導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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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、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，從宏觀和微觀上研究零部件在復(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)，也必將是專業(yè)人才所畢生追求的。

參考文獻(xiàn)

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篇2

一般而言，產(chǎn)品的公差常常使用尺寸公差、形位公差的表達(dá)方式。當(dāng)前，二維圖樣的公差分析一般是使用計(jì)算尺寸鏈的方法，它的缺點(diǎn)是不能綜合考慮產(chǎn)品的尺寸和形位公差。隨著市場(chǎng)需求的不斷提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，如今的產(chǎn)品設(shè)計(jì)已經(jīng)從二維圖樣轉(zhuǎn)向三維實(shí)體的設(shè)計(jì)，那么就需要研究一種能夠?qū)θS幾何模型進(jìn)行公差綜合分析的方法。該方法可以模擬裝配體的公差分布情況，并以圖像方式顯示產(chǎn)品狀態(tài)及公差，從而優(yōu)化產(chǎn)品，降低成本。虛擬技術(shù)中目前應(yīng)用最廣泛的就是蒙特卡洛模擬法，它的理論基礎(chǔ)是概率論中的兩個(gè)基本定理：大數(shù)定理和中心極限定理。大數(shù)定理反映了大量隨機(jī)數(shù)之和的性質(zhì)，它保證了在抽取足夠多的隨機(jī)樣本后，蒙特卡洛模擬法是概率收斂的。因此，該方法的適用范圍，從原則上講幾乎沒(méi)有任何限制，不管公差設(shè)計(jì)函數(shù)是否為線性、零件尺寸符合何種分布，只要模擬的次數(shù)足夠多，就可得到一個(gè)比較精確的裝配尺寸分布。根據(jù)設(shè)計(jì)函數(shù)的性質(zhì)，可將問(wèn)題分解為不同的公差分析模型。數(shù)十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外多種成熟使用蒙特卡洛原理的商用公差分析軟件在工業(yè)領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，如：DCS公司開(kāi)發(fā)的3DCS，UGS公司發(fā)的VisVSA，PTC公司開(kāi)發(fā)的CE/TOL（集成在Pro/Engineer中）軟件，下面以VisVSA作為工具進(jìn)行實(shí)例介紹。VisVSA把與裝配工藝設(shè)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)如公差值、位置關(guān)系和裝配順序等，保存到工藝文件中，而一個(gè)完備的工藝文件包括裝配仿真和分析各種裝配工藝所需要的所有信息。

2應(yīng)用案例

目前，汽車(chē)上廣泛使用的是推拉索軟軸式換擋操縱系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由換擋器和連接換擋器的柔性推拉索構(gòu)成。柔性的推拉索式換擋器的出現(xiàn)給發(fā)動(dòng)機(jī)艙的布局設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大的變化，而且這種新型的換擋操縱系統(tǒng)的韌性和減振性能都比較好，大大降低和減少了由于車(chē)輛振動(dòng)給換擋手柄帶來(lái)的抖動(dòng)和噪聲，大大提高了車(chē)輛舒適性能。拉索位置行程控制即人手控制球頭的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)換擋機(jī)構(gòu)帶動(dòng)拉索，從而控制變速箱的運(yùn)動(dòng)。拉索的行程保證自動(dòng)變速箱各種狀態(tài)切換的輸入條件，而拉索行程的輸入就是自動(dòng)換擋器行程的輸出，它經(jīng)過(guò)駕駛員手操作來(lái)完成，所以換擋器多采用全機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)保證其穩(wěn)定性能。換擋器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由多個(gè)零件組成，其中最后拉索銷運(yùn)動(dòng)的行程就作為換擋器的行程，從而控制變速箱各擋位的切換，所以其行程的公差必須嚴(yán)格控制。為了保證性能，要求該行程公差范圍在±0.75mm內(nèi)，同時(shí)在批量生產(chǎn)中要滿足PPK，也就是過(guò)程性能指數(shù)大于1.33，所以在設(shè)計(jì)中所涉及相關(guān)零件的尺寸公差，必須要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算驗(yàn)證。以P-D的拉索行程舉例，P擋運(yùn)動(dòng)到D擋的標(biāo)準(zhǔn)換擋行程為37.36±0.75mm,表示換擋器帶動(dòng)拉索運(yùn)動(dòng)的行程必須在該范圍內(nèi)。分析產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和零部件圖紙得出，該運(yùn)動(dòng)的行程位移公差與基座、換擋桿、固定軸、換擋彈簧片這幾個(gè)零件有關(guān)，相關(guān)的尺寸為換擋桿的位置度、基座孔的內(nèi)徑、基座的位置度、擋位銷的外徑、手感彈片的位置度、拉索銷的外徑等11個(gè)尺寸，因?yàn)槌叽绶倍啵瑯?gòu)成復(fù)雜，所以通過(guò)手工的線性方式計(jì)算是不合適的，而使用計(jì)算機(jī)虛擬裝配技術(shù)，是非常準(zhǔn)確和快速的。首先將這些零件CAD導(dǎo)入到VSA軟件，然后根據(jù)圖紙將每個(gè)零件的基準(zhǔn)以及位置度輸入，并且根據(jù)關(guān)系將各個(gè)零件在軟件中模擬裝配后計(jì)算，最后計(jì)算其位移公差分布。由圖2的計(jì)算結(jié)果表明，在±3sigma也就是3倍標(biāo)準(zhǔn)差的情況下，該位移在正態(tài)分布的情況下，公差范圍滿足在±0.5mm以內(nèi)。貢獻(xiàn)率表示對(duì)該行程位移影響最大的尺寸是基座的輪廓度，這表明在圖紙上需要將這個(gè)尺寸列為關(guān)鍵特性，如果在大批量生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)裝配后的行程尺寸有偏移，那么就要修正行程位移，這個(gè)輪廓度將是優(yōu)先選擇的尺寸，這樣就對(duì)以后的大批量生產(chǎn)有指導(dǎo)意義。

3結(jié)束語(yǔ)

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Abstract： Product style design is the external performance of the combination of using function and mental function， reflecting "people-oriented" design values. Considering ergonomics in the design of product style is considering the interaction of people and products and the design of the interface. The point of the application of the subject is to analyze human factor in the product by the principle of ergonomics， and integrated into the product development of the whole project.

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)；人機(jī)工程學(xué)；并行應(yīng)用

Key words： product style design；ergonomics；parallel application

中圖分類號(hào)：TG802 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2015）36-0153-02

0 引言

設(shè)計(jì)無(wú)處不在，有人甚至說(shuō)設(shè)計(jì)就是一切[1]。工業(yè)設(shè)計(jì)是人類社會(huì)文明高度發(fā)展工程中，伴隨著大工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)、藝術(shù)和經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的產(chǎn)物。在工業(yè)設(shè)計(jì)中，與人有最密切和直觀接觸的就是產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，隨著設(shè)計(jì)深入到如此多的我們看到并使用的東西，人與產(chǎn)品之間的關(guān)系日益密切。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中，人機(jī)工程學(xué)常作為設(shè)計(jì)前期生理數(shù)據(jù)應(yīng)用于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段。這容易導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)及后期模具設(shè)計(jì)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不足數(shù)據(jù)不符的現(xiàn)象，造成設(shè)計(jì)的變更和制造成本的提高，也遠(yuǎn)未滿足“以人為本”的設(shè)計(jì)需求。本文通過(guò)總結(jié)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，針對(duì)性的提出從人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用要點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行并行應(yīng)用的思路。使人機(jī)工程學(xué)全方位為產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)服務(wù)。

1 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一，另一方面是功能與形式的統(tǒng)一。其一，產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)是產(chǎn)品形態(tài)是審美的創(chuàng)造，結(jié)合了設(shè)計(jì)師的藝術(shù)趣味與審美理解。它與產(chǎn)品的價(jià)值相關(guān)聯(lián)，代表了產(chǎn)品的“氣質(zhì)”。設(shè)計(jì)師運(yùn)用點(diǎn)、線、面等不同的形態(tài)元素表達(dá)了不同的設(shè)計(jì)理念，懷舊或前衛(wèi)、正統(tǒng)或反叛、簡(jiǎn)潔或繁瑣、直接或含蓄、理性或感性。這些呈現(xiàn)出現(xiàn)的形象特點(diǎn)形成產(chǎn)品的“風(fēng)格”[2]。但我們也應(yīng)該很明確的認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品不同于藝術(shù)品，產(chǎn)品設(shè)計(jì)不能是簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)師自身的直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，而是系統(tǒng)地將多重功能和多重限制聯(lián)系起來(lái)，其中有人的因素、經(jīng)濟(jì)的因素、工程的因素等等，設(shè)計(jì)師需要系統(tǒng)地將設(shè)計(jì)、創(chuàng)造、工藝、生產(chǎn)結(jié)合成整體，才能讓創(chuàng)意更好地融入到產(chǎn)品之中。其二，功能是指產(chǎn)品所具有的效用，并被接受的能力，產(chǎn)品本身所具有的特定的功能能夠體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值，因此才會(huì)被生產(chǎn)和銷售。從另一個(gè)角度來(lái)講，產(chǎn)品其實(shí)是功能的載體，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的根本目的是實(shí)現(xiàn)某種特定的功能，產(chǎn)品的試題結(jié)構(gòu)就是功能的載體。產(chǎn)品形態(tài)首先是為了表達(dá)產(chǎn)品的功能和性能特征，顯示出在技術(shù)上的合理性，使人們對(duì)其功能有形象的認(rèn)知。優(yōu)秀的產(chǎn)品形式能夠?qū)a(chǎn)品的用途、用法、效果及公共價(jià)值準(zhǔn)確無(wú)誤地告訴消費(fèi)者[2]。在生活中，產(chǎn)品的功能超越了純粹的基本能力，呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)，如產(chǎn)品在基本使用功能外，還有能帶來(lái)審美、娛樂(lè)等精神功能的作用。所以，好的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)是使用功能與精神功能相融合的外在表現(xiàn)，是形式和功能共存的產(chǎn)物。

2 產(chǎn)品造型中人機(jī)工程學(xué)的作用

從以上產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)中我們不難看出，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)最終是要獲得一種使生產(chǎn)者和消費(fèi)者都滿意的整體，體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)價(jià)值觀。這個(gè)設(shè)計(jì)價(jià)值觀直接推動(dòng)了人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展。人機(jī)工程學(xué)是20世紀(jì)80年代左右開(kāi)始在國(guó)內(nèi)發(fā)展的一門(mén)新興交叉學(xué)科，隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，其發(fā)展更是超出人們的預(yù)期。該學(xué)科的顯著特點(diǎn)是研究人、機(jī)、環(huán)境三要素自身特性的基礎(chǔ)上，不僅僅注重對(duì)單一要素的優(yōu)化，而是將“人”、“機(jī)”、“環(huán)境”三要素納入“人-機(jī)-環(huán)境”綜合體中進(jìn)行系統(tǒng)的研究，旨在充分利用這三要素之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性探尋系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。人機(jī)工程學(xué)的研究對(duì)象主要是：在工業(yè)設(shè)計(jì)中與人體有關(guān)的問(wèn)題[3]。例如，人體形態(tài)特征參數(shù)、人的感知特性、人的反映特性以及人在勞動(dòng)中的心理活動(dòng)等?；谠搶W(xué)科的特點(diǎn)，其理論和方法可為設(shè)計(jì)中考慮“人的因素”提供人體尺度數(shù)據(jù)；可為設(shè)計(jì)中“機(jī)的功能”合理性提供科學(xué)依據(jù)；可為設(shè)計(jì)中考慮“環(huán)境因素”提供設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；可為“人-機(jī)-環(huán)境”系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供整體思路；可為貫徹“以人為本”的設(shè)計(jì)思想提供可行方法。因而工業(yè)與工程設(shè)計(jì)成為人機(jī)工程學(xué)主要應(yīng)用領(lǐng)域。在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中，該學(xué)科理論與方法貫穿與設(shè)計(jì)的全過(guò)程，逐步將設(shè)計(jì)水平提升到人們所最求的高度。

3 產(chǎn)品造型中人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用的要點(diǎn)

在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中考慮人機(jī)工程學(xué)也就是考慮人與產(chǎn)品的交互方式、交互界面的設(shè)計(jì)，運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的基本原理分析產(chǎn)品中人的因素，從基本的生理要素、心理要素著手，并將人的因素的研究融入到產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的全過(guò)程中。

3.1 生理要素應(yīng)用

人體尺寸是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本資料，通過(guò)人體測(cè)量可獲得人體的靜態(tài)尺寸和動(dòng)態(tài)尺寸。人體的靜態(tài)尺寸是結(jié)構(gòu)尺寸，而人體的動(dòng)態(tài)尺寸是功能尺寸，它包括操作者在工作姿態(tài)或某種操作狀態(tài)下的測(cè)量尺寸。動(dòng)態(tài)人體尺寸測(cè)量的重點(diǎn)是人在執(zhí)行某種動(dòng)作時(shí)的身體特征。動(dòng)態(tài)人體尺寸測(cè)量的特點(diǎn)是在任何一種人體活動(dòng)中，身體各部分協(xié)調(diào)而連貫的完成動(dòng)作指令[3]。但是對(duì)于大小不一的人體尺寸，其指令也有差異，設(shè)計(jì)不可能全部實(shí)現(xiàn)。根據(jù)尺寸的性質(zhì)，在同一個(gè)產(chǎn)品的各個(gè)部分，為了適應(yīng)不同的人體尺寸，滿足大部分的人體需求，必須參考不同的數(shù)據(jù)[2]。例如由Peter Opsvik設(shè)計(jì)的Balans凳（圖1），考慮到不同乘坐者年齡、坐姿。這款人體工程學(xué)椅子看上去似乎不穩(wěn)想小孩玩的木馬，但是坐上去卻不是如此。坐上去以后椅子會(huì)子安前傾一個(gè)角度，保證你的脊柱是一條直線，脖子自然伸直，想彎都彎不了，而且肌肉完全不受力不緊繃。

3.2 心理因素應(yīng)用

根據(jù)用戶的感覺(jué)、知覺(jué)特性、認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)和出錯(cuò)情況進(jìn)行產(chǎn)品使用方式、操作界面的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)用戶的職業(yè)需要、行動(dòng)方式需要、認(rèn)知需要和操作需要，以減少用戶學(xué)習(xí)的時(shí)間，減少操作出錯(cuò)[3]。如：Nissan日產(chǎn)Pivo概念電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)（圖2），Pivo最特別的地方是革新式的360度車(chē)倉(cāng)旋轉(zhuǎn)功能及90度車(chē)輪旋轉(zhuǎn)功能，當(dāng)你駕駛Pivo時(shí)，從此不用再倒車(chē)入庫(kù)，只要將車(chē)頭做180度旋轉(zhuǎn)，即可正向開(kāi)車(chē)入庫(kù)。這一操作方式的設(shè)計(jì)，完全從用戶感知特性出發(fā)，做到輕松駕駛。

3.3 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)流程中人機(jī)工程學(xué)的并行應(yīng)用

傳統(tǒng)的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)采用階段性的流程進(jìn)行，各階段的工作按時(shí)間組織順序進(jìn)行。人機(jī)工程學(xué)被放在第一階段的概念設(shè)計(jì)中作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使用，這容易導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)及后期模具設(shè)計(jì)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不足數(shù)據(jù)不符的現(xiàn)象，造成設(shè)計(jì)的變更和制造成本的提高。本文認(rèn)為應(yīng)將人機(jī)工程學(xué)的使用作為一個(gè)系統(tǒng)、集成的過(guò)程，在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的各個(gè)階段設(shè)計(jì)中同步進(jìn)行，相互協(xié)同。從全局優(yōu)化的角度出發(fā)，達(dá)到縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品同質(zhì)化程度越來(lái)越高的情況下，“人性化”的設(shè)計(jì)才是未來(lái)的趨勢(shì)。因此在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中，應(yīng)從生理要素、心理要素兩個(gè)要點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的原理分析產(chǎn)品中人的因素，在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)流程中并行應(yīng)用。將人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用融入到產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的全過(guò)程中。

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篇4

關(guān)鍵詞： 城市公共產(chǎn)品供給 和諧社會(huì)建設(shè) 影響 建議

1.城市公共產(chǎn)品的基本內(nèi)涵

公共產(chǎn)品（Public goods）一詞由瑞典經(jīng)濟(jì)學(xué)家林達(dá)爾于1919年提出后，已經(jīng)逐步成為公共經(jīng)濟(jì)學(xué)或政府經(jīng)濟(jì)學(xué)的一個(gè)基本概念。一般認(rèn)為，公共產(chǎn)品是指在增加一個(gè)人對(duì)其分享時(shí)，并不導(dǎo)致成本的增加，而排除任何人對(duì)其的分享卻要花費(fèi)巨大的成本，即消費(fèi)上存在非競(jìng)爭(zhēng)性和非排他性產(chǎn)品。

根據(jù)對(duì)非競(jìng)爭(zhēng)性和非排他性的滿足條件，公共產(chǎn)品被分為純公共產(chǎn)品（pure public goods）與準(zhǔn)公共產(chǎn)品（quasi-public goods）兩個(gè)類別。純公共產(chǎn)品又可分為兩大類，一類是制度意義上的純公共產(chǎn)品，如收入分配、經(jīng)濟(jì)干預(yù)等；另一類是實(shí)物形態(tài)的純公共產(chǎn)品，如國(guó)防、燈塔等可以用邊際替代率分析的公共產(chǎn)品。準(zhǔn)公共產(chǎn)品分為兩類：一類是與規(guī)模經(jīng)濟(jì)有聯(lián)系的產(chǎn)品，稱為自然壟斷型公共產(chǎn)品，如供水系統(tǒng)、天然氣煤氣系統(tǒng)等社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施（social infrastructure）；另一類是優(yōu)值產(chǎn)品（merit goods），即不論人們的收入水平如何，都應(yīng)該消費(fèi)或者得到的公共產(chǎn)品，典型例子如社會(huì)衛(wèi)生保健、傳染病防疫、中小學(xué)教育等。

如果從政府提供的角度按照性質(zhì)進(jìn)行劃分，公共產(chǎn)品可以劃分為教育類、社會(huì)保障類、公共醫(yī)療衛(wèi)生類、環(huán)境保護(hù)類、公共科技類、公共事業(yè)類、公共秩序類、公共行政類公共產(chǎn)品。按照存在或受益范圍，公共產(chǎn)品可以分為在全國(guó)范圍內(nèi)存在的全國(guó)性公共產(chǎn)品（如防空設(shè)施）、在一定區(qū)域內(nèi)存在的地方性公共產(chǎn)品（如城市路橋）和在單個(gè)社區(qū)存在的社區(qū)性公共產(chǎn)品（如居民小區(qū)綠地）。

在上述分類的基礎(chǔ)上，可以認(rèn)為城市公共產(chǎn)品是指在存在形態(tài)和受益范圍限于城市地域的地方性公共產(chǎn)品。從屬性上講，城市公共產(chǎn)品主要屬于準(zhǔn)公共產(chǎn)品；從區(qū)域上講，城市公共產(chǎn)品主要屬于地方性公共產(chǎn)品。典型的城市公共產(chǎn)品包括公共安全、公共教育、公共衛(wèi)生、城市消防、環(huán)境保護(hù)、城市道路、行政司法服務(wù)和公共文化體育設(shè)施等。

二、城市公共產(chǎn)品供給對(duì)社會(huì)和諧的影響

在社會(huì)范圍內(nèi)，所有產(chǎn)品可以被簡(jiǎn)單地看作是公共產(chǎn)品和私人產(chǎn)品的總和，而人的需求又可以被劃分為公共需求和個(gè)人需求。從理論上講，公共需求主要由公共產(chǎn)品予以滿足，個(gè)人需求主要由私人產(chǎn)品予以滿足，在消費(fèi)領(lǐng)域二者有著一定的互補(bǔ)性和替代性。從現(xiàn)實(shí)上講，在一定的歷史時(shí)期和社會(huì)階段，公共需求和個(gè)人需求也會(huì)相互轉(zhuǎn)化，即眾多的個(gè)人需求可能會(huì)上升為公共需求，原來(lái)的公共需求也可能下降為個(gè)人需求。國(guó)際經(jīng)驗(yàn)也表明，一國(guó)的人均GDP從1000美元向3000美元的過(guò)渡時(shí)期，正是該國(guó)公共需求快速擴(kuò)張的時(shí)期。就中國(guó)而言，從“一般溫飽”向“全面小康”、從計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、從農(nóng)業(yè)社會(huì)向工業(yè)社會(huì)加速轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，由于公共生活領(lǐng)域的政府干預(yù)或者“公共選擇”的局限性，人們對(duì)公共產(chǎn)品在量和質(zhì)上的需求差異、政府公共供給與民眾公共需求之間很難達(dá)成一種均衡，往往會(huì)導(dǎo)致一定的社會(huì)矛盾，形成若干不穩(wěn)定因素，影響社會(huì)的整體和諧與持續(xù)發(fā)展。

1.影響城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展。

由于“建國(guó)以來(lái)，我國(guó)政府在公共產(chǎn)品供給方面采取了整體上長(zhǎng)期偏向城市的政策”，所以“無(wú)論是改革開(kāi)放以前還是以來(lái)，在城市和農(nóng)村之間，公共產(chǎn)品的供給都存在著巨大的差別，這種差別的存在會(huì)對(duì)城市居民和農(nóng)村居民的收入產(chǎn)生直接或間接的影響”。城市居民不僅在改革開(kāi)放以前享有的公共消費(fèi)品、公用設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施大大優(yōu)于農(nóng)村居民，而且在改革開(kāi)放后享有的義務(wù)教育、公共衛(wèi)生、社會(huì)保障和公用設(shè)施等也優(yōu)于農(nóng)村。需要特別指出的是，城市公共產(chǎn)品供給制度是依托國(guó)家權(quán)力和公共政策的強(qiáng)制建立的，而農(nóng)村的公共產(chǎn)品供給制度“卻主要依靠廣大農(nóng)民的革命熱情、積極性和凝聚力，以農(nóng)民自身的貧困為代價(jià)”建立?？梢哉f(shuō)，城鄉(xiāng)居民利益失衡和城鄉(xiāng)發(fā)展失調(diào)在很大程度上與公共產(chǎn)品密切相關(guān)。

2.影響城市內(nèi)部和諧。

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化水平的提高和城市的急劇擴(kuò)張，一系列影響城市內(nèi)部和諧的問(wèn)題也隨之產(chǎn)生。例如，大中城市對(duì)能源的高度依賴與水電設(shè)施的安全運(yùn)行，重大疾病傳播與公共衛(wèi)生應(yīng)急，人口流動(dòng)與城市治安改善，低收入階層安居與廉租房建設(shè)，城市弱勢(shì)群體與社會(huì)保障，人口增長(zhǎng)壓力與公共交通，工業(yè)企業(yè)與環(huán)境保護(hù)，生產(chǎn)消費(fèi)活動(dòng)與市容環(huán)境維護(hù)，等等。

3.影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

城市在區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中有著強(qiáng)大的輻射功能和帶動(dòng)作用。城市公共產(chǎn)品的有效供給對(duì)于實(shí)現(xiàn)城市居民社會(huì)福利最大化，促進(jìn)城市發(fā)展至關(guān)重要。在西部大開(kāi)發(fā)背景下，切實(shí)加強(qiáng)西部城市公共產(chǎn)品供給，必將對(duì)西部經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重要的拉動(dòng)作用。

三、對(duì)建設(shè)和諧社會(huì)進(jìn)程中政府政策的基本建議

當(dāng)前，各級(jí)政府面臨著公共產(chǎn)品供給的雙重壓力：一方面要承擔(dān)改革成本，解決歷史欠賬問(wèn)題；一方面又要著眼于發(fā)展，并為中長(zhǎng)期發(fā)展創(chuàng)造條件。公共需求的全面增長(zhǎng)與公共產(chǎn)品供給的短缺，是一個(gè)相當(dāng)突出的問(wèn)題。在構(gòu)建和諧社會(huì)的進(jìn)程中，政府理應(yīng)更多地通過(guò)提供公共產(chǎn)品，縮小城鄉(xiāng)之間和貧富之間差距，緩解城鄉(xiāng)各種社會(huì)矛盾，促進(jìn)區(qū)域之間和區(qū)域內(nèi)部協(xié)調(diào)發(fā)展。具體而言：

1.重視城鄉(xiāng)居民需求差別，合理確定供給內(nèi)容。

由于我國(guó)社會(huì)長(zhǎng)期處于城鄉(xiāng)二元對(duì)立的狀態(tài)，城鄉(xiāng)居民在公共需求方面依然存在著巨大差別。我國(guó)70%的居民生活在農(nóng)村，“三農(nóng)”問(wèn)題還未得到徹底解決，部分農(nóng)民還處于溫飽狀態(tài)。當(dāng)城市居民轉(zhuǎn)向?qū)ο硎苄浴?yīng)急性公共產(chǎn)品的需求時(shí)，農(nóng)村居民的生存性、生產(chǎn)性公共產(chǎn)品可能尚未滿足。因此，在確定公共產(chǎn)品供給內(nèi)容、供給順序時(shí)，應(yīng)該注意城鄉(xiāng)居民公共需求內(nèi)容差別，因地制宜、因時(shí)制宜，按需供給。

2.注重居民消費(fèi)需求引導(dǎo)，加快城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)。

在建設(shè)全面小康社會(huì)進(jìn)程中，政府在向社會(huì)提供的公共產(chǎn)品應(yīng)該充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，緊扣時(shí)代特點(diǎn)，做到與時(shí)俱進(jìn)。在提高城市化水平時(shí)，應(yīng)該通過(guò)向社會(huì)提供公共產(chǎn)品，引導(dǎo)城市居民公共消費(fèi)由量的增加向質(zhì)的提高轉(zhuǎn)變，提升整體競(jìng)爭(zhēng)力。在構(gòu)建農(nóng)村和諧社會(huì)進(jìn)程中，應(yīng)首先保證農(nóng)村居民對(duì)公共產(chǎn)品量的需求，適時(shí)適度促進(jìn)公共產(chǎn)品質(zhì)的提高，引導(dǎo)農(nóng)民建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村，加快城鎮(zhèn)化速度，促進(jìn)城鄉(xiāng)一體化。

3.搞好城市內(nèi)部需求調(diào)節(jié)，加強(qiáng)弱勢(shì)群體保護(hù)。

在改革時(shí)期，各種利益關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，很容易出現(xiàn)兩種現(xiàn)象，即一部分在強(qiáng)勢(shì)群體看來(lái)并不需要的公共產(chǎn)品，往往卻是弱勢(shì)群體所必需的；或者強(qiáng)勢(shì)群體成為公共產(chǎn)品的受益者，弱勢(shì)群體卻成為公共產(chǎn)品的成本負(fù)擔(dān)者。因此，政府在提供公共產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)該注意到弱勢(shì)群體的話語(yǔ)權(quán)有限，利益表達(dá)機(jī)制弱化，需求容易被社會(huì)忽視這一特征，綜合平衡強(qiáng)勢(shì)群體和弱勢(shì)群體利益，搞好公共產(chǎn)品需求調(diào)節(jié)，加強(qiáng)弱勢(shì)群體保護(hù)。

4.合理確定公共支出流向，促進(jìn)社會(huì)相對(duì)公平。

由于絕大多數(shù)公共產(chǎn)品的供給成本是由公共財(cái)政支出的，因此公共支出流向?qū)伯a(chǎn)品的供給結(jié)構(gòu)和供給面有著巨大的影響作用。政府應(yīng)該從滿足公共需求角度出發(fā)，首先應(yīng)確保公共財(cái)政支出優(yōu)先用于最急需的公共產(chǎn)品供給，如基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、義務(wù)教育等。其次，應(yīng)該自覺(jué)糾正“跑”項(xiàng)目、“爭(zhēng)”項(xiàng)目的誤導(dǎo)作用，公平合理地確定公共財(cái)政資金在面上的橫向分配，防止“馬太效應(yīng)”在公共產(chǎn)品供給領(lǐng)域出現(xiàn)。

總而言之，在構(gòu)建和諧社會(huì)的進(jìn)程中，政府理應(yīng)密切關(guān)注人民群眾對(duì)公共產(chǎn)品的需求變化，提供足量?jī)?yōu)質(zhì)的公共產(chǎn)品來(lái)滿足公共需求，促進(jìn)個(gè)體“自由”、政治“正義”、經(jīng)濟(jì)“效率”和社會(huì)“公平”的實(shí)現(xiàn)。

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篇5

【關(guān)鍵詞】工程機(jī)械產(chǎn)品；造型設(shè)計(jì)；R式倉(cāng)儲(chǔ)電動(dòng)叉車(chē)

引言

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，人們對(duì)工業(yè)建設(shè)的安全穩(wěn)定需求越來(lái)越大。機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品作為保證行業(yè)發(fā)展快速穩(wěn)定效果的關(guān)鍵，其在進(jìn)行造型設(shè)計(jì)過(guò)程存在諸多不合理問(wèn)題，這就減低了機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品的運(yùn)行使用效率?；诖?，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)在明確工程機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)條件的前提下，從形態(tài)設(shè)計(jì)、色彩設(shè)計(jì)以及質(zhì)量設(shè)計(jì)三方面出發(fā)，以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用于實(shí)踐的效果價(jià)值。這是實(shí)現(xiàn)當(dāng)前現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)背景下工業(yè)發(fā)展可持續(xù)性目標(biāo)的關(guān)鍵，研究人員應(yīng)將其充分重視起來(lái)，以作用于實(shí)踐。

1研究工程機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)要點(diǎn)的現(xiàn)實(shí)意義

與消費(fèi)類的電子產(chǎn)品不同，工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)將功能性與操作性作為控制目標(biāo)。研究表明，從宏觀的角度來(lái)看，其與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用涉及的偏重造型工業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)系不大，但其形式對(duì)工程機(jī)械設(shè)備具有一定影響。因此，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)將功能與形式兩方面，均作為重點(diǎn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。即對(duì)各種設(shè)計(jì)因素進(jìn)行綜合性分析，以找出具有可行性的機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)方案。然而，在此之前，相關(guān)人員應(yīng)在明確造型設(shè)計(jì)條件的情況下，找出設(shè)計(jì)控制要點(diǎn)。這是提升現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)背景下工業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展水平的重要課題，相關(guān)人員應(yīng)將其作為重點(diǎn)研究對(duì)象，以服務(wù)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展進(jìn)程[1]。

2工程機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)條件分析

以R式倉(cāng)儲(chǔ)電動(dòng)叉車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程為例，叉車(chē)作為用來(lái)裝卸、短距離運(yùn)輸以及堆垛的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，其在未來(lái)的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中，更多地體現(xiàn)了電子智能化、作業(yè)安全性以及節(jié)能環(huán)保型。如表1所示，R式倉(cāng)儲(chǔ)電動(dòng)叉車(chē)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。然而，由于國(guó)內(nèi)工程機(jī)械產(chǎn)品自主創(chuàng)新能力比較弱，即關(guān)鍵零部件研發(fā)相對(duì)落后，這就在一定程度上制約了對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)作用的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用。此外，該市場(chǎng)環(huán)境下，使得國(guó)內(nèi)比較缺乏針對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)電動(dòng)叉車(chē)造型設(shè)計(jì)的方法支持，如由眼動(dòng)儀獲取數(shù)據(jù)支持感性評(píng)價(jià)的嘗試在有效性和實(shí)用性方面等均存在一定局限。為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)從實(shí)踐角度出發(fā)，即在明確：形、色和質(zhì)單個(gè)造型設(shè)計(jì)要素的基礎(chǔ)上，找出優(yōu)化控制的方法策略[2]。

3工程機(jī)械產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)要點(diǎn)

針對(duì)當(dāng)前倉(cāng)儲(chǔ)電動(dòng)叉車(chē)的運(yùn)行使用實(shí)際情況，造型設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃階段，應(yīng)通過(guò)發(fā)散聯(lián)想與創(chuàng)新思維，來(lái)確定造型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵詞，即“Rotation”。研究表明，其能較為準(zhǔn)確的傳達(dá)工程機(jī)械產(chǎn)品的整體一項(xiàng)，即能夠充分與倉(cāng)儲(chǔ)電動(dòng)叉車(chē)狹小空間高效率運(yùn)行作業(yè)功能特性實(shí)現(xiàn)融合，從而使造型設(shè)計(jì)使用準(zhǔn)確的造型語(yǔ)言，來(lái)表達(dá)這一設(shè)計(jì)概念。具體來(lái)說(shuō)，“Rotation”產(chǎn)品意象設(shè)計(jì)概念，還能與R式倉(cāng)儲(chǔ)電動(dòng)叉車(chē)獨(dú)特的轉(zhuǎn)向功能進(jìn)行呼應(yīng)。此外，叉車(chē)大多采用液壓動(dòng)力，即依靠后輪轉(zhuǎn)向與頻繁轉(zhuǎn)向來(lái)實(shí)踐運(yùn)作，但這一設(shè)計(jì)會(huì)受狹小作業(yè)空間的限制，而降低設(shè)備運(yùn)行效果。因此，R式倉(cāng)儲(chǔ)電動(dòng)叉車(chē)特別的轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)采取的方案是車(chē)身底盤(pán)的中間部分、駕駛室和工作部分能夠360°自由旋轉(zhuǎn)；而且，四輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)可達(dá)到90°轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)左右平移[3]。與此同時(shí)，這一整體圓弧形的造型設(shè)計(jì)，還能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用的機(jī)動(dòng)靈巧功能目標(biāo)。具體來(lái)說(shuō)，為實(shí)現(xiàn)叉車(chē)造型設(shè)計(jì)的整體性與統(tǒng)一性，在形態(tài)設(shè)計(jì)方面，安全架應(yīng)采用圓弧曲線設(shè)計(jì)，即車(chē)體選用圓形結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái)，R式倉(cāng)儲(chǔ)電動(dòng)叉車(chē)的形態(tài)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，就能從傳統(tǒng)的直線型轉(zhuǎn)向與曲線型的復(fù)合，這就突出了工程機(jī)械造型設(shè)計(jì)中的傳統(tǒng)形式美感，進(jìn)而最大限度的提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行使用的適用性。在色彩設(shè)計(jì)方面，由于工程機(jī)械產(chǎn)品大多采用明度效果好以及純度低的黃色，以及配有黑色線條來(lái)消除與分割產(chǎn)品造型色彩設(shè)置的呆板印象。但對(duì)于底部，為提高設(shè)備運(yùn)行使用在視覺(jué)效果上的安全感與穩(wěn)定感，應(yīng)設(shè)置為黑色。值得注意的是，對(duì)于配色類別的調(diào)整，應(yīng)基本控制在三類，主色大面積覆蓋，輔助色主要配合功能分區(qū)或配合文本標(biāo)識(shí)傳達(dá)某些特定的信息。在質(zhì)量控制方面，R式倉(cāng)儲(chǔ)電動(dòng)叉車(chē)造型設(shè)計(jì)綜合考慮了產(chǎn)品品牌形象、操作行為人因工學(xué)、產(chǎn)品造型感性意象與產(chǎn)品功能之間的相互關(guān)系，表明產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)不僅需要關(guān)注產(chǎn)品的技術(shù)（包括材料加工工藝等），同時(shí)還要關(guān)注產(chǎn)品造型的審美，以及產(chǎn)品造型的認(rèn)知。在工程機(jī)械造型設(shè)計(jì)中，技術(shù)是基礎(chǔ)，它支撐與產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)密切關(guān)聯(lián)的審美和認(rèn)知，應(yīng)妥善處理好三者間的關(guān)系[4]。

4結(jié)束語(yǔ)

總體而言，工程機(jī)械產(chǎn)品在造型設(shè)計(jì)過(guò)程中，受市場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜性以及技術(shù)應(yīng)用局限問(wèn)題的影響，使得機(jī)械設(shè)備作用于實(shí)踐工程施工建設(shè)使用的安全穩(wěn)定效果并未發(fā)揮出來(lái)。這種情況，要求設(shè)計(jì)人員將現(xiàn)有的機(jī)械產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)資源充分利用起來(lái)，并通過(guò)科學(xué)合理化的改進(jìn)，來(lái)提高產(chǎn)品應(yīng)用的耐久性。事實(shí)證明，設(shè)計(jì)人員需綜合分析工程機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用需求，進(jìn)而在明確設(shè)計(jì)改進(jìn)方向與措施技術(shù)方法的情況下，使產(chǎn)品應(yīng)用于實(shí)踐的效果價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)。這是促進(jìn)工業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展的重要組成部分，相關(guān)人員要將上述研究成果更多地作用于實(shí)踐，以提高機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)用的質(zhì)量安全性。

參考文獻(xiàn)

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篇6

【關(guān)鍵詞】逆向工程;快速采集;曲面擬合;三維測(cè)量技術(shù)

1、引言

作為一種新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及消化、吸收先進(jìn)技術(shù)的重要手段,逆向工程和快速原型技術(shù)可以勝任消化外來(lái)技術(shù)成果的要求。它們的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模式,大大縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間周期,提高產(chǎn)品研發(fā)的成功率。

當(dāng)今，各個(gè)行業(yè)越來(lái)越注重產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)，以此來(lái)吸引顧客，最終在商業(yè)上取得成功。這點(diǎn)在消費(fèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的尤為突出。特別是手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、汽車(chē)等行業(yè)。

1.1逆向工程及其應(yīng)用范圍

在工業(yè)領(lǐng)域，往往會(huì)碰到根據(jù)模型或?qū)嵨飦?lái)構(gòu)建其三維數(shù)字模型的需求。這就用到了逆向工程技術(shù)，逆向工程(ReverseEngineering)也稱反求工程，是指用一定的測(cè)量手段對(duì)實(shí)物或模型進(jìn)行測(cè)量即數(shù)字化采樣，然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)三維幾何建模方法重建實(shí)物的CAD數(shù)字模型，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的過(guò)程。

逆向工程在工業(yè)制造領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：

a)新零件的設(shè)計(jì)，主要用于產(chǎn)品改型或仿型設(shè)計(jì)；

b)已有零件的復(fù)制和仿制，再現(xiàn)原產(chǎn)品設(shè)計(jì)．復(fù)雜產(chǎn)品仿制等；

c)損壞或磨損零件的還原，以便修復(fù)或重制；

d)產(chǎn)品的檢測(cè)，例如檢測(cè)分析產(chǎn)品的變形，檢測(cè)焊接質(zhì)量等，以急對(duì)加工產(chǎn)品與三維數(shù)字化模型之間的誤差進(jìn)行分析。

在制造業(yè)中，逆向工程已成為消化吸收新技術(shù)和二次開(kāi)發(fā)的重要建徑之一。作為改進(jìn)設(shè)計(jì)的一種重要手段，它有效地加快了新產(chǎn)品響應(yīng)市場(chǎng)的速度。同時(shí)，逆向工程也為快速原型提供了很好的技術(shù)支持．成為制造業(yè)信息傳遞重要而簡(jiǎn)沽的途徑之一。

另外．逆向工程在文化藝術(shù)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有較好的應(yīng)用，包括根據(jù)木制或泥塑模型進(jìn)行藝術(shù)美學(xué)設(shè)計(jì)，數(shù)字文物和數(shù)字博物館，虛擬手術(shù)等。

2、逆向工程的結(jié)構(gòu)體系

逆向工程系統(tǒng)主要由三部分組成:產(chǎn)品實(shí)物幾何外形的數(shù)字化、CAD模型重建、產(chǎn)品或模具制造。逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)是據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和模型的重建。

(1)數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是逆向工程的第一步,其方法的得當(dāng)直接影響到是否能準(zhǔn)確、快速、完整地獲取實(shí)物的二維、三維幾何數(shù)據(jù),影響到重構(gòu)的CAD實(shí)體模型的質(zhì)量,并最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

(2)數(shù)據(jù)處理

對(duì)于獲取的一系列點(diǎn)數(shù)據(jù)在進(jìn)行CAD模型重建前,必須進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、噪聲濾除、平滑、對(duì)齊、歸并、測(cè)頭半徑補(bǔ)償和插值補(bǔ)點(diǎn)等處理。

(3)模型重建

將處理過(guò)的測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD系統(tǒng),依據(jù)前面創(chuàng)建的曲線、曲面構(gòu)建出原型的CAD模型。

3、逆向工程研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀

在逆向工程的基礎(chǔ)研究方面，國(guó)內(nèi)外已做了大量的工作，主要集中在CAGD領(lǐng)域的曲面重構(gòu)和實(shí)體重構(gòu)算法研究。國(guó)際市場(chǎng)目前已出現(xiàn)了不少商用的逆向工程軟件系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)有關(guān)逆向工程的基礎(chǔ)研究也在不少單位內(nèi)展開(kāi)，如浙江大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等，并取得了一定成果。

由于曲面重構(gòu)的復(fù)雜性，逆向工程領(lǐng)域還有很多問(wèn)題值得研究，包括曲面重建和體視化技術(shù)、曲面造型方法、特征檢測(cè)等。

3.2應(yīng)用研究現(xiàn)狀

作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，逆向工程的應(yīng)用研究已成為國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

逆向工程廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品改型或仿型設(shè)計(jì)。西門(mén)子電氣的逆向工程小組通過(guò)對(duì)渦輪葉片進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在不到12天的時(shí)間內(nèi)就開(kāi)發(fā)出了用于其它方面的新型渦輪，目前該套系統(tǒng)已開(kāi)始對(duì)外提供逆向工程應(yīng)用服務(wù)。采用光學(xué)掃描儀對(duì)水泵葉輪進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)逆向設(shè)計(jì)完成水泵葉輪的三維造型。另外，在汽車(chē)的改型設(shè)計(jì)中奇瑞和通用都無(wú)一例外的應(yīng)用了逆向工程技術(shù)。

在破舊零件的復(fù)原設(shè)計(jì)方面，2000年，波音公司應(yīng)用逆向工程技術(shù)對(duì)波音747的尾翼進(jìn)行了復(fù)原設(shè)計(jì)，并在一個(gè)工作日內(nèi)制造出了零件，為老式飛機(jī)的維修和零件更換提供了快捷途徑。

逆向工程在產(chǎn)品檢測(cè)和誤差分析方面也有較好的應(yīng)用。早在90年代初．NASA就應(yīng)用逆向工程技術(shù)開(kāi)展了一項(xiàng)重要研究，就是研究X-38飛行器與其CAD設(shè)計(jì)模型之間的匹配精度和誤差，以分析和驗(yàn)證CFD(計(jì)算流體力學(xué))模擬的準(zhǔn)確度。最近，AMT公司借助非接觸的撒光掃描儀和CAI（計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè))技術(shù)來(lái)提高零件檢驗(yàn)的速度。掃描數(shù)據(jù)輸入CAI軟件，與CAD設(shè)計(jì)模型進(jìn)行比較和誤差分析并自動(dòng)生成檢驗(yàn)報(bào)告。之前，AMT檢驗(yàn)一個(gè)零件需要半天時(shí)間設(shè)置和數(shù)小時(shí)運(yùn)行；現(xiàn)在只需半小時(shí)設(shè)置，實(shí)際檢測(cè)只要幾分鐘即可。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中，采用CT斷層掃描技術(shù)獲得二維圖像，通過(guò)專用軟件進(jìn)行圖像處理和模型重建．獲得人體股骨的數(shù)字模型，用于人工關(guān)節(jié)定做式置換。國(guó)內(nèi)外有人把逆向工程用于矯正牙套的設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)牙齒石膏模型進(jìn)行掃描測(cè)量和三維重建，獲得牙齒三維數(shù)字模型．然后基于該模型進(jìn)行修改和矯正，制造出一系列矯正牙套。目前，該技術(shù)在國(guó)外已投入商用．在國(guó)內(nèi)上海交通大學(xué)也開(kāi)發(fā)出基于逆向工程的快速牙套設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)，并開(kāi)始初步應(yīng)用。

總的來(lái)說(shuō)，國(guó)外在逆向工程研究和應(yīng)用方面起步較早：國(guó)內(nèi)逆向工程應(yīng)用主要集中在復(fù)雜曲面零件的開(kāi)發(fā)和模具設(shè)計(jì)上。在汽車(chē)、航空、玩具等行業(yè)應(yīng)用比較廣泛。

4、逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)

4.1實(shí)物數(shù)字化技術(shù)

即實(shí)物掃描的區(qū)域規(guī)劃及精度保證技術(shù),研究在掃描時(shí)影響測(cè)量精度的各種因素,保證精度而采用的方法和措施,檢查和驗(yàn)證精度的方法;在進(jìn)行掃描區(qū)域劃時(shí)如何綜合考慮掃描精度、掃描效率和曲面擬合重構(gòu)時(shí)的擬合精度、曲面拼接光順性問(wèn)題;零件基準(zhǔn)測(cè)量的精度保證問(wèn)題。德立科技有限公司新推出的基于美國(guó)星科和普賽技術(shù)的柔性三坐標(biāo)測(cè)量及激光掃描檢測(cè)系統(tǒng)FlexME代表著新一代逆向工程(ReverseEngineering,RE)和計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)(ComputerAidedInspection,CAI)系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)。與傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測(cè)量或激光掃描系統(tǒng)不同,星科的柔性三坐標(biāo)測(cè)量關(guān)節(jié)臂,以及基于該關(guān)節(jié)臂和普賽公司的激光掃描測(cè)頭的FlexME系統(tǒng)不僅測(cè)量精度高、速度快、柔性好、范圍大,而且輕巧易搬、對(duì)使用環(huán)境無(wú)特殊要求,可以用于機(jī)械產(chǎn)品的逆向工程、模具制造的計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)、產(chǎn)品加工裝配的在線或離線檢測(cè)。

4.2測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理

即云狀數(shù)據(jù)處理技術(shù):研究高密度、大容量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理技術(shù),包括多次掃描點(diǎn)云的拼接問(wèn)題,掃描點(diǎn)云的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化問(wèn)題、云狀數(shù)據(jù)的特征提取問(wèn)題等。

4.3曲面重建技術(shù)

研究如何選擇合適的數(shù)學(xué)表示方法、擬合修改算法、控制參數(shù)及曲面重構(gòu)方法。以得到高質(zhì)量、高精度的曲面模型。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究最近報(bào)道較多,曾建江等采用了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和相應(yīng)的快速學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于曲面重建。該模型可以有效地逼近曲面并剔除輸入數(shù)據(jù)點(diǎn)中的“壞”點(diǎn)。張偉等提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的三角網(wǎng)格方法可在有效保持原數(shù)據(jù)點(diǎn)集的拓?fù)涮卣鞯耐瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)期望規(guī)模和精度的三角網(wǎng)格剖逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)及其研究。

4.4重構(gòu)曲面的評(píng)價(jià)和檢驗(yàn)問(wèn)題

研究對(duì)曲面的評(píng)價(jià)指標(biāo)、檢驗(yàn)方法以及修正工具。在SURFACER和很多CAD軟件中,都采用NURBS來(lái)表示曲面。它可以表示非常復(fù)雜形狀的曲面,但曲面的表示、顯示、操作都不能用很直觀的方式進(jìn)行,很難對(duì)曲面進(jìn)行評(píng)價(jià)、檢驗(yàn)和修改。利用圖形的質(zhì)心和最小慣性主軸作為定位基準(zhǔn),可實(shí)現(xiàn)被測(cè)自由曲面與標(biāo)準(zhǔn)CAD模型的自動(dòng)對(duì)齊,為實(shí)現(xiàn)已知CAD模型的自由曲面的在線檢測(cè)提供了理論依據(jù)。但這種方法實(shí)現(xiàn)自由曲面的在線檢測(cè)還需克服一些因素的影響,如CMM實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)的速度、實(shí)際測(cè)量路徑的轉(zhuǎn)換精度以及由于工件自身高度在工件處于視場(chǎng)中心以外的區(qū)域時(shí)給定位及測(cè)量精度帶來(lái)的影響。

5、逆向工程中相關(guān)技術(shù)的研究重點(diǎn)

5.1三維數(shù)字化技術(shù)

目前大多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)是針對(duì)具體的應(yīng)用而開(kāi)發(fā),數(shù)據(jù)處理往往針對(duì)特定的測(cè)量設(shè)備、測(cè)量對(duì)象,通用性差。需發(fā)展面向逆向工程的通用測(cè)量系統(tǒng),高速、高精度地實(shí)現(xiàn)三維物體表面的數(shù)字化,并能根據(jù)幾何外形和后續(xù)應(yīng)用選擇測(cè)量方式及路徑,能進(jìn)行路徑規(guī)劃和自動(dòng)測(cè)量。

5.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

研究熱點(diǎn)還將集中于掃描點(diǎn)云的數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化問(wèn)題云狀數(shù)據(jù)的特征提取問(wèn)題。

5.3曲面重建技術(shù)

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的曲面重建技術(shù)的研究將會(huì)有很大前途,研究的重點(diǎn)是復(fù)雜的特征約束重建以及如何快速、準(zhǔn)確地識(shí)別和還原出點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的特征及約束,并且在保證有效約束的前提下如何提高特征模型重建的速度。

5.4重構(gòu)曲面的評(píng)價(jià)和檢驗(yàn)問(wèn)題

這方面的研究還較少,相信隨著逆向工程在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用,在線檢測(cè)的使用和重構(gòu)曲面的評(píng)價(jià)會(huì)引起大家足夠的重視的.

6、結(jié)論

產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜化、多元化，使得逆向工程技術(shù)在產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)中的地位顯得尤為重要。產(chǎn)品實(shí)物幾何外形的數(shù)字化、CAD模型重建、產(chǎn)品或模具制造都非常需要逆向工程技術(shù)的支持。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究工作的不斷深入，逆向工程中技術(shù)中現(xiàn)有的瓶頸將會(huì)被一一解除，產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)也會(huì)取得長(zhǎng)足的發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

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[2]關(guān)于對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)教學(xué)中《材料與工藝》課程的思考張公明設(shè)計(jì)與藝術(shù)2007.01

篇7

關(guān)鍵詞：逆向工程;產(chǎn)品設(shè)計(jì);實(shí)施條件

前言

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。同時(shí)，隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，人們的產(chǎn)品的要求也逐漸提高?，F(xiàn)階段，人們?cè)谫?gòu)買(mǎi)產(chǎn)品的過(guò)程中，不僅關(guān)注產(chǎn)品的內(nèi)在功能，同時(shí)還十分關(guān)注產(chǎn)品的外觀條件。產(chǎn)品在消費(fèi)者市場(chǎng)的受歡迎程度對(duì)企業(yè)的發(fā)展具有重要影響，為了更好的促進(jìn)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，企業(yè)目前十分關(guān)注產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題。一般來(lái)講，設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作時(shí)，會(huì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行三維建模處理，從而以三維模型為主要依據(jù)對(duì)其進(jìn)行合理的修正，從而保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性合理性。但是產(chǎn)品的三維模型存在一定的局限性，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，建模過(guò)程十分復(fù)雜，消耗了設(shè)計(jì)人員的大量時(shí)間；第二，有時(shí)三維模型過(guò)于復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員就無(wú)法根據(jù)三維模型順利完成對(duì)設(shè)計(jì)方案的修正工作。逆向工程技術(shù)的出現(xiàn)有效的彌補(bǔ)了三維建模方式的不足之處，設(shè)計(jì)人員借助逆向工程技術(shù)將設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)體化處理，從而以實(shí)體模型為依據(jù)對(duì)原來(lái)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效的修正。當(dāng)設(shè)計(jì)人員明確了最終的設(shè)計(jì)方案之后，他們可以借助三維掃描儀和一些軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的CAD處理，得到產(chǎn)品的CAD模型?，F(xiàn)階段，逆向工程技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員在逆向工程技術(shù)的協(xié)助之下可以更好的開(kāi)展產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作，不斷拓寬自己的設(shè)計(jì)思維。同時(shí)，使用了逆向工程技術(shù)之后，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的周期也得到了顯著地降低，從而提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1逆向工程概述

逆向工程，通俗的將也叫做反求工程，或者是反求設(shè)計(jì)，具體指的就是在設(shè)計(jì)理論和技術(shù)等的支持之下，相關(guān)人員通過(guò)一定的手段對(duì)設(shè)計(jì)出的新產(chǎn)品進(jìn)行透徹的分析和改進(jìn)，就是對(duì)原始設(shè)計(jì)的一種提升，也可以成為再設(shè)計(jì)。一般來(lái)講，人們根據(jù)研究對(duì)象的不同，將逆向工程劃分成了三個(gè)不同的類型，分別是實(shí)物反求、軟件反求以及影像反求。在新的時(shí)代背景下，逆向工程技術(shù)的出現(xiàn)極大的推動(dòng)了設(shè)計(jì)制作領(lǐng)域的數(shù)字化發(fā)展，有效的幫助企業(yè)節(jié)約成本投入，從而提升了最終的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)階段，逆向工程技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，主要包括模具領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等等。逆向工程技術(shù)在模具領(lǐng)域的應(yīng)用是十分廣泛的，相應(yīng)的技術(shù)也相對(duì)比較成熟。

2逆向工程的原理

隨著時(shí)代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，逆向工程技術(shù)也在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，目前逆向工程技術(shù)可以支持三維制造路線。具體過(guò)程如下：首先，相關(guān)人員使用高速三維激光掃描機(jī)對(duì)設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品樣本進(jìn)行掃描處理；第二，對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在處理過(guò)程中需要借助一些反求軟件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)曲而的重新構(gòu)建；第三，對(duì)得到的重構(gòu)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)處理，得到IGES或STL數(shù)據(jù)；第四，將得到的IGES數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD三維處理軟件，這樣就得到了新產(chǎn)品的三維實(shí)體模型；第五，設(shè)計(jì)人員以該實(shí)體模型為主要依據(jù)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。

3逆向工程技術(shù)實(shí)施的條件

逆向工程技術(shù)的順利實(shí)現(xiàn)需要一定的條件支持，主要包括硬件條件和軟件條件，下面分別具體介紹一下。

3.1逆向工程技術(shù)實(shí)施的硬件條件。相關(guān)人員在使用逆向工程技術(shù)時(shí)，首先需要做的工作就是對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行三維掃描處理，掃描的目的是得到產(chǎn)品的三維信息數(shù)據(jù)。得到三維數(shù)據(jù)的過(guò)程就需要一定的硬件支持，現(xiàn)階段企業(yè)在獲取產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)時(shí)常用的儀器主要有兩種，分別是三坐標(biāo)測(cè)量和三維掃描儀，上述兩種儀器的生產(chǎn)國(guó)基本上就是英國(guó)、意大利、德國(guó)或者是日本。一般來(lái)講，三坐標(biāo)測(cè)量和三維掃描儀的測(cè)頭主要有兩種類型，第一種是接觸式的測(cè)頭；第二種是非接觸式的測(cè)頭。就接觸式的測(cè)頭而言，顧名思義使用者需要保證測(cè)頭和被測(cè)物體處于接觸狀態(tài)，這樣測(cè)頭才能正常采集數(shù)據(jù)。就非接觸式的測(cè)頭而言，在使用過(guò)程中，測(cè)頭無(wú)需和被測(cè)物體接觸到一起，該種測(cè)頭的原理是光學(xué)和激光。在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)之下，掃描儀一直處于不斷發(fā)展的狀態(tài)，掃描儀的準(zhǔn)確度在不斷的提升。使用者應(yīng)該根據(jù)自己的實(shí)際需要選擇合適的掃描儀，這樣才能保證采集到的三維數(shù)據(jù)是有效的。

3.2逆向工程技術(shù)實(shí)施的軟件條件?，F(xiàn)階段，市面上有很多可以執(zhí)行逆向工程操作的軟件，如Surfacer、Delcam、Cimatron、CAD以及RhinoResurf等。上述軟件的存在為使用者提供了強(qiáng)大的軟件支持，方便人們完成逆向工程操作。總的說(shuō)來(lái)，在執(zhí)行逆向工程操作時(shí)，比較關(guān)鍵的技術(shù)主要有兩個(gè)，第一個(gè)是數(shù)據(jù)采集與處理；第二個(gè)是曲面構(gòu)造。當(dāng)然，逆向工程中還涉及了一些其他技術(shù)，在這些技術(shù)的共同支持之下，相關(guān)人員才能順利完成逆向工程操作。

4逆向工程技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

逆向工程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，逆向工程在實(shí)際應(yīng)用中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，對(duì)一些相對(duì)比較復(fù)雜的產(chǎn)品進(jìn)行三維實(shí)體模型化處理，主要借助的是CAD技術(shù)；第二，得到產(chǎn)品的三維CAD模型之后，設(shè)計(jì)人員可以以此為依據(jù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行局部修正處理，從而使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加完善；第三，如果一些產(chǎn)品的圖紙?jiān)僖矝](méi)有辦法得到，那么相關(guān)人員可以利用逆向工程技術(shù)對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化處理；第四，在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上，借助逆向工程技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，從而使得新產(chǎn)品更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；第五，當(dāng)某些產(chǎn)品出現(xiàn)了局部損壞現(xiàn)象時(shí)，技術(shù)人員在逆向工程技術(shù)的協(xié)助之下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)損壞產(chǎn)品的修復(fù)處理。比較容易出現(xiàn)的損傷的是一些大型設(shè)備，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)等；第六，對(duì)人體的器官進(jìn)行建模處理，從而得到具體的人體器官模型?？傊?，逆向工程技術(shù)在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中發(fā)揮著十分重要的作用，而且隨著逆向工程技術(shù)的不斷成熟，它在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。

5結(jié)語(yǔ)

本文圍繞逆向工程和新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)展了相關(guān)研究，主要介紹了逆向工程技術(shù)，并對(duì)其在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望可以為相關(guān)人員提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

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[2]王衛(wèi)東.逆向工程在產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].包裝工程,2011,10:36-39.

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[5]王春艷.初探基于逆向工程的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程[J].藝術(shù)與設(shè)計(jì)(理論),2010,08:191-193.

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篇8

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程;綠色設(shè)計(jì);發(fā)展;環(huán)保

前言：隨著經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)給全球造成了資源短缺和環(huán)境污染的嚴(yán)重危機(jī)，威脅到人類未來(lái)的發(fā)展，迫使人們對(duì)發(fā)展觀進(jìn)行反思。隨著時(shí)代車(chē)輪的前進(jìn)，機(jī)械設(shè)計(jì)向著“輕、小、智、全及綠”即輕型、小巧靈便、智能化、綠色環(huán)保的方向發(fā)展。綠色設(shè)計(jì)與綠色制造是90年代初期提出的一種新的概念與制造模式，現(xiàn)已受到機(jī)械制造領(lǐng)域的日益關(guān)注和重視，并得到了較好的應(yīng)用和推廣，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展趨勢(shì)。綠色設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)（設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、銷售、使用或消費(fèi)、廢棄處理），著重考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性（自然資源的利用、對(duì)環(huán)境和人的影響、可拆卸性、可回收性、可重復(fù)利用性等），并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時(shí)，并行地考慮并保證產(chǎn)品應(yīng)有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量等因此，機(jī)械產(chǎn)品要“綠色”發(fā)展，有必要將綠色設(shè)計(jì)在機(jī)械工程中應(yīng)用前景進(jìn)行分析。

一、何謂綠色設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)目標(biāo)。設(shè)計(jì)目標(biāo)中除考慮功能、性能、質(zhì)量、成本等方面外，還必須考慮產(chǎn)品在整個(gè)生命周期過(guò)程中與環(huán)境和人的和諧性，

（二）設(shè)計(jì)技術(shù)。除常規(guī)設(shè)計(jì)方法外，還必須人可拆卸設(shè)計(jì)、可回收設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)等新的設(shè)計(jì)思想和方法。

（三）設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。全面考慮從原材料提煉、材料加工、部件制造、產(chǎn)品裝配、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品運(yùn)輸、產(chǎn)品使用、產(chǎn)品廢棄后的回收、重用和處理等整個(gè)生命周期中對(duì)環(huán)境造成的總負(fù)荷為最小。

圖1 機(jī)械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)流程框圖

（四）設(shè)計(jì)流程 。見(jiàn)上圖：圖1 機(jī)械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)流程框圖，為閉環(huán)設(shè)計(jì)。綠色設(shè)計(jì)中產(chǎn)品廢棄后并不是作為垃圾排人環(huán)境，而是考慮通過(guò)重用、修理、再加工、回收等手段重新應(yīng)用于新產(chǎn)品的制造過(guò)程，從而使理想的綠色產(chǎn)品可以接近實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的零排放。

（五）設(shè)計(jì)目的。綠色設(shè)計(jì)的核心是3R，減量化（Reduce）、回收（Recycle）、重復(fù)使用（Reuse）。以滿足需求和適應(yīng)工作環(huán)境。

二、目前現(xiàn)狀

（一）新興技術(shù)，技術(shù)完善性不高。綠色設(shè)計(jì)作為一種新的設(shè)計(jì)方法，出現(xiàn)的時(shí)間并不長(zhǎng)，還遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到完善的程度，很多具體的方法還有待研究。

（二）“綠色設(shè)計(jì)”是設(shè)計(jì)的綠色而不是生產(chǎn)過(guò)程中的偷工減料。綠色設(shè)計(jì)和節(jié)約制造成本有著本質(zhì)區(qū)別，并不是不按生產(chǎn)要求任意減少生產(chǎn)當(dāng)中存在污染環(huán)境的環(huán)節(jié)就是所謂的“綠色設(shè)計(jì)”，而是從機(jī)械工程分析的源頭上采用綠色設(shè)計(jì)的方法。

（三）綠色設(shè)計(jì)能否確落實(shí)處。能否確實(shí)的實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)的機(jī)械工程，還是“空頭支票”用來(lái)抬高產(chǎn)品價(jià)格的砝碼呢？筆者認(rèn)為應(yīng)予之相關(guān)部門(mén)采取措施在綠色設(shè)計(jì)投入生產(chǎn)環(huán)節(jié)中進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)督、對(duì)于成品鑒定。

（四）“綠色”概念只是一個(gè)口號(hào)，還未普及，有待推廣。綠色概念還未確實(shí)的普遍整個(gè)機(jī)械領(lǐng)域的，綠色設(shè)計(jì)理念如何推而廣之？還有待于做深部探討。

三、綠色設(shè)計(jì)方法

（一）生命周期設(shè)計(jì)。見(jiàn)下圖：圖2機(jī)械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)生命周期設(shè)計(jì)框圖，即綜合考慮調(diào)研、研制、設(shè)計(jì)、制造、銷售、使用、回收、處理等生命周期中各環(huán)節(jié)對(duì)環(huán)境及人的影響的設(shè)計(jì)方法。

圖2 機(jī)械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)生命周期設(shè)計(jì)框圖

（二）并行工程設(shè)計(jì)。利用并行工程技術(shù)，綜合考慮產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)中的各因素，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中隨時(shí)在各環(huán)節(jié)間進(jìn)行信息交流和反饋，實(shí)現(xiàn)多因素、多目標(biāo)、閉環(huán)設(shè)計(jì)過(guò)程的全局最優(yōu)化。

（三）模塊化設(shè)計(jì)。可實(shí)現(xiàn)功能和結(jié)構(gòu)的集成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綠色產(chǎn)品的快速開(kāi)發(fā)及易拆卸、易回收的要求。

四、綠色設(shè)計(jì)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

（一）新興技術(shù)，潛力大。綠色設(shè)計(jì)作為技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械工程中的時(shí)間不長(zhǎng)，其發(fā)展?jié)摿χ髽I(yè)內(nèi)人士盡人皆知。

（二）綠色設(shè)計(jì)可提高機(jī)械工程應(yīng)用于實(shí)際企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。綠色設(shè)計(jì)的本質(zhì)特征之一是在不影響產(chǎn)品的功能、壽命、質(zhì)量等傳統(tǒng)指標(biāo)的前提下，通過(guò)技術(shù)和管理 兩個(gè)途徑，提高資源、能源利用率的一種先進(jìn)設(shè)計(jì)方法。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度分析，綠色技術(shù)是降低產(chǎn)品成本，使技術(shù)或資源、能源相對(duì)增值的技術(shù)，即在同量資源、能源的前提下，綠色設(shè)計(jì)技術(shù)是力圖比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法獲得更多更好產(chǎn)品、使生產(chǎn)過(guò)程由粗放型轉(zhuǎn)向節(jié)約型的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)。

（三）綠色設(shè)計(jì)可有效減少企業(yè)發(fā)展中的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，很多大中型機(jī)械制造企業(yè)如果不考慮采用綠色設(shè)計(jì)，則隨時(shí)有著因環(huán)境問(wèn)題被關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)的危機(jī)，使企業(yè)的發(fā)展存在嚴(yán)重的隱患。反之，如果企業(yè)采用以綠色設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的機(jī)械工程而實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保生產(chǎn)流程即可為企業(yè)創(chuàng)造一個(gè)持續(xù)、穩(wěn)定、高效發(fā)展的空間。

結(jié)論：隨著該設(shè)計(jì)理念應(yīng)用于機(jī)械工程當(dāng)中將帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)表明，綠色設(shè)計(jì)可提高機(jī)電產(chǎn)品及企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，綠色設(shè)計(jì)的本質(zhì)特征之一是在不影響產(chǎn)品的功能、壽命、質(zhì)量等傳統(tǒng)指標(biāo)的前提下，通過(guò)技術(shù)和管理兩個(gè)途徑，提高資源、能源利用率的一種先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，必將迎來(lái)廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

篇9

【摘 要】 本文從價(jià)值工程與物料清單（bom）的概念入手，從滿足用戶產(chǎn)品功能需求的角度，將產(chǎn)品功能模塊化，根據(jù)價(jià)值工程原理對(duì)產(chǎn)品模塊的成本和功能進(jìn)行匹配；在模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的bom設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)零部件的質(zhì)量-成本的優(yōu)化選擇來(lái)確定模塊的bom設(shè)計(jì)，從而在產(chǎn)品形成的源頭上實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品成本的優(yōu)化控制。

【關(guān)鍵詞】 價(jià)值工程； bom設(shè)計(jì)； 質(zhì)量-成本優(yōu)化； 成本控制

通常使用者購(gòu)買(mǎi)商品，首先考慮的是該商品的特定功能，然后才考慮該商品的價(jià)格等問(wèn)題，而價(jià)格是受成本約束的，產(chǎn)品質(zhì)量也是服務(wù)于產(chǎn)品功能的，價(jià)值工程（value engineering，ve）正是這一思路的體現(xiàn)。從產(chǎn)品自身看，產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)和成本因素的考慮都取決于“物料清單”（bill of material，bom），產(chǎn)品成本也是通過(guò)bom來(lái)歸集的。在很大程度上，產(chǎn)品成本在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)決定了，在以后階段成本降低的空間相當(dāng)有限。

一、產(chǎn)品功能的模塊化設(shè)計(jì)

在買(mǎi)方市場(chǎng)的現(xiàn)代社會(huì)，產(chǎn)品需求決定產(chǎn)品供給。產(chǎn)品需求總是以服務(wù)于客戶的特定功能需求為前提的，對(duì)產(chǎn)品功能需求的分析是bom設(shè)計(jì)首先要考慮的問(wèn)題，也是產(chǎn)品成本控制的前提。Www.133229.Com

（一）產(chǎn)品功能需求分析

設(shè)計(jì)制造出能滿足市場(chǎng)需要的產(chǎn)品是產(chǎn)品被市場(chǎng)接受的重要前提，前面提到，人們購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品，并不是要購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品本身，而是購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品所能實(shí)現(xiàn)的功能。因此，我們除了要關(guān)心市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求以外，更要注重用戶對(duì)產(chǎn)品功能需求的分析，稱之為“產(chǎn)品功能需求分析”。一般產(chǎn)品往往能提供系列功能，需要企業(yè)做認(rèn)真細(xì)致的市場(chǎng)調(diào)研。通常，人們比較重視產(chǎn)品的主要功能，次要功能容易被忽視，但細(xì)節(jié)上的問(wèn)題也對(duì)產(chǎn)品影響很大，這就要求企業(yè)充分重視人們對(duì)產(chǎn)品的功能需求并關(guān)注其變化。

1.調(diào)查市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品功能的需求

可以通過(guò)產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)掌握用戶對(duì)產(chǎn)品的功能需求，了解產(chǎn)品在使用過(guò)程中出現(xiàn)的功能滿足方面的問(wèn)題，作為今后產(chǎn)品改進(jìn)的方向。調(diào)查方法包括：對(duì)重點(diǎn)客戶的訪問(wèn)、問(wèn)卷調(diào)查以及德?tīng)柗品ǖ?，調(diào)查內(nèi)容包括功能具體內(nèi)容及功能重要性評(píng)價(jià)等，充分把握市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品功能的需求，保證產(chǎn)品所提供的功能是市場(chǎng)所需要的。

2.識(shí)別產(chǎn)品功能需求

分析人員要對(duì)調(diào)研資料進(jìn)行充分的分析、歸納和總結(jié)，整理和明確市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品功能的需求，確認(rèn)哪些功能是可以滿足的，哪些功能是產(chǎn)品無(wú)法滿足的，進(jìn)一步對(duì)產(chǎn)品不同功能的需求程度進(jìn)行系統(tǒng)分類，排列出產(chǎn)品功能的優(yōu)先級(jí)，以便在設(shè)計(jì)制造等環(huán)節(jié)企業(yè)的重要資源向其傾斜。在識(shí)別產(chǎn)品功能需求中，還要注意分析用戶對(duì)產(chǎn)品潛在的功能需求，分析要有一定的超前意識(shí)，要跟上并引領(lǐng)產(chǎn)品發(fā)展的社會(huì)進(jìn)步潮流。

（二）確定產(chǎn)品功能模塊

1.產(chǎn)品功能模塊化

產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊化是客戶功能需求多樣化的必然結(jié)果。在產(chǎn)品功能的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該將產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)模塊化，這樣可以根據(jù)不同用戶的需求對(duì)功能模塊進(jìn)行組合，進(jìn)一步滿足不同用戶的個(gè)性化功能需求，更重要的是可以降低設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)的成本。為了能更好地生產(chǎn)出滿足用戶功能需求的產(chǎn)品，將用戶視角的產(chǎn)品功能需求轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)制造者視角的功能需求模塊是非常必要的。

2.產(chǎn)品功能模塊的劃分

通過(guò)功能整理，明確產(chǎn)品功能模塊。在功能模塊劃分中，要確保以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）基本功能模塊的通用性，以利于規(guī)模生產(chǎn)；（2）各功能產(chǎn)品模塊獨(dú)立制造，利于維修和單獨(dú)銷售；（3）模塊間接口簡(jiǎn)單，便于裝配和分離；（4）各模塊的內(nèi)外部關(guān)系要滿足高內(nèi)聚低耦合的要求，提高模塊獨(dú)立性；（5）模塊分解大小適中，為模塊的功能組合提供便利。

二、產(chǎn)品模塊成本與功能的匹配

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的必要功能，對(duì)相應(yīng)功能模塊的成本保障就成了產(chǎn)品設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題。

（一）產(chǎn)品各功能模塊的成本與功能的匹配

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能服務(wù)的，所以產(chǎn)品成本的控制必須在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的前提下考慮。

首先，計(jì)算各模塊的功能評(píng)價(jià)系數(shù)。用層次分析法（ahp）對(duì)前述的產(chǎn)品功能需求及評(píng)價(jià)進(jìn)行量化處理，計(jì)算得到各功能模塊的功能評(píng)價(jià)系數(shù)。

然后，確定各模塊的成本參數(shù)。從價(jià)值工程的角度看，希望成本c很低而功能f很高。在實(shí)際應(yīng)用中，則強(qiáng)調(diào)成本c與功能f的匹配，用fi表示第i個(gè)功能模塊的功能評(píng)價(jià)系數(shù)，用ci表示第i個(gè)功能模塊的成本評(píng)價(jià)系數(shù)，則第i個(gè)功能模塊的價(jià)值vi=fi/ci。其中∑fi=1，∑ci=1。一般而言，vi越接近1越好；若vi大于1，說(shuō)明該模塊功能重要，但產(chǎn)品模塊成本可能不足；若vi小于1，說(shuō)明該模塊成本過(guò)高，是成本降低的重點(diǎn)；若vi接近于零，就應(yīng)考慮該功能有無(wú)存在的必要，其功能能否被替代?？傊?，運(yùn)用價(jià)值工程的方法對(duì)模塊功能/模塊成本進(jìn)行平衡，使功能模塊的成本評(píng)價(jià)系數(shù)等于功能模塊的功能評(píng)價(jià)系數(shù)，即fi=ci。

（二）產(chǎn)品目標(biāo)成本在各模塊間的分配

企業(yè)在制定目標(biāo)成本時(shí)，既要充分考慮本企業(yè)的內(nèi)部條件，又要考慮企業(yè)所處的外部環(huán)境，制定出一個(gè)低于現(xiàn)行成本經(jīng)努力可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)成本，進(jìn)而計(jì)算各模塊的目標(biāo)成本，即：

某模塊的目標(biāo)成本=該產(chǎn)品目標(biāo)成本×該模塊的成本評(píng)價(jià)系數(shù)

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊與產(chǎn)品功能模塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系，各功能模塊的目標(biāo)成本即為各產(chǎn)品模塊的目標(biāo)成本。

三、產(chǎn)品bom設(shè)計(jì)中質(zhì)量-成本的優(yōu)化

值得注意的是，從不同思路出發(fā)可能會(huì)出現(xiàn)同一功能可以由完全不同原理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)用戶需求和成本優(yōu)先的原則，確定產(chǎn)品bom結(jié)構(gòu)。

在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊的bom設(shè)計(jì)過(guò)程中，滿足要求的某零部件往往不止一個(gè)，設(shè)計(jì)者應(yīng)該根據(jù)質(zhì)量-成本優(yōu)化的要求對(duì)其進(jìn)行選擇。為形象地描述選擇過(guò)程，筆者用方框表示與節(jié)點(diǎn)，圓圈表示或節(jié)點(diǎn)，得到一個(gè)產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)的與或樹(shù)。

下面以一個(gè)案例來(lái)說(shuō)明bom設(shè)計(jì)中質(zhì)量-成本優(yōu)化控制的過(guò)程。

背景資料：某公司的齒輪減速箱產(chǎn)品的輸出軸系模塊pi由輸出軸p1、大齒輪p2、軸承p3和定距環(huán)p4組成，p1、p2、p3和p4為底層零件，p1有備選零件x11和x12，p2有備選零件x21、x22和x23，p3有備選零件x31和x32，p4有備選零件x41和x42，輸出軸系模塊pi的目標(biāo)成本為ci為240元，如圖1所示：

為表達(dá)方便起見(jiàn)，將備選零件的質(zhì)量參數(shù)和成本參數(shù)列成表1

0-1規(guī)劃法求得最優(yōu)解：x11=x22=x32=x42=1，質(zhì)量最優(yōu)值qi為1.92，設(shè)計(jì)成本234元<目標(biāo)成本240元，滿足解的要求。這樣確定了零件選項(xiàng)，確定了輸出軸系模塊的bom結(jié)構(gòu)，進(jìn)而確定各產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊及齒輪減速箱產(chǎn)品的bom結(jié)構(gòu)樹(shù)。

四、結(jié)論

從以上分析可以看出，運(yùn)用價(jià)值工程原理對(duì)產(chǎn)品成本進(jìn)行源頭控制有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這個(gè)優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

第一，從滿足用戶產(chǎn)品功能需求的角度，將用戶對(duì)產(chǎn)品功能需求進(jìn)行模塊化處理，對(duì)功能模塊進(jìn)行組合，可以滿足不同用戶的個(gè)性化功能需求，從而降低產(chǎn)品整體的設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)的成本。這樣不會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品功能剩余或功能不足的問(wèn)題，同時(shí)也克服了單純追求降低產(chǎn)品成本而犧牲產(chǎn)品功能的弊端。

第二，從產(chǎn)品bom設(shè)計(jì)的角度，按照產(chǎn)品功能模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊，依據(jù)價(jià)值工程原理將產(chǎn)品目標(biāo)成本在各產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊間進(jìn)行分配，使產(chǎn)品各功能有與之匹配的成本保證。在模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的bom設(shè)計(jì)中，通過(guò)零部件的質(zhì)量-成本優(yōu)化選擇和控制來(lái)最終確定產(chǎn)品的bom，保證了在目標(biāo)成本控制的條件下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量最優(yōu)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本的源頭控制及優(yōu)化控制的目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 劉夫云，等.產(chǎn)品模塊化程度評(píng)價(jià)方法研究[j].中國(guó)機(jī)械工程，2008，（4）.

篇10

【關(guān)鍵詞】機(jī)械；可靠性；設(shè)計(jì)

一、機(jī)械設(shè)計(jì)不同時(shí)期的可靠行設(shè)計(jì)

（一）計(jì)劃期的可靠性設(shè)計(jì)

計(jì)劃期的工作依據(jù)是新型科研成果、市場(chǎng)需要程度與客戶訂貨實(shí)際情況。設(shè)計(jì)工作人員要利用準(zhǔn)確翔實(shí)的市場(chǎng)情報(bào)與技術(shù)指標(biāo)，制定出可行性技術(shù)方案，對(duì)多種方案進(jìn)行利弊比較，綜合考慮到可靠性、適用性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，完成合理的設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)制定工作。在這一時(shí)期，可靠性工作實(shí)際上就是產(chǎn)品可靠性展望。此工作目的有兩個(gè)，一是找出產(chǎn)品可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，給接下來(lái)的技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)期提出糾正指導(dǎo)。二是尋找到值得改進(jìn)的方向，使產(chǎn)品再度開(kāi)發(fā)成為可能。可靠性展望若想完成指標(biāo)的分配確定，需要根據(jù)產(chǎn)品自身的功能及客戶的實(shí)際要求，完成相對(duì)應(yīng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)值建立，比如說(shuō)壽命、可靠程度、失效率等等。再按照特定的方法原則，逐步分配可靠指標(biāo)。

（二）方案期的可靠性設(shè)計(jì)

在這一時(shí)期，需要正確處理創(chuàng)新同借鑒的關(guān)系。第一要分析機(jī)械的功能，第二是由設(shè)計(jì)人員提出各種可行性方案，第三是把不同的方案進(jìn)行技術(shù)分解，尋找到最佳的組合形式。在方案設(shè)計(jì)期，是對(duì)機(jī)械整體進(jìn)行初始設(shè)計(jì)，在此階段，機(jī)械設(shè)計(jì)工作人員一定要對(duì)準(zhǔn)備解決的方案進(jìn)行正確評(píng)價(jià)。可靠性評(píng)價(jià)及可靠性設(shè)計(jì)指的是同一體系內(nèi)，根據(jù)工作原理圖、擬定方案，進(jìn)行抽象簡(jiǎn)化而得出來(lái)的設(shè)計(jì)體系。如果從可靠性指標(biāo)來(lái)看，越復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，其可靠程度就會(huì)越低。若想保證系統(tǒng)可靠，就一定要增加并聯(lián)系統(tǒng)，而這樣做，當(dāng)然會(huì)使產(chǎn)品成本上升。所以在這一階段，可靠性方法的確定需要擬定系統(tǒng)初步的驗(yàn)算分析，繼而確定系統(tǒng)整體事件，及整體同部分之間的關(guān)聯(lián)。

（三）技術(shù)期的可靠性設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)期發(fā)展目標(biāo)是形成總裝配圖以及各個(gè)部件的裝配圖，用草圖的設(shè)計(jì)來(lái)確定各個(gè)零件的基本尺寸與外形，還包括每一部件間的相連方式，部件外形與尺寸等等。最后，需要確定零件的總裝配圖、分部件裝配圖、工作流程圖。這一時(shí)期首先需要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上完成零部件的設(shè)計(jì)，并對(duì)重點(diǎn)部位及零部件進(jìn)行工作性能校驗(yàn)，接下來(lái)設(shè)計(jì)分部裝配草圖以及總裝配草圖。所有草圖完成之后，需要進(jìn)行精確性核驗(yàn)。正因?yàn)榧夹g(shù)期是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)中最為重要的時(shí)期，所以，這個(gè)時(shí)期的可靠性工作就相對(duì)比較多。對(duì)于單個(gè)零件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)階段已經(jīng)確定了其荷載，同時(shí)根據(jù)剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性的實(shí)際情況，來(lái)確定出零部件的設(shè)計(jì)尺寸范圍，這樣才能夠保證零件的質(zhì)量。

（四）編制期的可靠性設(shè)計(jì)

上面的工作基本就是通過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，而這個(gè)階段主要任務(wù)就是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品采取一些方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的仔細(xì)分析，得出產(chǎn)品的性能。把機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性理論研究運(yùn)用到實(shí)際的可靠性實(shí)踐當(dāng)中，能夠更好地提高機(jī)械設(shè)計(jì)的可靠性，提高產(chǎn)品質(zhì)量。但是在實(shí)際工作的過(guò)程中，我們需要對(duì)具體的實(shí)踐操作進(jìn)行指標(biāo)確認(rèn)，并把得出的數(shù)據(jù)編制到生產(chǎn)的技術(shù)文件當(dāng)中，進(jìn)而給可靠性生產(chǎn)提供支持。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)可靠性的發(fā)展方向

（一）可靠性靈敏度設(shè)計(jì)

可靠性靈敏度設(shè)計(jì)建立在可靠性之上，有效映射不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)機(jī)械零件的實(shí)際影響程度，進(jìn)而確定對(duì)機(jī)械零件靈敏度影響程度最大的隨機(jī)變量，并重新分析和設(shè)計(jì)此參數(shù)。預(yù)估設(shè)計(jì)變量變差以及約束變差對(duì)產(chǎn)品效能指標(biāo)的影響程度，調(diào)整對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)影響程度相對(duì)較大的設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而使產(chǎn)品失去對(duì)因素變差的靈敏性。這種設(shè)計(jì)以極限狀態(tài)方程為基礎(chǔ)，然后求解出設(shè)計(jì)參數(shù)相應(yīng)的偏導(dǎo)數(shù)，獲得靈敏度計(jì)算公式，從而明確每個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的靈敏度，并以此為依據(jù)，不斷修整設(shè)計(jì)，調(diào)整參數(shù)。

（二）可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)也是建立在可靠性之上，這種設(shè)計(jì)模式不僅能夠更好地滿足產(chǎn)品投入使用過(guò)程中的可靠性，還能優(yōu)化產(chǎn)品外觀尺寸、加工成本以及安全性等參數(shù)，進(jìn)而使產(chǎn)品預(yù)估效能更加接近實(shí)際效能。此種方法有效融合可靠性分析理論和規(guī)劃方法，以可靠度為基礎(chǔ)構(gòu)建優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，調(diào)整機(jī)械零件的外形尺寸、成本等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)最小化，然后以剛度、強(qiáng)度等設(shè)計(jì)要求充當(dāng)約束條件，構(gòu)建數(shù)學(xué)模式，參照數(shù)學(xué)模型合理選擇具體的優(yōu)化方法，最終求解最理想的設(shè)計(jì)變量。

（三）可靠性試驗(yàn)

現(xiàn)階段，可靠性理論趨于成熟，然而可靠性試驗(yàn)尚不健全?？煽啃栽囼?yàn)是一種考察、分析和評(píng)判產(chǎn)品可靠性的手段，旨在通過(guò)可靠性試驗(yàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原材料以及加工工藝存在的缺陷，進(jìn)而進(jìn)一步完善產(chǎn)品，提升成功率，降低維修養(yǎng)護(hù)成本，判斷其是否滿足可靠性定量要求。然而一旦具體的設(shè)計(jì)方案出現(xiàn)變更，則應(yīng)重新開(kāi)展試驗(yàn)分析，造成了不必要的資源浪費(fèi)，因此，我們應(yīng)充分利用高性能軟件，縮減試驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省成本。

綜上，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員在滿足機(jī)械可靠性的前提下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最優(yōu)化的目標(biāo)。充分發(fā)揮可靠性設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)的巨大潛力，達(dá)到產(chǎn)品最佳點(diǎn)以及最可靠點(diǎn)?？煽啃詢?yōu)化設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性和實(shí)用性的特點(diǎn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)還帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，其發(fā)展的前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)：