大前景中,也是我們不可或缺的發(fā)展手段,有效的、科學(xué)的實(shí)施,是對(duì)大自然的一種維護(hù),能夠?yàn)樯鐣?huì)的發(fā)展提供源源不竭的動(dòng)力,做好廢舊材料的再造,為社會(huì)作出貢獻(xiàn),也必將是專(zhuān)業(yè)人才所畢生追求的。
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關(guān)鍵詞:工程設(shè)計(jì)企業(yè);營(yíng)銷(xiāo)特點(diǎn);研究;分析
中圖分類(lèi)號(hào):C29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
工程設(shè)計(jì)企業(yè)作為智力服務(wù)型科技企業(yè),其產(chǎn)品科技含量高,它的服務(wù)過(guò)程是對(duì)知識(shí)的生產(chǎn)、傳播和使用提供服務(wù)。工程設(shè)計(jì)企業(yè)提供的產(chǎn)品不僅僅是設(shè)計(jì)圖紙,還包括相應(yīng)的服務(wù),包括施工全過(guò)程各個(gè)分部分項(xiàng)的驗(yàn)收配合、施工中問(wèn)題的再優(yōu)化以及設(shè)計(jì)回訪(fǎng)等。工程設(shè)計(jì)企業(yè)提供的核心產(chǎn)品是對(duì)業(yè)主需求的滿(mǎn)足。這種產(chǎn)品與社會(huì)中的一般流通商品不大一樣,既不能現(xiàn)場(chǎng)交易又不能重復(fù)生產(chǎn)。他的表現(xiàn)形式通常是為委托方提供知識(shí)和技術(shù)的服務(wù),包含咨詢(xún)報(bào)告、工程規(guī)劃方案、設(shè)計(jì)方案、施工圖紙等。隨著工程設(shè)計(jì)行業(yè)的開(kāi)放度加大,工程設(shè)計(jì)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)愈演愈烈,工程設(shè)計(jì)企業(yè)要深入剖析自己的產(chǎn)品特點(diǎn),制定企業(yè)切合實(shí)際的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)策略和計(jì)劃,完成既定預(yù)期目標(biāo)。
一、品牌營(yíng)銷(xiāo)
品牌營(yíng)銷(xiāo)簡(jiǎn)單的講:就是把企業(yè)的產(chǎn)品特定形象通過(guò)某種手段深刻地映入消費(fèi)者的心中。
品牌是人們對(duì)一個(gè)企業(yè)及其產(chǎn)品、售后服務(wù)、文化價(jià)值的一種評(píng)價(jià)和認(rèn)知,是一種信任。簡(jiǎn)單地講是指消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品及產(chǎn)品系列的認(rèn)知程度。對(duì)于工程設(shè)計(jì)企業(yè)來(lái)講,就是自身綜合實(shí)力水平的體現(xiàn),表征了企業(yè)的整體形象。
波音飛機(jī)、福特汽車(chē)你會(huì)聯(lián)想到美國(guó),奔馳、寶馬你會(huì)聯(lián)想到德國(guó),看到松下的相機(jī),索尼的電氣你會(huì)想到日本,看到了萬(wàn)里長(zhǎng)城,你就會(huì)知道那是中國(guó)。無(wú)疑,一個(gè)知名的品牌會(huì)大大提升國(guó)家的形象。同樣,一個(gè)知名的品牌對(duì)一個(gè)地方的經(jīng)濟(jì)推動(dòng)作用也是相當(dāng)明顯的,例如少林寺這個(gè)品牌創(chuàng)造了登封市的在全國(guó)的影響力,支持者該市旅游業(yè)的發(fā)展。
一個(gè)好的、優(yōu)秀的品牌不會(huì)是輕而易舉、一朝一夕就能夠成功的,對(duì)于工程設(shè)計(jì)企業(yè)來(lái)講,他需要幾代人的精心打造,逐漸的才在社會(huì)上樹(shù)立起來(lái)的。機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司是一家從事工業(yè)工程、民用工程、市政與環(huán)境工程的咨詢(xún)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、項(xiàng)目管理和總承包的國(guó)家大型綜合甲級(jí)設(shè)計(jì)院。建院60多年來(lái),立足本地,服務(wù)全國(guó),面向世界。項(xiàng)目遍及全國(guó)各地(不含港澳臺(tái)地區(qū)),特別是在機(jī)床工具、風(fēng)電機(jī)械、煙草工程等行業(yè)的工程設(shè)計(jì)得到了業(yè)主方一致的高度評(píng)價(jià),美譽(yù)度、知名度較高。這些實(shí)實(shí)在在的業(yè)績(jī),均是在長(zhǎng)期的實(shí)踐中打造的,使機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司這個(gè)品牌的無(wú)形資產(chǎn)大大提高。
品牌的價(jià)值綜合體現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)企業(yè)的人才優(yōu)勢(shì)、信譽(yù)優(yōu)勢(shì)、質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和服務(wù)水平等多方面因素,這些因素綜合體現(xiàn)了企業(yè)的整體實(shí)力和水平,因此,品牌的價(jià)值和作用至關(guān)重要。
二、技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)
工程設(shè)計(jì)企業(yè)作為知識(shí)密集型的服務(wù)企業(yè),自身的技術(shù)水平必須過(guò)硬,俗語(yǔ)有云:沒(méi)有金剛鉆別攬瓷器活。技術(shù)水平的高低直接影響到工程設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)量。一個(gè)合理的設(shè)計(jì)方案,最優(yōu)化的施工圖設(shè)計(jì),最完備的后期服務(wù)配合,這些是業(yè)主方能夠選擇將設(shè)計(jì)工作委托與你的最重要的因素,因此,技術(shù)至關(guān)重要。
技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)創(chuàng)造者是人,只有有了高素質(zhì)、高水平的人才,才有可能設(shè)計(jì)出高水平、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的好的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目。在面對(duì)業(yè)主方或者甲方時(shí),給業(yè)主方或者甲方最直接的感受就是專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員,他們的學(xué)歷、學(xué)術(shù)水平、職稱(chēng)、承擔(dān)過(guò)的業(yè)績(jī)、以及獲過(guò)的獎(jiǎng)項(xiàng)等。因此說(shuō)工程設(shè)計(jì)企業(yè)人才是根本。
除了人才外,工程設(shè)計(jì)企業(yè)的技術(shù)裝備水平也是向業(yè)主客戶(hù)展示自身實(shí)力不可忽略的重要因素??蛻?hù)或業(yè)主方還有可能會(huì)對(duì)企業(yè)進(jìn)行考察?;▓@式的辦公環(huán)境,高檔大氣的裝修風(fēng)格,寬敞明亮的辦公室以及計(jì)算機(jī)、彩色繪圖儀、工程掃描儀、工程復(fù)印機(jī)等工程設(shè)備都會(huì)給甲方一種最直接的震撼和說(shuō)服力。
工程設(shè)計(jì)企業(yè)要迅速占領(lǐng)市場(chǎng),關(guān)鍵要突出技術(shù)創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),資源消耗和能源短缺成了制約我國(guó)可持續(xù)發(fā)展、危及國(guó)家安全和現(xiàn)代化進(jìn)程的重大問(wèn)題。綠色建筑的概念應(yīng)運(yùn)而生。他在節(jié)能、減少環(huán)境污染和二氧化碳的排放基礎(chǔ)上還要滿(mǎn)足人們使用上的要求。這就要求工程設(shè)計(jì)企業(yè)要在設(shè)計(jì)上有創(chuàng)新思想,積極采用新技術(shù)、新工藝、新材料。對(duì)于業(yè)主或客戶(hù)來(lái)說(shuō),技術(shù)上的創(chuàng)新也許就需要前期的投入會(huì)加大,但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看,這些投入還是相當(dāng)值得的。如機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司精心設(shè)計(jì)的阿爾斯通水電設(shè)備(中國(guó))有限公司的屋頂太陽(yáng)能發(fā)電的一期工程,就將綠色建筑的理念貫穿到工程設(shè)計(jì)中去。該項(xiàng)目位于天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū),年發(fā)電量可達(dá)50萬(wàn)千瓦時(shí),并可年減排二氧化碳約500噸。該項(xiàng)目入選國(guó)家“金太陽(yáng)”示范工程,使企業(yè)本身和設(shè)計(jì)單位獲得了雙贏(yíng),行業(yè)知名度大大提升。可見(jiàn),技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的新契機(jī)。
三、質(zhì)量營(yíng)銷(xiāo)
通過(guò)有關(guān)設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)據(jù)并結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)得出,在質(zhì)量問(wèn)題中絕大部分原因是質(zhì)量意識(shí)的問(wèn)題、是認(rèn)真不認(rèn)真的問(wèn)題。如前期的設(shè)計(jì)資料收集不全、方案考慮不細(xì),工作深度不夠都將直接影響到工程產(chǎn)品施工工期加長(zhǎng)、施工困難、投資的增多等。
工程設(shè)計(jì)人員要樹(shù)立起質(zhì)量意識(shí),遵循“百年大計(jì)、質(zhì)量第一”的方針,教育員工要有強(qiáng)烈的責(zé)任心和事業(yè)心,要無(wú)條件服從質(zhì)量第一的原則。要取得高質(zhì)量的設(shè)計(jì)成果———設(shè)計(jì)藍(lán)圖,就需要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘,加強(qiáng)前期設(shè)計(jì)資料的收集和設(shè)計(jì)成果的審核;設(shè)計(jì)文件達(dá)到應(yīng)有的設(shè)計(jì)深度,設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選,不遷就或者迎合不合理的要求;建立健全質(zhì)量管理保證體系,全面推進(jìn)ISO9001:2008的質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn),層層把關(guān),確保工程設(shè)計(jì)成果質(zhì)量。
四、關(guān)系營(yíng)銷(xiāo)
關(guān)系營(yíng)銷(xiāo)是把營(yíng)銷(xiāo)活動(dòng)看成是一個(gè)企業(yè)與消費(fèi)者、供應(yīng)商、分銷(xiāo)商、競(jìng)爭(zhēng)者、政府機(jī)構(gòu)及其他公眾發(fā)生互動(dòng)作用的過(guò)程,其核心是建立和發(fā)展與這些公眾的良好關(guān)系。工程設(shè)計(jì)企業(yè)雖是以提供工程知識(shí)、技術(shù)服務(wù)的企業(yè),但關(guān)系營(yíng)銷(xiāo)同樣十分重要。這種關(guān)系主要是指工程設(shè)計(jì)企業(yè)和委托方、競(jìng)爭(zhēng)者、員工之間的關(guān)系。那么如何保持工程設(shè)計(jì)企業(yè)與委托方之間的關(guān)系呢?首先要為客戶(hù)提供滿(mǎn)意的工程設(shè)計(jì)成果,產(chǎn)品是鏈接企業(yè)和客戶(hù)的核心。工程設(shè)計(jì)企業(yè)在與委托方簽訂設(shè)計(jì)合同后,要充分與業(yè)主溝通,把握業(yè)主的整體思路,在滿(mǎn)足國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的前提下,盡最大可能滿(mǎn)足業(yè)主的需求;其次健全服務(wù)體系,工程設(shè)計(jì)成果的提交并不意味著工程設(shè)計(jì)的結(jié)束,相反,這恰恰是一個(gè)新的開(kāi)始。工程設(shè)計(jì)企業(yè)的后續(xù)服務(wù)以及技術(shù)交底,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和配合,對(duì)已完成的項(xiàng)目進(jìn)行回訪(fǎng),征求意見(jiàn),為接下來(lái)的工程設(shè)計(jì)提供借鑒和指導(dǎo)意義;最后,提升與客戶(hù)的關(guān)系,對(duì)于有長(zhǎng)期業(yè)務(wù)往來(lái)的客戶(hù)需要定期的進(jìn)行溝通、回訪(fǎng),推動(dòng)客戶(hù)滿(mǎn)意度的提高,客戶(hù)滿(mǎn)意度的提高會(huì)增加企業(yè)與客戶(hù)的關(guān)系強(qiáng)度,最終實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)企業(yè)和業(yè)主方的雙贏(yíng)。在與競(jìng)爭(zhēng)者的關(guān)系中若雙方能夠合作,可使合作各方獲得更多的利益,也避免了兩敗俱傷的局面。與競(jìng)爭(zhēng)者之間的合作可以是雙方共同組成聯(lián)合體進(jìn)行投標(biāo)、可以進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),最終使雙方獲得更多的優(yōu)勢(shì)和利益。工程設(shè)計(jì)企業(yè)與員工的關(guān)系并不僅僅是雇傭與被雇傭的關(guān)系。要把員工當(dāng)成客戶(hù)好好關(guān)心,建立積極的獎(jiǎng)懲制度,調(diào)動(dòng)員工的積極性。
結(jié)束語(yǔ):在當(dāng)前日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,工程設(shè)計(jì)企業(yè)要根據(jù)自身的特點(diǎn),使用品牌營(yíng)銷(xiāo)、技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)、質(zhì)量營(yíng)銷(xiāo)、關(guān)系營(yíng)銷(xiāo)等策略,最終獲得更多的優(yōu)勢(shì)和地位,使企業(yè)得到可持續(xù)的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】設(shè)計(jì) 建立模型 映射 概念設(shè)計(jì) 集合
一、引言
目前國(guó)際上關(guān)于設(shè)計(jì)問(wèn)題研究存在若干個(gè)大的流派。前蘇聯(lián)Altshuller G S等人提出的TRIZ理論在提供探索發(fā)明新產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展方向的思路上已有一定程度的普及;美國(guó)Nam P Sun等提出的AD(Axiomatic Design)理論的基本邏輯體系的發(fā)展與TRIZ有一定的近似,但遠(yuǎn)未達(dá)到一種自成體系的程度,也未能達(dá)到可供構(gòu)造技術(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)的程度;日本東京大學(xué)人造物工程中心(RACFE)的Tetsu Tomiyama等提出的GDT(General Design Theory)理論利用現(xiàn)代信息理論的面向?qū)ο蠓椒ǎ诜治霰磉_(dá)設(shè)計(jì)過(guò)程的開(kāi)展上較之深入了一步,而德國(guó)學(xué)者提出的UDT(Universal Design Theory)理論則比較重視它的可實(shí)用化的基礎(chǔ)方面的探索。
二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程模型
三、產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)模型
概念產(chǎn)品是企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)及用戶(hù)的需要,對(duì)產(chǎn)品的市場(chǎng)可競(jìng)爭(zhēng)性、可生產(chǎn)性、經(jīng)濟(jì)性及主要尺寸、形狀、功能描述。通常伴隨一系列說(shuō)明書(shū)、競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)品分析、項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)理由等。概念設(shè)計(jì)是由分析用戶(hù)需求到生成概念產(chǎn)品的過(guò)程。
傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)基本上是為了把設(shè)計(jì)人員頭腦中已有的、基本成型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案借助CAD系統(tǒng)表達(dá)出來(lái),提高了工廠(chǎng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段的生產(chǎn)效率與質(zhì)量,“而決定著產(chǎn)品最終價(jià)值80%以上的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段,……,目前尚沒(méi)有任何CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以提供設(shè)計(jì)支持”?!岸敿?xì)設(shè)計(jì)階段很難或不能糾正概念設(shè)計(jì)階段的缺陷”。它嚴(yán)重影響了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā),以及選擇新產(chǎn)品方案的決策效率,所以需要一種可支持創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的新CAD系統(tǒng),適應(yīng)日益加快的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)要求。因而開(kāi)發(fā)一種符合人類(lèi)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一般思維過(guò)程的、支持產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)及決策的、高效率的CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)成為一種必然的趨勢(shì)。當(dāng)前,“概念設(shè)計(jì)日益引起人們的廣泛關(guān)注和重視”。
產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要、最復(fù)雜,同時(shí)又是最活躍、最富于創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)階段。一般情況下,設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行創(chuàng)造性思維的過(guò)程中,總是在已有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的基礎(chǔ)上,根據(jù)用戶(hù)的產(chǎn)品需求,按照一定的、有規(guī)律的設(shè)計(jì)步驟和流程,再結(jié)合貫穿始終的想象力與靈感,從而設(shè)計(jì)出符合用戶(hù)需要的概念產(chǎn)品方案。在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)過(guò)程中,自由度是整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中最大的。因?yàn)樽杂啥却?,?duì)設(shè)計(jì)人員的約束也相對(duì)較少,不確定因素多,創(chuàng)新的空間大,設(shè)計(jì)的知識(shí)相應(yīng)也較少,是最可能發(fā)揮創(chuàng) 造力的時(shí)候。
四、結(jié)論
產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程建模是為了將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中最前端的、最有創(chuàng)造性?xún)r(jià)值的、又最不確定的設(shè)計(jì)過(guò)程加以模型化、規(guī)律化,從而為產(chǎn)品設(shè)計(jì)者提供一套產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程的計(jì)算機(jī)軟件支持工具,并最終為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的一體化集成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
根據(jù)目前設(shè)計(jì)理論,計(jì)算機(jī)技術(shù)以及相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,可以認(rèn)為:基于計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)仍然屬于一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。也就是說(shuō),產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)目前仍然將主要是處理人腦進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中,那些相對(duì)有規(guī)律的設(shè)計(jì)工作(步驟和流程),它的創(chuàng)造性主要體現(xiàn)在依據(jù)規(guī)則和知識(shí)庫(kù)對(duì)問(wèn)題分析和解決的全面性、高效率性等方面。
參考文獻(xiàn):
[1]曹樹(shù)坤,黃克正.機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)過(guò)程的數(shù)字化研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì),2003,(12).
[關(guān)鍵詞]數(shù)字樣機(jī)技術(shù),工程設(shè)計(jì),應(yīng)用研究
中圖分類(lèi)號(hào):TB21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)15-0382-01
一、前言
數(shù)字樣機(jī)技術(shù)是使用數(shù)字代替實(shí)物進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)的技術(shù)。使用數(shù)字樣機(jī)能夠快速靈活的進(jìn)行設(shè)計(jì),而且更加有真實(shí)感。并且能夠縮短研發(fā)周期,降低成本。
二、虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念
虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種通過(guò)綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中先進(jìn)的建模、信息管理和多領(lǐng)域仿真等對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析的方法。利用虛擬樣機(jī)技術(shù)建立產(chǎn)品計(jì)算機(jī)模型,對(duì)模型進(jìn)行仿真分析,根據(jù)分析結(jié)果指導(dǎo)產(chǎn)品的后續(xù)研發(fā)以及產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì);同時(shí)可以分析機(jī)械產(chǎn)品在不同應(yīng)用環(huán)境下的整體性能,進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。
在以往的機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中,對(duì)方案進(jìn)行論證、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)、后續(xù)的細(xì)節(jié)進(jìn)一步修正或改進(jìn)設(shè)計(jì)等一系列流程總是在不斷的循環(huán)討論當(dāng)中。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否合理、可行,功能能否實(shí)現(xiàn),還需要對(duì)物理樣機(jī)進(jìn)行多次的測(cè)試實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,再對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn),同時(shí)再次制造或改進(jìn)物理樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)中應(yīng)用數(shù)字化的虛擬樣機(jī)技術(shù)改變了產(chǎn)品設(shè)計(jì)樣機(jī)建造測(cè)試評(píng)估反饋設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程,避免了物理樣機(jī)的生產(chǎn)及其修改加工,節(jié)約了設(shè)計(jì)研發(fā)成本。通過(guò)數(shù)字化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù),可迅速縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,同時(shí)也有利于不同設(shè)計(jì)工作的協(xié)同進(jìn)行。
三、虛擬樣機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)
機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷的循環(huán)過(guò)程。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案是否合理,需要制造樣機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試,但設(shè)計(jì)過(guò)程中往往需要對(duì)設(shè)計(jì)及樣機(jī)進(jìn)行多次改進(jìn),才能獲得符合要求的設(shè)計(jì)方案,這種設(shè)計(jì)方法往往耗時(shí)、耗力、耗物。
利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行的設(shè)計(jì)研發(fā)是一個(gè)并行的過(guò)程。通過(guò)對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行如有限元、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等仿真分析,對(duì)仿真結(jié)果比較,最終確定一個(gè)最優(yōu)化的方案,產(chǎn)品研發(fā)周期短,研發(fā)成本低,有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
1、全新的研發(fā)模式
傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)是一個(gè)串行的過(guò)程,而采用虛擬樣機(jī)技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品不同設(shè)計(jì)工作的同時(shí)進(jìn)行,通過(guò)仿真得到產(chǎn)品在不同使用環(huán)境下的動(dòng)態(tài)響應(yīng),進(jìn)而評(píng)價(jià)不同設(shè)計(jì)方案可行性。
2、產(chǎn)品研發(fā)周期短、成本低、質(zhì)量高
基于虛擬仿真平臺(tái)建立初步設(shè)計(jì)完成后的產(chǎn)品模型,對(duì)所建模型進(jìn)行多次仿真試驗(yàn),這樣省去了樣機(jī)的制作時(shí)間,縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期,同時(shí)也能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。
3、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的重要手段
企業(yè)間可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各自的產(chǎn)品的信息進(jìn)行傳遞,以便雙方就一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息進(jìn)行交流,同時(shí)可以就設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行討論,實(shí)現(xiàn)了不同時(shí)間、地點(diǎn)、人員對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的進(jìn)行。
4、支持產(chǎn)品的全方位測(cè)試、分析與評(píng)估
利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品在不同應(yīng)用環(huán)境下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行仿真,根據(jù)結(jié)果對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,得到產(chǎn)品全方位的測(cè)試結(jié)果,有利于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全方位的分析和評(píng)估。
四、應(yīng)用現(xiàn)狀
數(shù)字樣機(jī)技術(shù)在一些工程設(shè)計(jì)與制造技術(shù)較發(fā)達(dá)國(guó)家,如美國(guó)、德國(guó)、日本等已得到廣泛的應(yīng)用,應(yīng)用領(lǐng)域從汽車(chē)制造業(yè)、航空航天業(yè)、國(guó)防工業(yè)到人機(jī)工程學(xué)、醫(yī)學(xué)以及工程咨詢(xún)等很多方面。所涉及的產(chǎn)品從龐大的卡車(chē)到照相機(jī)的快門(mén)、火箭到輪船的錨鏈。在各個(gè)領(lǐng)域里,針對(duì)各種產(chǎn)品,數(shù)字樣機(jī)技術(shù)都為用戶(hù)節(jié)約了開(kāi)支、時(shí)間并提供了滿(mǎn)意的設(shè)計(jì)方案。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),基于數(shù)字樣機(jī)軟件,借助VR外設(shè)工具可對(duì)產(chǎn)品的不同層面(零部件級(jí)、組件級(jí)、系統(tǒng)級(jí))進(jìn)行數(shù)字化樣機(jī)裝配和維護(hù),實(shí)現(xiàn)具有沉浸感的產(chǎn)品裝配與維護(hù),對(duì)產(chǎn)品裝配性能、裝配工藝性和維護(hù)性進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化,在設(shè)計(jì)階段驗(yàn)證產(chǎn)品的裝配和維護(hù)性能。如在寶馬汽車(chē)公司,虛擬裝配被用于驗(yàn)證整車(chē)裝配,在整車(chē)總計(jì)806個(gè)裝配操作中,有494個(gè)操作得到評(píng)估,并且據(jù)此制定了標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)程。該公司為車(chē)門(mén)的裝配操作設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬裝配系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠識(shí)別語(yǔ)言輸入,完成相應(yīng)的操作,當(dāng)發(fā)生干涉碰撞時(shí),能夠發(fā)出聲音報(bào)警。
洛克希德馬丁在戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)F-16項(xiàng)目研究中,為了解決F-16維護(hù)性和人因?qū)W方面的技術(shù)問(wèn)題,公司經(jīng)過(guò)多次論證,淘汰了基于金屬實(shí)物模型方案,轉(zhuǎn)而利用數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行維護(hù)性和人因?qū)W設(shè)計(jì)評(píng)估與驗(yàn)證,從經(jīng)濟(jì)角度看,飛機(jī)裝置的一次重新設(shè)計(jì)和樣式翻新所
需要的金屬模型的造價(jià)就會(huì)超出一個(gè)虛擬維修系統(tǒng)的費(fèi)用。虛擬維護(hù)的其他優(yōu)勢(shì)還在于它比金屬模型更能夠縮短研制進(jìn)度。利用金屬模型的時(shí)候,設(shè)計(jì)組對(duì)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)審查的準(zhǔn)備工作要花費(fèi)數(shù)周時(shí)間;而利用虛擬維護(hù)系統(tǒng),在幾天內(nèi)就可以將模型轉(zhuǎn)換成虛擬維修模型,在一周內(nèi)就可以將詳細(xì)的分析結(jié)果返回到設(shè)計(jì)組。通過(guò)利用數(shù)字樣機(jī)技術(shù),極大地改善了維修性設(shè)計(jì)技術(shù)手段,該公司提出在以后的飛機(jī)維修性設(shè)計(jì)與分析中要廣泛采用數(shù)字樣機(jī)技術(shù)。
五、虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用
產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程包含結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)有限元分析、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)作業(yè)過(guò)程模擬、系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性評(píng)價(jià)、系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)及冗余設(shè)計(jì)等。該設(shè)計(jì)過(guò)程在設(shè)計(jì)初期就充分考慮結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的相互耦合作用,并進(jìn)行產(chǎn)品作業(yè)全過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬,預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能、壽命及可靠性,從而縮短了開(kāi)發(fā)周期,降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。
1.虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件
比較有影響的有美國(guó)MSC公司的ADAMS、比利時(shí)LMS公司的DADS以及德國(guó)航天局的SIMPACK。ADAMS占據(jù)市場(chǎng)50%以上份額。其他軟件還有:WorkingModel、Flow3D、IDEAS、Phoenics、ANSYS和Pamcrash。ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisMechanicalSystem)軟件是美國(guó)MDI公司(現(xiàn)已并入MSC公司)開(kāi)發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件,是目前世界上最具權(quán)威的,使用最廣的機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析軟件。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。包括ADAMS/ViewADAMS/Solver及其他擴(kuò)展模塊
2.虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械系統(tǒng)中有三種不同性質(zhì)的分析
(1)機(jī)械系統(tǒng)的靜力學(xué)分析:剛性系統(tǒng)。(2)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析:主要涉及系統(tǒng)及其構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析。當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度=0時(shí),進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。(3)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析:主要涉及由外力作用引起的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析
當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度>0時(shí),進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。主要有基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)可靠性分析技術(shù):基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)虛擬樣機(jī)制造技術(shù);基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化技術(shù);基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)機(jī)構(gòu)優(yōu)化分析技術(shù)(如多連桿桿系分析);運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)設(shè)備故障分析技術(shù);下面就我們機(jī)械壓力機(jī)的曲柄連桿結(jié)構(gòu)用虛擬樣機(jī)如果處理來(lái)舉例一下:
六、結(jié)束語(yǔ)
數(shù)字樣機(jī)技術(shù)是使用數(shù)字代替實(shí)物進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)的技術(shù),被廣泛的應(yīng)用。使用數(shù)字樣機(jī)能夠快速靈活的驚醒設(shè)計(jì),而且更加有真實(shí)感。并且能夠說(shuō)短研發(fā)周期,降低成本。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉國(guó)昌,韓虎.基于A(yíng)DAMS協(xié)同仿真技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2010(6):38-40.
Abstract: Product design and development quality is the core competitiveness of enterprises. Product design determines the innate quality, and design determines the cost of products. Product design and development phase is the best prevention stage of the process operations, therefore, companies should pay special attention to design and development phase, using the best design programs to produce customer and business double satisfactory product.
關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā);先天質(zhì)量;預(yù)防措施;最佳設(shè)計(jì)方案
Key words:design and development;innate quality;preventive measures;the best design program
中圖分類(lèi)號(hào):F274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)23-0054-01
0引言
產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)在整個(gè)設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中起著十分重要的作用。
首先弄清設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的概念。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)概念是:將顧客、法規(guī)等要求轉(zhuǎn)換為規(guī)定的產(chǎn)品圖樣及質(zhì)量特性和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程規(guī)范的一組過(guò)程。這里包括將產(chǎn)品的要求轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)要求,并確定實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的原理方案、結(jié)構(gòu)方案、參數(shù)及容差的過(guò)程,即全部產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程。
在整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)周期中,設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的影響是及其深遠(yuǎn)的,不僅會(huì)影響設(shè)計(jì)階段本身的結(jié)果,而且會(huì)對(duì)后續(xù)的加工、裝配、使用、銷(xiāo)售和服務(wù)帶來(lái)巨大的影響,企業(yè)在貫徹ISO9000標(biāo)準(zhǔn)中,特別是在貫徹ISO9001標(biāo)準(zhǔn)時(shí),在整個(gè)質(zhì)量體系要求的20個(gè)要素中,要算“設(shè)計(jì)控制“這個(gè)要素的工作量最大,幾乎要占貫徹ISO9001標(biāo)準(zhǔn)的20%以上。從中,也不難知道設(shè)計(jì)控制在質(zhì)量管理中的地位和重要性。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的作用如下。
1企業(yè)經(jīng)營(yíng)的核心
產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)水平的高低,直接關(guān)系著企業(yè)的發(fā)展前途和命運(yùn)。生產(chǎn)的設(shè)備所呈現(xiàn)的技術(shù)水平、質(zhì)量水平、生產(chǎn)效率及利潤(rùn),首先取決于產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。特別是對(duì)于工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō),其成敗關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)階段。由此可見(jiàn),設(shè)計(jì)在企業(yè)發(fā)展中有著舉足輕重的地位。產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞,直接關(guān)系到產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
2產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量決定了產(chǎn)品“先天質(zhì)量”
產(chǎn)品生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程包括:設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、安裝和服務(wù)。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)在產(chǎn)品質(zhì)量形成過(guò)程中,處于最初階段。最終產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣、能否滿(mǎn)足顧客需求首先取決于設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的質(zhì)量。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)包括市場(chǎng)調(diào)研、研究和開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制定規(guī)范、試驗(yàn)驗(yàn)證、審核確認(rèn)等環(huán)節(jié),是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新?lián)Q代,提高產(chǎn)品質(zhì)量水平的前提。究其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響,按美國(guó)著名的質(zhì)量管理專(zhuān)家朱蘭的理論,約有80%左右的質(zhì)量問(wèn)題是可以在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)并予以消除。產(chǎn)品質(zhì)量(包括內(nèi)在質(zhì)量和外觀(guān)質(zhì)量)“先天不足”必然導(dǎo)致“后患無(wú)窮”,不僅會(huì)影響到產(chǎn)品本身質(zhì)量,還會(huì)直接影響到生產(chǎn)管理秩序和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此,設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中的質(zhì)量管理,應(yīng)是質(zhì)量管理的起點(diǎn),是質(zhì)量管理體系在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的首要一環(huán)。對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段嚴(yán)格加以控制,把質(zhì)量問(wèn)題的隱患盡可能在設(shè)計(jì)階段就加以排除,確實(shí)是解決產(chǎn)品先天不足的上上策,是產(chǎn)品順利生產(chǎn)、熱銷(xiāo)的關(guān)鍵,是企業(yè)”質(zhì)量求效益”的有力保證,同時(shí)也是“預(yù)防為主,不斷改進(jìn)“的現(xiàn)代質(zhì)量管理思想的體現(xiàn)。雖然在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中,通過(guò)周密策劃、嚴(yán)格控制力求避免“先天不足”,但實(shí)際上,對(duì)于一些超出現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品,技術(shù)上難度大的產(chǎn)品,一時(shí)不能完全控制住的現(xiàn)象是相當(dāng)多的。這就要求設(shè)計(jì)相關(guān)人員及時(shí)研究產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與客戶(hù)要求的差異,研究本企業(yè)與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的差異,及時(shí)修訂標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,以最大限度地滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。
3產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)決定產(chǎn)品的成本
據(jù)統(tǒng)計(jì),產(chǎn)品成本的70%~80%取決于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。對(duì)于工程項(xiàng)目和大量生產(chǎn)的產(chǎn)品來(lái)說(shuō),真可謂“設(shè)計(jì)一條線(xiàn),落筆千萬(wàn)金”。設(shè)計(jì)所采用的原理方案簡(jiǎn)易與復(fù)雜;結(jié)構(gòu)的合理性;標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化水平;容差的合理確定;能耗、材耗水平;材料價(jià)值及其利用率等都直接影響著產(chǎn)品成本。設(shè)計(jì)過(guò)程中,既不能一味的追求質(zhì)量而不考慮成本,也不能只考慮節(jié)約成本而不考慮質(zhì)量,這都是客戶(hù)所不希望和接受的。這就要求設(shè)計(jì)人員不斷研究質(zhì)量水平與成本水平之間的關(guān)系,尋求最佳折衷方案,以滿(mǎn)足質(zhì)量要求的低成本滿(mǎn)足客戶(hù)的需求,達(dá)到雙贏(yíng)的效果。
4優(yōu)良產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)是最重要的預(yù)防措施
產(chǎn)品質(zhì)量的好壞,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)是關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷越早越好,問(wèn)題發(fā)現(xiàn)的越早付出的代價(jià)越小;問(wèn)題發(fā)現(xiàn)的越晚付出的代價(jià)越大。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的預(yù)防是最經(jīng)濟(jì)、最有效的預(yù)防。然而,要做好這種預(yù)防除了豐富的經(jīng)驗(yàn)之外,尚需全面開(kāi)展FMEA(失效模式及影響分析)活動(dòng)。特別是采用新的原理、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝時(shí),應(yīng)經(jīng)過(guò)充分的驗(yàn)證和試驗(yàn),需要格外慎重,做到萬(wàn)無(wú)一失。
為了得到優(yōu)良的產(chǎn)品設(shè)計(jì),得到最優(yōu)方案是關(guān)鍵。如何得到最佳設(shè)計(jì)方案呢?這就要求從以下幾方面著手進(jìn)行。首先要加強(qiáng)設(shè)計(jì)的評(píng)審工作。設(shè)計(jì)評(píng)審是設(shè)計(jì)控制過(guò)程的一部分,是設(shè)計(jì)控制的一個(gè)重要手段,是為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)中存在的缺陷與不足,設(shè)計(jì)評(píng)審是早期預(yù)防系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。實(shí)踐證明,現(xiàn)代產(chǎn)品發(fā)生的故障中,最嚴(yán)重的缺陷往往都產(chǎn)生于設(shè)計(jì)本身造成的先天不足。為了盡可能地把設(shè)計(jì)缺陷消除在設(shè)計(jì)過(guò)程之中,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,必須運(yùn)用設(shè)計(jì)評(píng)審這樣一種有效的控制手段,以利于及早采取糾正和改進(jìn)措施。設(shè)計(jì)評(píng)審可以在設(shè)計(jì)過(guò)程的任何階段進(jìn)行,在任何情況下該過(guò)程完成后都應(yīng)進(jìn)行。在設(shè)計(jì)的適當(dāng)階段,約有計(jì)劃地對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行正式地評(píng)審,并形成文件。每次設(shè)計(jì)評(píng)審的參加者應(yīng)包括與被評(píng)審的設(shè)計(jì)階段有關(guān)的所有職能部門(mén)的代表,需要時(shí)也應(yīng)包括其他專(zhuān)家。這些評(píng)審記錄應(yīng)予以保存。
總之,產(chǎn)品設(shè)計(jì)的作用是相當(dāng)重要的,這里只簡(jiǎn)單的闡述了幾個(gè)方面。實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)足客戶(hù)要求的設(shè)計(jì)方案不是唯一的,如何獲得最佳設(shè)計(jì)方案是關(guān)鍵。最佳設(shè)計(jì)方案要從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度綜合考慮,以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)??梢砸贸墒斓姆椒▉?lái)優(yōu)化各種參數(shù)和容差,發(fā)揮集體智慧、團(tuán)隊(duì)精神以及專(zhuān)家系統(tǒng)的建立來(lái)解決原理方案和結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)問(wèn)題。設(shè)計(jì)優(yōu)化可以在滿(mǎn)足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下,努力提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低產(chǎn)品成本,從而達(dá)到客戶(hù)與企業(yè)雙贏(yíng)的最佳效果。
參考文獻(xiàn):
逆向工程設(shè)計(jì)技術(shù)在汽車(chē)、動(dòng)力機(jī)械等零部件設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用.本文以某典型汽車(chē)零部件產(chǎn)品逆向重建的設(shè)計(jì)流程為例,介紹了逆向工程技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用,通過(guò)優(yōu)化逆向工程方案設(shè)計(jì),獲得了令人滿(mǎn)意的設(shè)計(jì)效果,為有效應(yīng)用逆向工程技術(shù)提供理論依據(jù),具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值.
關(guān)鍵詞:
逆向工程;CAD軟件;汽車(chē)工業(yè);產(chǎn)品設(shè)計(jì)
在現(xiàn)代的企業(yè)中機(jī)械設(shè)備等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及加工制造,要求越來(lái)越精巧,尤其汽車(chē)、動(dòng)力機(jī)械等設(shè)備的外形結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜,設(shè)計(jì)過(guò)程則要求愈來(lái)愈精細(xì),同時(shí)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求機(jī)械設(shè)備的性能指標(biāo)要大幅度提高,而通過(guò)先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和手段可以有效地提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)水平.利用先進(jìn)的CAD及逆向工程設(shè)計(jì)分析方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與分析等成果,來(lái)指導(dǎo)加工制造已經(jīng)成為當(dāng)前產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì).本文主要結(jié)合汽車(chē)零部件的逆向工程設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究與探討.
1逆向工程技術(shù)
逆向工程是以設(shè)計(jì)方法學(xué)為指導(dǎo),以現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法、技術(shù)為基礎(chǔ),運(yùn)用各種專(zhuān)業(yè)人員的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和創(chuàng)新思維,對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行解剖、深化和再創(chuàng)造.逆向工程通過(guò)應(yīng)用一定的測(cè)量手段對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)三維幾何建模方法重構(gòu)實(shí)物的CAD模型的過(guò)程[1-2].逆向工程設(shè)計(jì)的原理是用許多細(xì)小的空間三角形來(lái)逼近還原CAD實(shí)體模型,通常采用NURBS曲面片擬合出NURBS曲面模型,簡(jiǎn)單介紹了曲面重建的策略[3]。逆向工程在汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用,著眼于實(shí)際問(wèn)題就是在汽車(chē)設(shè)計(jì)中怎樣進(jìn)行實(shí)物測(cè)量和逆向建模,所使用的CAD設(shè)計(jì)工具主要是UG和CAT-IA,利用現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法和手段,根據(jù)零部件的自身特點(diǎn),建立起與原模型相近的模型[1].目前這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法及相關(guān)軟件大大提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量,縮短設(shè)計(jì)周期,在許多方面為企業(yè)保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保證.
2逆向工程設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)采集
逆向工程設(shè)計(jì)首先需要對(duì)原始工件進(jìn)行三維護(hù)數(shù)據(jù)采集,進(jìn)而為后續(xù)三維重建及分析提供準(zhǔn)確有依據(jù).三維數(shù)據(jù)的采集一般通過(guò)三維掃描儀來(lái)完成.三維掃描儀通常采用光柵掃描技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)志點(diǎn)全自動(dòng)拼接,具有高效率、高精度、高壽命、高解析度等特點(diǎn),三維掃描儀是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、品質(zhì)檢測(cè)的必備工具,用于產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)(RD)、逆向工程(RE)及三維檢測(cè)(CAV).本文以某汽車(chē)?yán)鋮s水管的三維逆向設(shè)計(jì)過(guò)程為例進(jìn)行逆向工程設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究與探討.
2.1系統(tǒng)標(biāo)定
開(kāi)始掃描前應(yīng)先標(biāo)定系統(tǒng),標(biāo)定的精度將直接影響系統(tǒng)的掃描精度.如果在使用過(guò)程中已經(jīng)標(biāo)定過(guò)系統(tǒng),在系統(tǒng)未發(fā)生任何變動(dòng)的情況下,進(jìn)行下一次掃描時(shí)可以不用再進(jìn)行標(biāo)定.結(jié)合不同軟件,系統(tǒng)標(biāo)定主要包括:調(diào)整掃描儀角度、調(diào)整測(cè)量距離、調(diào)整十字及相機(jī)參數(shù)、選擇標(biāo)定板參數(shù)、采集標(biāo)定板數(shù)據(jù)、標(biāo)定計(jì)算、應(yīng)用標(biāo)定結(jié)果等內(nèi)容.為十字調(diào)整、相機(jī)光圈與焦距的調(diào)節(jié)、標(biāo)定結(jié)果確定結(jié)果.
2.2掃描前期準(zhǔn)備
在掃描之前要先做一些前期準(zhǔn)備工作,如掃描的工件表面處理,選擇和粘貼標(biāo)志點(diǎn).
2.2.1掃描物體表面處理
工件的表面質(zhì)量對(duì)掃描的進(jìn)行也很重要.掃面物體的表面必須符合淺色、漫反射特征,如果掃描工件的表面太吸光或者太反光,則必須使用顯影劑處理成符合要求的表面.只有亮但不反光的表面適合掃描,同時(shí)要保證工件表面干凈,無(wú)明顯的干擾污漬,同時(shí)也要將工件放平穩(wěn).為已經(jīng)經(jīng)過(guò)顯影劑表面處理的工件.
2.2.2在物體表面貼標(biāo)定點(diǎn)
為完整地掃描一個(gè)三維的物體,通常需要將被掃描物體表面貼上標(biāo)志點(diǎn),要求標(biāo)志點(diǎn)粘貼牢固、平整.標(biāo)志點(diǎn)要盡量隨機(jī)貼在物體表面上的平坦區(qū)域,與曲面每邊邊緣的距離不宜過(guò)大,公共標(biāo)志點(diǎn)至少為4個(gè),由于圖像質(zhì)量、拍攝角度等多方面原因,有些標(biāo)志點(diǎn)不能正確識(shí)別,因而盡可能多粘貼標(biāo)志點(diǎn),一般為5~7個(gè)為宜.不要人為的將標(biāo)志點(diǎn)分組排列,標(biāo)志點(diǎn)盡量不要貼在一條直線(xiàn)上.
2.3實(shí)體掃描
掃描環(huán)境一定要在干擾光源比較少的地方進(jìn)行,否則會(huì)使掃描成功的面積減少或掃描不上任何面.通過(guò)拼接掃描軟件對(duì)標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別并標(biāo)號(hào),然后進(jìn)行當(dāng)前位置的掃描,當(dāng)對(duì)其他面進(jìn)行掃描時(shí)旋轉(zhuǎn)角度不可過(guò)大,并務(wù)必要有重復(fù)的識(shí)別點(diǎn),對(duì)于細(xì)節(jié)部分可以著重掃描.掃描后通過(guò)軟件進(jìn)行掃描文件的數(shù)據(jù)導(dǎo)出,完成數(shù)據(jù)采集[4].
3實(shí)體的重建與后處理
本文通過(guò)Geomagic公司,研發(fā)的GeomagicStudio逆向工程軟件進(jìn)行實(shí)體的重建與后處理,GeomagicStudio逆向工程軟件可以幫助用戶(hù)從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中創(chuàng)建優(yōu)化的多邊形網(wǎng)格、表面或CAD模型.GeomagicQualify則建立了CAD和CAM之間所缺乏的重要聯(lián)系紐帶,允許在CAD模型與實(shí)際構(gòu)造部件之間進(jìn)行快速、明了的圖形比較,并可自動(dòng)生成報(bào)告[5].
3.1GeomagicStudio軟件建模的流程
GeomagicStudio軟件建模的具體的流程點(diǎn)云處理―封裝為多邊形―多邊形階段―造型階段―輸出模型。
3.2重建與后處理
(1)點(diǎn)階段處理工作:通過(guò)Geomagicstudio軟件將掃描得到的文件導(dǎo)入后,通過(guò)點(diǎn)階段處理,進(jìn)行點(diǎn)云的編輯,通過(guò)去噪、采樣、補(bǔ)點(diǎn)等操作來(lái)優(yōu)化點(diǎn)云數(shù)據(jù),為點(diǎn)云的網(wǎng)格化做準(zhǔn)備.點(diǎn)階段處理應(yīng)縮小點(diǎn)云之間誤差,使點(diǎn)與點(diǎn)之間距離更細(xì)膩.封裝過(guò)程為將點(diǎn)云文件聯(lián)結(jié)為三角云片體。(2)多邊形階段:多邊形階段的主要目標(biāo)是進(jìn)行形狀處理和邊界處理.運(yùn)用松弛、刪除釘狀物、砂紙、填充孔等工具對(duì)面進(jìn)行加工處理,使其光滑平整。(3)制作精確曲面階段:精確曲面階段的主要包括輪廓線(xiàn)的探測(cè)、曲率的探測(cè)、輪廓線(xiàn)的抽取、輪廓線(xiàn)的編輯和延伸以及如何松弛輪廓線(xiàn),以及曲面片的編輯、面板移動(dòng)、曲面片松弛以及曲面片修理等.通過(guò)選擇構(gòu)造曲面片,將片體進(jìn)行拆分構(gòu)造,可使用移動(dòng),擬合曲面等功能使曲面片布置更合理,提高精確度,然后構(gòu)造格柵,擬合曲面.
3.3重建結(jié)果及文件輸出
通過(guò)Geomagicstudio軟件重建與后處理結(jié)果.通過(guò)以上逆向工程軟件進(jìn)行的實(shí)體重建與后處理得到的三維模型結(jié)果結(jié)果與實(shí)體原型進(jìn)行比較,基本上能夠非常準(zhǔn)確地表達(dá)出原型效果。最后,通過(guò)Geomagicstudio軟件可以將處理后的文件輸出為*.dxf(或*.igs)等格式數(shù)據(jù),可供AUTOCAD或UG等其他CAD軟件進(jìn)一步進(jìn)行處理.
4結(jié)論
通過(guò)逆向工程設(shè)計(jì)得到的實(shí)體重建結(jié)果能夠準(zhǔn)確地表達(dá)出原型效果,而對(duì)于汽車(chē)及動(dòng)力機(jī)械行業(yè)中結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的零部件若采用逆向工程設(shè)計(jì)將會(huì)得到滿(mǎn)意的效果,同時(shí)也將大縮短設(shè)計(jì)周期及設(shè)計(jì)成本,達(dá)到事半功倍的效果[6].因此,本文所述逆向工程設(shè)計(jì)方法和手段對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其應(yīng)用提供了很好的借鑒.逆向工程是一項(xiàng)具有開(kāi)拓性、實(shí)用性和綜合性技術(shù),采用該技術(shù)能夠進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)制造質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,隨著該技術(shù)的不斷完善與廣泛應(yīng)用,將會(huì)大大提升我國(guó)在機(jī)械加工制造行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力.
作者:甘樹(shù)坤 呂雪飛 盧尊 單位:吉林化工學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院 吉林化工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院
參考文獻(xiàn):
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[2]甘樹(shù)坤.基于SolidWorks的二維工程圖三維重建系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào),2011(7):39-42.
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