導(dǎo)語：如何才能寫好一篇產(chǎn)品工程設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，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：TH16 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0004-02

隨著技術(shù)更新?lián)Q代的加快，廢舊設(shè)備報廢的數(shù)量在逐年增加，如果對這些報廢的設(shè)備處理不當(dāng)，勢必將造成大量的資源浪費，不僅存在安全隱患，而且還會污染環(huán)境。這也是當(dāng)前面臨的巨大的科技問題，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@個問題，就顯得尤為重要了，在產(chǎn)品報廢后能采用優(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，實現(xiàn)廢舊設(shè)備的循環(huán)使用。針對失效的廢舊產(chǎn)品進行再制造，首先要對其進行再制造設(shè)計，使其形成最優(yōu)化的工藝流程。再制造工程的設(shè)計思想是以廢舊產(chǎn)品的再制造性評價、剩余壽命評估、再制造產(chǎn)品建模為核心研究內(nèi)容。下面將針對這三個主要環(huán)節(jié)進行一一介紹。

1 廢舊產(chǎn)品的再制造性評價

當(dāng)我們在對產(chǎn)品進行再制造之前，首先必須要做的就是要對報廢產(chǎn)品的再制造性進行評價。那么，何為再制造性評價呢？其實從字面上我們就不難看出，是對報廢產(chǎn)品從技術(shù)性能、經(jīng)濟價值、對環(huán)境影響等多方面因素，進行綜合分析與評價。而后，評估出廢舊產(chǎn)品是否具有判斷可否對廢舊產(chǎn)品進行再制造的前提是其再制造型評價，也是廢舊產(chǎn)品再制造的評價的理論基礎(chǔ)。廢舊產(chǎn)品具不具有再制造性要在環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟等各種條件下去分析廢舊產(chǎn)品的設(shè)計架構(gòu)和經(jīng)濟價值，得到一個完全整體的分析之后，才能判斷其是否具有再次通過修護或改良的條件。影響再制造性的因素主要包含以下幾個方面。

1）廢舊產(chǎn)品再制造的技術(shù)性評價：從產(chǎn)品的設(shè)計機構(gòu)上分析可拆卸裝配性、可再制造加工性、性能升級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評價是否有再制造的價值。這也是對廢舊產(chǎn)品實施再造的根本問題，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)濟性評價：從技術(shù)經(jīng)濟的角度分析廢舊產(chǎn)品再制造在經(jīng)濟上是否合算。一切從經(jīng)濟適用出發(fā)，當(dāng)前的社會前景就是倡導(dǎo)綠色環(huán)保，經(jīng)濟實惠，杜絕鋪張浪費，那么，我們尤其是要客觀、準(zhǔn)確地評估廢舊產(chǎn)品在再制造每一個階段的生產(chǎn)成本，分析其經(jīng)濟合理性，這對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)境性評價：從廢舊產(chǎn)品本身報廢造成的環(huán)境污染、再制造過程中可能造成的環(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，從而評價廢舊產(chǎn)品是否具有環(huán)保、節(jié)能、節(jié)材等社會意義。環(huán)保還是不變的主題，如果在對廢舊產(chǎn)品實行再造的過程中，對環(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)實意義。

4）研究建立廢舊產(chǎn)品再制造性概念、評價體系、方法、評價模型及專家評價系統(tǒng)。想實現(xiàn)理想的再造，那么一切實施基礎(chǔ)都要以專業(yè)的、科學(xué)性的概念、評價體系、方法、評價模型以及專家評估體系，作為基石，從根本上就要樹立一種嚴(yán)明的操作方案。那么這樣的實施行為才會是有效的。

2 廢舊產(chǎn)品的失效機理、剩余壽命評估及再制造產(chǎn)品的壽命預(yù)測

產(chǎn)品服役的環(huán)境行為及失效機理研究是進行廢舊產(chǎn)品的剩余壽命評估和再造產(chǎn)品壽命預(yù)測的基礎(chǔ)理論依據(jù)。產(chǎn)品剩余壽命評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)境中失效的機理和損傷的規(guī)律，并與加速試驗的結(jié)果相結(jié)合，已建立產(chǎn)品壽命的預(yù)測評價系統(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。其主要研究內(nèi)容包括：

1）創(chuàng)建在自然環(huán)境中廢舊產(chǎn)品中各個零件受到磨損、腐蝕的多狀態(tài)下的損耗情況的模擬，還有對各個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比較全面的數(shù)據(jù)，再對比實際過程中的得出相對應(yīng)關(guān)系，進行剩余壽命的評估。

3）一個產(chǎn)品由全新到廢舊狀態(tài)，產(chǎn)品中的各個零部件呈現(xiàn)出的是不同狀態(tài)的磨損，我們可以研究這個折舊過程當(dāng)中各個零件在特定時間特定狀態(tài)下的損耗，判斷出折損的規(guī)律這樣對于我們在操作中可以做出對剩余壽命的評斷。

4）將物理知識運用到實踐當(dāng)中去，利用顯微器械判斷出產(chǎn)品中零件的大概使用時間，以便更好的知曉其剩余的作用價值，做到一個最大的物盡其用。

5）從多個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。我們可以從這幾個方面去入手，比如說結(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)力場耦合作用下的零件損耗行徑，多軸載荷作用下零件長期使用形成磨損行徑，還可以是研究在固/氣/液相互交錯的狀態(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，并參照再制造產(chǎn)品的性能模型，對預(yù)測典型再制造產(chǎn)品壽命的方法和技巧進行分析和研究，最終形成其壽命評價技巧的理論體系。根據(jù)周圍環(huán)境對于產(chǎn)品的影響以及磨損特性，再結(jié)合之前推測出來的剩余壽命的數(shù)據(jù)。

3 廢舊產(chǎn)品的再制造建模

廢舊產(chǎn)品零件本身蘊含了大量的幾何形貌、擦學(xué)性能、整體強度等信息。而且由于各個廢舊產(chǎn)品的工作環(huán)境、時間等眾多影響因素不可能完全相同，所以對其零件原始幾何、性能參量的獲取并建立幾何及力學(xué)的再制造模型，是進行再制造產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)和難點。廢舊產(chǎn)品再制造建模的研究內(nèi)容包括：

1）研究廢舊零件的機械學(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量基準(zhǔn)的情況下，采取接觸式和非接觸式測量技術(shù)，挖掘融化在廢舊產(chǎn)品中的幾何形貌、整體強度等信息，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）通過現(xiàn)代性能測試技術(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)、運動學(xué)的基礎(chǔ)理論和有限元計算等手段，結(jié)合環(huán)境分析和失效分析，探討建立基于知識集信息的原始零件力學(xué)和表面性能模型。

對于一個企業(yè)來說，較好的控制成本大大提升了企業(yè)的長久性以及競爭性。因為現(xiàn)在這個社會企業(yè)成敗很大一部分取決于其產(chǎn)品成本的價格高低。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―倒閉。怎么樣才能做成又有質(zhì)量成本又低的產(chǎn)品呢，古語說的好“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，又可以讓消費者滿意。

4 結(jié)束語

廢舊設(shè)備的再制造在如今社會迅速發(fā)展的狀況下具有非常重大的意義，實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)的實施，是對大自然的一種維護，能夠為社會的發(fā)展提供源源不竭的動力，做好廢舊材料的再造，為社會作出貢獻，也必將是專業(yè)人才所畢生追求的。

參考文獻

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篇2

一般而言，產(chǎn)品的公差常常使用尺寸公差、形位公差的表達方式。當(dāng)前，二維圖樣的公差分析一般是使用計算尺寸鏈的方法，它的缺點是不能綜合考慮產(chǎn)品的尺寸和形位公差。隨著市場需求的不斷提高和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，如今的產(chǎn)品設(shè)計已經(jīng)從二維圖樣轉(zhuǎn)向三維實體的設(shè)計，那么就需要研究一種能夠?qū)θS幾何模型進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數(shù)之和的性質(zhì)，它保證了在抽取足夠多的隨機樣本后，蒙特卡洛模擬法是概率收斂的。因此，該方法的適用范圍，從原則上講幾乎沒有任何限制，不管公差設(shè)計函數(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，就可得到一個比較精確的裝配尺寸分布。根據(jù)設(shè)計函數(shù)的性質(zhì)，可將問題分解為不同的公差分析模型。數(shù)十年來，國內(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公司開發(fā)的3DCS，UGS公司發(fā)的VisVSA，PTC公司開發(fā)的CE/TOL（集成在Pro/Engineer中）軟件，下面以VisVSA作為工具進行實例介紹。VisVSA把與裝配工藝設(shè)計相關(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)動機艙的布局設(shè)計帶來巨大的變化，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輛振動給換擋手柄帶來的抖動和噪聲，大大提高了車輛舒適性能。拉索位置行程控制即人手控制球頭的運動，通過換擋機構(gòu)帶動拉索，從而控制變速箱的運動。拉索的行程保證自動變速箱各種狀態(tài)切換的輸入條件，而拉索行程的輸入就是自動換擋器行程的輸出，它經(jīng)過駕駛員手操作來完成，所以換擋器多采用全機械結(jié)構(gòu)來保證其穩(wěn)定性能。換擋器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由多個零件組成，其中最后拉索銷運動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)，同時在批量生產(chǎn)中要滿足PPK，也就是過程性能指數(shù)大于1.33，所以在設(shè)計中所涉及相關(guān)零件的尺寸公差，必須要經(jīng)過嚴(yán)格的計算驗證。以P-D的拉索行程舉例，P擋運動到D擋的標(biāo)準(zhǔn)換擋行程為37.36±0.75mm,表示換擋器帶動拉索運動的行程必須在該范圍內(nèi)。分析產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)和零部件圖紙得出，該運動的行程位移公差與基座、換擋桿、固定軸、換擋彈簧片這幾個零件有關(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個尺寸，因為尺寸繁多，構(gòu)成復(fù)雜，所以通過手工的線性方式計算是不合適的，而使用計算機虛擬裝配技術(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)圖紙將每個零件的基準(zhǔn)以及位置度輸入，并且根據(jù)關(guān)系將各個零件在軟件中模擬裝配后計算，最后計算其位移公差分布。由圖2的計算結(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)。貢獻率表示對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，這個輪廓度將是優(yōu)先選擇的尺寸，這樣就對以后的大批量生產(chǎn)有指導(dǎo)意義。

3結(jié)束語

篇3

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；人機工程學(xué)；并行應(yīng)用

Key words： product style design；ergonomics；parallel application

中圖分類號：TG802 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）36-0153-02

0 引言

設(shè)計無處不在，有人甚至說設(shè)計就是一切[1]。工業(yè)設(shè)計是人類社會文明高度發(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)濟相結(jié)合的產(chǎn)物。在工業(yè)設(shè)計中，與人有最密切和直觀接觸的就是產(chǎn)品造型設(shè)計，隨著設(shè)計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)計流程中，人機工程學(xué)常作為設(shè)計前期生理數(shù)據(jù)應(yīng)用于產(chǎn)品概念設(shè)計階段。這容易導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計及后期模具設(shè)計中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不足數(shù)據(jù)不符的現(xiàn)象，造成設(shè)計的變更和制造成本的提高，也遠未滿足“以人為本”的設(shè)計需求。本文通過總結(jié)產(chǎn)品造型設(shè)計的特點，針對性的提出從人機工程學(xué)應(yīng)用要點出發(fā)，進行并行應(yīng)用的思路。使人機工程學(xué)全方位為產(chǎn)品造型設(shè)計服務(wù)。

1 產(chǎn)品造型設(shè)計的特點

產(chǎn)品造型設(shè)計的特點主要體現(xiàn)在兩個方面，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)計是產(chǎn)品形態(tài)是審美的創(chuàng)造，結(jié)合了設(shè)計師的藝術(shù)趣味與審美理解。它與產(chǎn)品的價值相關(guān)聯(lián)，代表了產(chǎn)品的“氣質(zhì)”。設(shè)計師運用點、線、面等不同的形態(tài)元素表達了不同的設(shè)計理念，懷舊或前衛(wèi)、正統(tǒng)或反叛、簡潔或繁瑣、直接或含蓄、理性或感性。這些呈現(xiàn)出現(xiàn)的形象特點形成產(chǎn)品的“風(fēng)格”[2]。但我們也應(yīng)該很明確的認(rèn)識到產(chǎn)品不同于藝術(shù)品，產(chǎn)品設(shè)計不能是簡單的設(shè)計師自身的直覺經(jīng)驗，而是系統(tǒng)地將多重功能和多重限制聯(lián)系起來，其中有人的因素、經(jīng)濟的因素、工程的因素等等，設(shè)計師需要系統(tǒng)地將設(shè)計、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)用價值，因此才會被生產(chǎn)和銷售。從另一個角度來講，產(chǎn)品其實是功能的載體，產(chǎn)品設(shè)計的根本目的是實現(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、效果及公共價值準(zhǔn)確無誤地告訴消費者[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，如產(chǎn)品在基本使用功能外，還有能帶來審美、娛樂等精神功能的作用。所以，好的產(chǎn)品造型設(shè)計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)品造型中人機工程學(xué)的作用

從以上產(chǎn)品造型設(shè)計的特點中我們不難看出，優(yōu)秀的設(shè)計最終是要獲得一種使生產(chǎn)者和消費者都滿意的整體，體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計價值觀。這個設(shè)計價值觀直接推動了人機工程學(xué)的發(fā)展。人機工程學(xué)是20世紀(jì)80年代左右開始在國內(nèi)發(fā)展的一門新興交叉學(xué)科，隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟和科學(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)科的顯著特點是研究人、機、環(huán)境三要素自身特性的基礎(chǔ)上，不僅僅注重對單一要素的優(yōu)化，而是將“人”、“機”、“環(huán)境”三要素納入“人-機-環(huán)境”綜合體中進行系統(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)計方案。人機工程學(xué)的研究對象主要是：在工業(yè)設(shè)計中與人體有關(guān)的問題[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中的心理活動等?；谠搶W(xué)科的特點，其理論和方法可為設(shè)計中考慮“人的因素”提供人體尺度數(shù)據(jù)；可為設(shè)計中“機的功能”合理性提供科學(xué)依據(jù)；可為設(shè)計中考慮“環(huán)境因素”提供設(shè)計準(zhǔn)則；可為“人-機-環(huán)境”系統(tǒng)設(shè)計提供整體思路；可為貫徹“以人為本”的設(shè)計思想提供可行方法。因而工業(yè)與工程設(shè)計成為人機工程學(xué)主要應(yīng)用領(lǐng)域。在產(chǎn)品造型設(shè)計中，該學(xué)科理論與方法貫穿與設(shè)計的全過程，逐步將設(shè)計水平提升到人們所最求的高度。

3 產(chǎn)品造型中人機工程學(xué)應(yīng)用的要點

在產(chǎn)品造型設(shè)計中考慮人機工程學(xué)也就是考慮人與產(chǎn)品的交互方式、交互界面的設(shè)計，運用人機工程學(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)計的全過程中。

3.1 生理要素應(yīng)用

人體尺寸是產(chǎn)品設(shè)計的基本資料，通過人體測量可獲得人體的靜態(tài)尺寸和動態(tài)尺寸。人體的靜態(tài)尺寸是結(jié)構(gòu)尺寸，而人體的動態(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)下的測量尺寸。動態(tài)人體尺寸測量的重點是人在執(zhí)行某種動作時的身體特征。動態(tài)人體尺寸測量的特點是在任何一種人體活動中，身體各部分協(xié)調(diào)而連貫的完成動作指令[3]。但是對于大小不一的人體尺寸，其指令也有差異，設(shè)計不可能全部實現(xiàn)。根據(jù)尺寸的性質(zhì)，在同一個產(chǎn)品的各個部分，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。坐上去以后椅子會子安前傾一個角度，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、知覺特性、認(rèn)識、學(xué)習(xí)和出錯情況進行產(chǎn)品使用方式、操作界面的設(shè)計，以適應(yīng)用戶的職業(yè)需要、行動方式需要、認(rèn)知需要和操作需要，以減少用戶學(xué)習(xí)的時間，減少操作出錯[3]。如：Nissan日產(chǎn)Pivo概念電動汽車設(shè)計（圖2），Pivo最特別的地方是革新式的360度車倉旋轉(zhuǎn)功能及90度車輪旋轉(zhuǎn)功能，當(dāng)你駕駛Pivo時，從此不用再倒車入庫，只要將車頭做180度旋轉(zhuǎn)，即可正向開車入庫。這一操作方式的設(shè)計，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)計流程中人機工程學(xué)的并行應(yīng)用

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

4 結(jié)語

在市場競爭日益激烈，產(chǎn)品同質(zhì)化程度越來越高的情況下，“人性化”的設(shè)計才是未來的趨勢。因此在產(chǎn)品造型設(shè)計中，應(yīng)從生理要素、心理要素兩個要點出發(fā)，結(jié)合人機工程學(xué)的原理分析產(chǎn)品中人的因素，在產(chǎn)品造型設(shè)計流程中并行應(yīng)用。將人機工程學(xué)應(yīng)用融入到產(chǎn)品造型設(shè)計的全過程中。

參考文獻：

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篇4

關(guān)鍵詞： 城市公共產(chǎn)品供給 和諧社會建設(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)濟學(xué)家林達爾于1919年提出后，已經(jīng)逐步成為公共經(jīng)濟學(xué)或政府經(jīng)濟學(xué)的一個基本概念。一般認(rèn)為，公共產(chǎn)品是指在增加一個人對其分享時，并不導(dǎo)致成本的增加，而排除任何人對其的分享卻要花費巨大的成本，即消費上存在非競爭性和非排他性產(chǎn)品。

根據(jù)對非競爭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)濟干預(yù)等；另一類是實物形態(tài)的純公共產(chǎn)品，如國防、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)該消費或者得到的公共產(chǎn)品，典型例子如社會衛(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)進行劃分，公共產(chǎn)品可以劃分為教育類、社會保障類、公共醫(yī)療衛(wèi)生類、環(huán)境保護類、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)品可以分為在全國范圍內(nèi)存在的全國性公共產(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、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)品供給對社會和諧的影響

在社會范圍內(nèi)，所有產(chǎn)品可以被簡單地看作是公共產(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，個人需求主要由私人產(chǎn)品予以滿足，在消費領(lǐng)域二者有著一定的互補性和替代性。從現(xiàn)實上講，在一定的歷史時期和社會階段，公共需求和個人需求也會相互轉(zhuǎn)化，即眾多的個人需求可能會上升為公共需求，原來的公共需求也可能下降為個人需求。國際經(jīng)驗也表明，一國的人均GDP從1000美元向3000美元的過渡時期，正是該國公共需求快速擴張的時期。就中國而言，從“一般溫飽”向“全面小康”、從計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟、從農(nóng)業(yè)社會向工業(yè)社會加速轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，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成一種均衡，往往會導(dǎo)致一定的社會矛盾，形成若干不穩(wěn)定因素，影響社會的整體和諧與持續(xù)發(fā)展。

1.影響城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展。

由于“建國以來，我國政府在公共產(chǎn)品供給方面采取了整體上長期偏向城市的政策”，所以“無論是改革開放以前還是以來，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，這種差別的存在會對城市居民和農(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放以前享有的公共消費品、公用設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施大大優(yōu)于農(nóng)村居民，而且在改革開放后享有的義務(wù)教育、公共衛(wèi)生、社會保障和公用設(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家權(quán)力和公共政策的強制建立的，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”建立?？梢哉f，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)濟的高速發(fā)展，城市化水平的提高和城市的急劇擴張，一系列影響城市內(nèi)部和諧的問題也隨之產(chǎn)生。例如，大中城市對能源的高度依賴與水電設(shè)施的安全運行，重大疾病傳播與公共衛(wèi)生應(yīng)急，人口流動與城市治安改善，低收入階層安居與廉租房建設(shè)，城市弱勢群體與社會保障，人口增長壓力與公共交通，工業(yè)企業(yè)與環(huán)境保護，生產(chǎn)消費活動與市容環(huán)境維護，等等。

3.影響區(qū)域經(jīng)濟社會的協(xié)調(diào)發(fā)展。

城市在區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展中有著強大的輻射功能和帶動作用。城市公共產(chǎn)品的有效供給對于實現(xiàn)城市居民社會福利最大化，促進城市發(fā)展至關(guān)重要。在西部大開發(fā)背景下，切實加強西部城市公共產(chǎn)品供給，必將對西部經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生重要的拉動作用。

三、對建設(shè)和諧社會進程中政府政策的基本建議

當(dāng)前，各級政府面臨著公共產(chǎn)品供給的雙重壓力：一方面要承擔(dān)改革成本，解決歷史欠賬問題；一方面又要著眼于發(fā)展，并為中長期發(fā)展創(chuàng)造條件。公共需求的全面增長與公共產(chǎn)品供給的短缺，是一個相當(dāng)突出的問題。在構(gòu)建和諧社會的進程中，政府理應(yīng)更多地通過提供公共產(chǎn)品，縮小城鄉(xiāng)之間和貧富之間差距，緩解城鄉(xiāng)各種社會矛盾，促進區(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。

由于我國社會長期處于城鄉(xiāng)二元對立的狀態(tài)，城鄉(xiāng)居民在公共需求方面依然存在著巨大差別。我國70%的居民生活在農(nóng)村，“三農(nóng)”問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?、?yīng)急性公共產(chǎn)品的需求時，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，應(yīng)該注意城鄉(xiāng)居民公共需求內(nèi)容差別，因地制宜、因時制宜，按需供給。

2.注重居民消費需求引導(dǎo)，加快城鄉(xiāng)經(jīng)濟開發(fā)。

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

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

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

4.合理確定公共支出流向，促進社會相對公平。

由于絕大多數(shù)公共產(chǎn)品的供給成本是由公共財政支出的，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)該自覺糾正“跑”項目、“爭”項目的誤導(dǎo)作用，公平合理地確定公共財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)建和諧社會的進程中，政府理應(yīng)密切關(guān)注人民群眾對公共產(chǎn)品的需求變化，提供足量優(yōu)質(zhì)的公共產(chǎn)品來滿足公共需求，促進個體“自由”、政治“正義”、經(jīng)濟“效率”和社會“公平”的實現(xiàn)。

參考文獻：

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篇5

【關(guān)鍵詞】工程機械產(chǎn)品；造型設(shè)計；R式倉儲電動叉車

引言

隨著我國市場經(jīng)濟發(fā)展進程的不斷加快，人們對工業(yè)建設(shè)的安全穩(wěn)定需求越來越大。機械設(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，其在進行造型設(shè)計過程存在諸多不合理問題，這就減低了機械設(shè)備產(chǎn)品的運行使用效率?；诖耍嚓P(guān)建設(shè)人員應(yīng)在明確工程機械產(chǎn)品造型設(shè)計條件的前提下，從形態(tài)設(shè)計、色彩設(shè)計以及質(zhì)量設(shè)計三方面出發(fā)，以提高產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用于實踐的效果價值。這是實現(xiàn)當(dāng)前現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(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，以作用于實踐。

1研究工程機械產(chǎn)品造型設(shè)計要點的現(xiàn)實意義

與消費類的電子產(chǎn)品不同，工程機械產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)將功能性與操作性作為控制目標(biāo)。研究表明，從宏觀的角度來看，其與傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)應(yīng)用涉及的偏重造型工業(yè)設(shè)計的關(guān)系不大，但其形式對工程機械設(shè)備具有一定影響。因此，機械產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)將功能與形式兩方面，均作為重點設(shè)計目標(biāo)。即對各種設(shè)計因素進行綜合性分析，以找出具有可行性的機械產(chǎn)品造型設(shè)計方案。然而，在此之前，相關(guān)人員應(yīng)在明確造型設(shè)計條件的情況下，找出設(shè)計控制要點。這是提升現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(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)將其作為重點研究對象，以服務(wù)當(dāng)前經(jīng)濟建設(shè)的全面發(fā)展進程[1]。

2工程機械產(chǎn)品造型設(shè)計條件分析

以R式倉儲電動叉車產(chǎn)品設(shè)計過程為例，叉車作為用來裝卸、短距離運輸以及堆垛的倉儲設(shè)備，其在未來的產(chǎn)品造型設(shè)計中，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式倉儲電動叉車產(chǎn)品設(shè)計要求。然而，由于國內(nèi)工程機械產(chǎn)品自主創(chuàng)新能力比較弱，即關(guān)鍵零部件研發(fā)相對落后，這就在一定程度上制約了對工業(yè)設(shè)計作用的認(rèn)識和運用。此外，該市場環(huán)境下，使得國內(nèi)比較缺乏針對倉儲電動叉車造型設(shè)計的方法支持，如由眼動儀獲取數(shù)據(jù)支持感性評價的嘗試在有效性和實用性方面等均存在一定局限。為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)從實踐角度出發(fā)，即在明確：形、色和質(zhì)單個造型設(shè)計要素的基礎(chǔ)上，找出優(yōu)化控制的方法策略[2]。

3工程機械產(chǎn)品的造型設(shè)計要點

針對當(dāng)前倉儲電動叉車的運行使用實際情況，造型設(shè)計人員在規(guī)劃階段，應(yīng)通過發(fā)散聯(lián)想與創(chuàng)新思維，來確定造型設(shè)計的關(guān)鍵詞，即“Rotation”。研究表明，其能較為準(zhǔn)確的傳達工程機械產(chǎn)品的整體一項，即能夠充分與倉儲電動叉車狹小空間高效率運行作業(yè)功能特性實現(xiàn)融合，從而使造型設(shè)計使用準(zhǔn)確的造型語言，來表達這一設(shè)計概念。具體來說，“Rotation”產(chǎn)品意象設(shè)計概念，還能與R式倉儲電動叉車獨特的轉(zhuǎn)向功能進行呼應(yīng)。此外，叉車大多采用液壓動力，即依靠后輪轉(zhuǎn)向與頻繁轉(zhuǎn)向來實踐運作，但這一設(shè)計會受狹小作業(yè)空間的限制，而降低設(shè)備運行效果。因此，R式倉儲電動叉車特別的轉(zhuǎn)向設(shè)計采取的方案是車身底盤的中間部分、駕駛室和工作部分能夠360°自由旋轉(zhuǎn)；而且，四輪驅(qū)動技術(shù)可達到90°轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)左右平移[3]。與此同時，這一整體圓弧形的造型設(shè)計，還能實現(xiàn)設(shè)計應(yīng)用的機動靈巧功能目標(biāo)。具體來說，為實現(xiàn)叉車造型設(shè)計的整體性與統(tǒng)一性，在形態(tài)設(shè)計方面，安全架應(yīng)采用圓弧曲線設(shè)計，即車體選用圓形結(jié)構(gòu)。這樣一來，R式倉儲電動叉車的形態(tài)設(shè)計語言，就能從傳統(tǒng)的直線型轉(zhuǎn)向與曲線型的復(fù)合，這就突出了工程機械造型設(shè)計中的傳統(tǒng)形式美感，進而最大限度的提高機械設(shè)備運行使用的適用性。在色彩設(shè)計方面，由于工程機械產(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消除與分割產(chǎn)品造型色彩設(shè)置的呆板印象。但對于底部，為提高設(shè)備運行使用在視覺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)識傳達某些特定的信息。在質(zhì)量控制方面，R式倉儲電動叉車造型設(shè)計綜合考慮了產(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。在工程機械造型設(shè)計中，技術(shù)是基礎(chǔ)，它支撐與產(chǎn)品造型設(shè)計密切關(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

總體而言，工程機械產(chǎn)品在造型設(shè)計過程中，受市場環(huán)境復(fù)雜性以及技術(shù)應(yīng)用局限問題的影響，使得機械設(shè)備作用于實踐工程施工建設(shè)使用的安全穩(wěn)定效果并未發(fā)揮出來。這種情況，要求設(shè)計人員將現(xiàn)有的機械產(chǎn)品造型設(shè)計資源充分利用起來，并通過科學(xué)合理化的改進，來提高產(chǎn)品應(yīng)用的耐久性。事實證明，設(shè)計人員需綜合分析工程機械產(chǎn)品的設(shè)計使用需求，進而在明確設(shè)計改進方向與措施技術(shù)方法的情況下，使產(chǎn)品應(yīng)用于實踐的效果價值充分發(fā)揮出來。這是促進工業(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踐，以提高機械產(chǎn)品應(yīng)用的質(zhì)量安全性。

參考文獻

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篇6

【關(guān)鍵詞】逆向工程;快速采集;曲面擬合;三維測量技術(shù)

1、引言

作為一種新產(chǎn)品開發(fā)以及消化、吸收先進技術(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)計開發(fā)模式,大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)的時間周期,提高產(chǎn)品研發(fā)的成功率。

當(dāng)今，各個行業(yè)越來越注重產(chǎn)品的外觀設(shè)計，以此來吸引顧客，最終在商業(yè)上取得成功。這點在消費產(chǎn)品的設(shè)計中體現(xiàn)的尤為突出。特別是手機、數(shù)碼相機、汽車等行業(yè)。

1.1逆向工程及其應(yīng)用范圍

在工業(yè)領(lǐng)域，往往會碰到根據(jù)模型或?qū)嵨飦順?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，是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量即數(shù)字化采樣，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重建實物的CAD數(shù)字模型，從而實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計與制造的過程。

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

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

b)已有零件的復(fù)制和仿制，再現(xiàn)原產(chǎn)品設(shè)計．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，例如檢測分析產(chǎn)品的變形，檢測焊接質(zhì)量等，以急對加工產(chǎn)品與三維數(shù)字化模型之間的誤差進行分析。

在制造業(yè)中，逆向工程已成為消化吸收新技術(shù)和二次開發(fā)的重要建徑之一。作為改進設(shè)計的一種重要手段，它有效地加快了新產(chǎn)品響應(yīng)市場的速度。同時，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)木制或泥塑模型進行藝術(shù)美學(xué)設(shè)計，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、完整地獲取實物的二維、三維幾何數(shù)據(jù),影響到重構(gòu)的CAD實體模型的質(zhì)量,并最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

(2)數(shù)據(jù)處理

對于獲取的一系列點數(shù)據(jù)在進行CAD模型重建前,必須進行格式轉(zhuǎn)換、噪聲濾除、平滑、對齊、歸并、測頭半徑補償和插值補點等處理。

(3)模型重建

將處理過的測量數(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)和實體重構(gòu)算法研究。國際市場目前已出現(xiàn)了不少商用的逆向工程軟件系統(tǒng)。國內(nèi)有關(guān)逆向工程的基礎(chǔ)研究也在不少單位內(nèi)展開，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、特征檢測等。

3.2應(yīng)用研究現(xiàn)狀

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

逆向工程廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品改型或仿型設(shè)計。西門子電氣的逆向工程小組通過對渦輪葉片進行逆向設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計方案，在不到12天的時間內(nèi)就開發(fā)出了用于其它方面的新型渦輪，目前該套系統(tǒng)已開始對外提供逆向工程應(yīng)用服務(wù)。采用光學(xué)掃描儀對水泵葉輪進行數(shù)據(jù)采集，通過逆向設(shè)計完成水泵葉輪的三維造型。另外，在汽車的改型設(shè)計中奇瑞和通用都無一例外的應(yīng)用了逆向工程技術(shù)。

在破舊零件的復(fù)原設(shè)計方面，2000年，波音公司應(yīng)用逆向工程技術(shù)對波音747的尾翼進行了復(fù)原設(shè)計，并在一個工作日內(nèi)制造出了零件，為老式飛機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)開展了一項重要研究，就是研究X-38飛行器與其CAD設(shè)計模型之間的匹配精度和誤差，以分析和驗證CFD(計算流體力學(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（計算機輔助檢測)技術(shù)來提高零件檢驗的速度。掃描數(shù)據(jù)輸入CAI軟件，與CAD設(shè)計模型進行比較和誤差分析并自動生成檢驗報告。之前，AMT檢驗一個零件需要半天時間設(shè)置和數(shù)小時運行；現(xiàn)在只需半小時設(shè)置，實際檢測只要幾分鐘即可。

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，通過專用軟件進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。國內(nèi)外有人把逆向工程用于矯正牙套的設(shè)計中，通過對牙齒石膏模型進行掃描測量和三維重建，獲得牙齒三維數(shù)字模型．然后基于該模型進行修改和矯正，制造出一系列矯正牙套。目前，該技術(shù)在國外已投入商用．在國內(nèi)上海交通大學(xué)也開發(fā)出基于逆向工程的快速牙套設(shè)計和制造系統(tǒng)，并開始初步應(yīng)用。

總的來說，國外在逆向工程研究和應(yīng)用方面起步較早：國內(nèi)逆向工程應(yīng)用主要集中在復(fù)雜曲面零件的開發(fā)和模具設(shè)計上。在汽車、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實物數(shù)字化技術(shù)

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

4.2測量數(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、大容量的點云數(shù)據(jù)的處理技術(shù),包括多次掃描點云的拼接問題,掃描點云的數(shù)據(jù)簡化問題、云狀數(shù)據(jù)的特征提取問題等。

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?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究最近報道較多,曾建江等采用了一個神經(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)點中的“壞”點。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)點集的拓?fù)涮卣鞯耐瑫r實現(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)曲面的評價和檢驗問題

研究對曲面的評價指標(biāo)、檢驗方法以及修正工具。在SURFACER和很多CAD軟件中,都采用NURBS來表示曲面。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行,很難對曲面進行評價、檢驗和修改。利用圖形的質(zhì)心和最小慣性主軸作為定位基準(zhǔn),可實現(xiàn)被測自由曲面與標(biāo)準(zhǔn)CAD模型的自動對齊,為實現(xiàn)已知CAD模型的自由曲面的在線檢測提供了理論依據(jù)。但這種方法實現(xiàn)自由曲面的在線檢測還需克服一些因素的影響,如CMM實際測量系統(tǒng)的速度、實際測量路徑的轉(zhuǎn)換精度以及由于工件自身高度在工件處于視場中心以外的區(qū)域時給定位及測量精度帶來的影響。

5、逆向工程中相關(guān)技術(shù)的研究重點

5.1三維數(shù)字化技術(shù)

目前大多數(shù)測量系統(tǒng)是針對具體的應(yīng)用而開發(fā),數(shù)據(jù)處理往往針對特定的測量設(shè)備、測量對象,通用性差。需發(fā)展面向逆向工程的通用測量系統(tǒng),高速、高精度地實現(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)用選擇測量方式及路徑,能進行路徑規(guī)劃和自動測量。

5.2數(shù)據(jù)預(yù)處理

研究熱點還將集中于掃描點云的數(shù)據(jù)簡化問題云狀數(shù)據(jù)的特征提取問題。

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)的研究將會有很大前途,研究的重點是復(fù)雜的特征約束重建以及如何快速、準(zhǔn)確地識別和還原出點云數(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)曲面的評價和檢驗問題

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)揮越來越大的作用,在線檢測的使用和重構(gòu)曲面的評價會引起大家足夠的重視的.

6、結(jié)論

產(chǎn)品的外觀設(shè)計越來越復(fù)雜化、多元化，使得逆向工程技術(shù)在產(chǎn)品外觀設(shè)計中的地位顯得尤為重要。產(chǎn)品實物幾何外形的數(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)有的瓶頸將會被一一解除，產(chǎn)品外觀設(shè)計也會取得長足的發(fā)展.

參考文獻：

[1]《逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)及其研究》孫進航空精密制造技術(shù)2007.02第43卷1期

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

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關(guān)鍵詞：逆向工程;產(chǎn)品設(shè)計;實施條件

前言

在市場經(jīng)濟條件下，企業(yè)之間的競爭越來越激烈。同時，隨著時代的發(fā)展和進步，人們的產(chǎn)品的要求也逐漸提高?，F(xiàn)階段，人們在購買產(chǎn)品的過程中，不僅關(guān)注產(chǎn)品的內(nèi)在功能，同時還十分關(guān)注產(chǎn)品的外觀條件。產(chǎn)品在消費者市場的受歡迎程度對企業(yè)的發(fā)展具有重要影響，為了更好的促進企業(yè)的長遠發(fā)展，企業(yè)目前十分關(guān)注產(chǎn)品設(shè)計問題。一般來講，設(shè)計人員在開展產(chǎn)品設(shè)計工作時，會對產(chǎn)品進行三維建模處理，從而以三維模型為主要依據(jù)對其進行合理的修正，從而保證設(shè)計方案的科學(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)在兩個方面：第一，建模過程十分復(fù)雜，消耗了設(shè)計人員的大量時間；第二，有時三維模型過于復(fù)雜，設(shè)計人員就無法根據(jù)三維模型順利完成對設(shè)計方案的修正工作。逆向工程技術(shù)的出現(xiàn)有效的彌補了三維建模方式的不足之處，設(shè)計人員借助逆向工程技術(shù)將設(shè)計的產(chǎn)品進行實體化處理，從而以實體模型為依據(jù)對原來的設(shè)計方案進行有效的修正。當(dāng)設(shè)計人員明確了最終的設(shè)計方案之后，他們可以借助三維掃描儀和一些軟件實現(xiàn)對設(shè)計產(chǎn)品的CAD處理，得到產(chǎn)品的CAD模型。現(xiàn)階段，逆向工程技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用，設(shè)計人員在逆向工程技術(shù)的協(xié)助之下可以更好的開展產(chǎn)品設(shè)計工作，不斷拓寬自己的設(shè)計思維。同時，使用了逆向工程技術(shù)之后，產(chǎn)品設(shè)計的周期也得到了顯著地降低，從而提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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，具體指的就是在設(shè)計理論和技術(shù)等的支持之下，相關(guān)人員通過一定的手段對設(shè)計出的新產(chǎn)品進行透徹的分析和改進，就是對原始設(shè)計的一種提升，也可以成為再設(shè)計。一般來講，人們根據(jù)研究對象的不同，將逆向工程劃分成了三個不同的類型，分別是實物反求、軟件反求以及影像反求。在新的時代背景下，逆向工程技術(shù)的出現(xiàn)極大的推動了設(shè)計制作領(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)濟效益?，F(xiàn)階段，逆向工程技術(shù)在多個領(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)也相對比較成熟。

2逆向工程的原理

隨著時代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，逆向工程技術(shù)也在不斷的發(fā)展和進步，目前逆向工程技術(shù)可以支持三維制造路線。具體過程如下：首先，相關(guān)人員使用高速三維激光掃描機對設(shè)計好的產(chǎn)品樣本進行掃描處理；第二，對掃描數(shù)據(jù)進行處理，在處理過程中需要借助一些反求軟件，從而實現(xiàn)對曲而的重新構(gòu)建；第三，對得到的重構(gòu)結(jié)果進行評價處理，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)品的三維實體模型；第五，設(shè)計人員以該實體模型為主要依據(jù)對原設(shè)計進行改進。

3逆向工程技術(shù)實施的條件

逆向工程技術(shù)的順利實現(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)實施的硬件條件。相關(guān)人員在使用逆向工程技術(shù)時，首先需要做的工作就是對設(shè)計產(chǎn)品進行三維掃描處理，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)時常用的儀器主要有兩種，分別是三坐標(biāo)測量和三維掃描儀，上述兩種儀器的生產(chǎn)國基本上就是英國、意大利、德國或者是日本。一般來講，三坐標(biāo)測量和三維掃描儀的測頭主要有兩種類型，第一種是接觸式的測頭；第二種是非接觸式的測頭。就接觸式的測頭而言，顧名思義使用者需要保證測頭和被測物體處于接觸狀態(tài)，這樣測頭才能正常采集數(shù)據(jù)。就非接觸式的測頭而言，在使用過程中，測頭無需和被測物體接觸到一起，該種測頭的原理是光學(xué)和激光。在科學(xué)技術(shù)的推動之下，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)實施的軟件條件。現(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大的軟件支持，方便人們完成逆向工程操作。總的說來，在執(zhí)行逆向工程操作時，比較關(guān)鍵的技術(shù)主要有兩個，第一個是數(shù)據(jù)采集與處理；第二個是曲面構(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)計中的應(yīng)用

逆向工程在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛，逆向工程在實際應(yīng)用中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，對一些相對比較復(fù)雜的產(chǎn)品進行三維實體模型化處理，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)計人員可以以此為依據(jù)對產(chǎn)品進行局部修正處理，從而使得產(chǎn)品設(shè)計更加完善；第三，如果一些產(chǎn)品的圖紙再也沒有辦法得到，那么相關(guān)人員可以利用逆向工程技術(shù)對其進行數(shù)字化處理；第四，在原有設(shè)計的基礎(chǔ)之上，借助逆向工程技術(shù)對其進行改進，從而使得新產(chǎn)品更具市場競爭力；第五，當(dāng)某些產(chǎn)品出現(xiàn)了局部損壞現(xiàn)象時，技術(shù)人員在逆向工程技術(shù)的協(xié)助之下可以實現(xiàn)對損壞產(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)動機等；第六，對人體的器官進行建模處理，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)計領(lǐng)域中的應(yīng)用也會越來越廣泛。

5結(jié)語

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

參考文獻

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篇8

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

前言：隨著經(jīng)濟的迅速增長給全球造成了資源短缺和環(huán)境污染的嚴(yán)重危機，威脅到人類未來的發(fā)展，迫使人們對發(fā)展觀進行反思。隨著時代車輪的前進，機械設(shè)計向著“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)計與制造的發(fā)展趨勢。綠色設(shè)計是在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)（設(shè)計、制造、運輸、銷售、使用或消費、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)計目標(biāo)，在滿足環(huán)境目標(biāo)要求的同時，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)濟性和質(zhì)量等因此，機械產(chǎn)品要“綠色”發(fā)展，有必要將綠色設(shè)計在機械工程中應(yīng)用前景進行分析。

一、何謂綠色設(shè)計

（一）設(shè)計目標(biāo)。設(shè)計目標(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)品在整個生命周期過程中與環(huán)境和人的和諧性，

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

（三）設(shè)計評價。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)品運輸、產(chǎn)品使用、產(chǎn)品廢棄后的回收、重用和處理等整個生命周期中對環(huán)境造成的總負(fù)荷為最小。

圖1 機械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計流程框圖

（四）設(shè)計流程 。見上圖：圖1 機械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計流程框圖，為閉環(huán)設(shè)計。綠色設(shè)計中產(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)品的制造過程，從而使理想的綠色產(chǎn)品可以接近實現(xiàn)對環(huán)境的零排放。

（五）設(shè)計目的。綠色設(shè)計的核心是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)計作為一種新的設(shè)計方法，出現(xiàn)的時間并不長，還遠沒有達到完善的程度，很多具體的方法還有待研究。

（二）“綠色設(shè)計”是設(shè)計的綠色而不是生產(chǎn)過程中的偷工減料。綠色設(shè)計和節(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”，而是從機械工程分析的源頭上采用綠色設(shè)計的方法。

（三）綠色設(shè)計能否確落實處。能否確實的實現(xiàn)綠色設(shè)計的機械工程，還是“空頭支票”用來抬高產(chǎn)品價格的砝碼呢？筆者認(rèn)為應(yīng)予之相關(guān)部門采取措施在綠色設(shè)計投入生產(chǎn)環(huán)節(jié)中進行相應(yīng)的監(jiān)督、對于成品鑒定。

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

三、綠色設(shè)計方法

（一）生命周期設(shè)計。見下圖：圖2機械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計生命周期設(shè)計框圖，即綜合考慮調(diào)研、研制、設(shè)計、制造、銷售、使用、回收、處理等生命周期中各環(huán)節(jié)對環(huán)境及人的影響的設(shè)計方法。

圖2 機械工程類產(chǎn)品綠色設(shè)計生命周期設(shè)計框圖

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

（三）模塊化設(shè)計?？蓪崿F(xiàn)功能和結(jié)構(gòu)的集成，進而實現(xiàn)綠色產(chǎn)品的快速開發(fā)及易拆卸、易回收的要求。

四、綠色設(shè)計應(yīng)用的優(yōu)勢

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

（二）綠色設(shè)計可提高機械工程應(yīng)用于實際企業(yè)競爭力。綠色設(shè)計的本質(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，通過技術(shù)和管理 兩個途徑，提高資源、能源利用率的一種先進設(shè)計方法。從經(jīng)濟學(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、能源相對增值的技術(shù)，即在同量資源、能源的前提下，綠色設(shè)計技術(shù)是力圖比傳統(tǒng)設(shè)計方法獲得更多更好產(chǎn)品、使生產(chǎn)過程由粗放型轉(zhuǎn)向節(jié)約型的先進設(shè)計技術(shù)。

（三）綠色設(shè)計可有效減少企業(yè)發(fā)展中的環(huán)境風(fēng)險。隨著社會對環(huán)保要求的不斷提高，很多大中型機械制造企業(yè)如果不考慮采用綠色設(shè)計，則隨時有著因環(huán)境問題被關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)的危機，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)計為基礎(chǔ)的機械工程而實現(xiàn)綠色環(huán)保生產(chǎn)流程即可為企業(yè)創(chuàng)造一個持續(xù)、穩(wěn)定、高效發(fā)展的空間。

結(jié)論：隨著該設(shè)計理念應(yīng)用于機械工程當(dāng)中將帶來的優(yōu)勢表明，綠色設(shè)計可提高機電產(chǎn)品及企業(yè)競爭力，綠色設(shè)計的本質(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，通過技術(shù)和管理兩個途徑，提高資源、能源利用率的一種先進設(shè)計方法，必將迎來廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻：

篇9

【摘 要】 本文從價值工程與物料清單（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)價值工程原理對產(chǎn)品模塊的成本和功能進行匹配；在模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的bom設(shè)計中，通過對零部件的質(zhì)量-成本的優(yōu)化選擇來確定模塊的bom設(shè)計，從而在產(chǎn)品形成的源頭上實現(xiàn)對產(chǎn)品成本的優(yōu)化控制。

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

通常使用者購買商品，首先考慮的是該商品的特定功能，然后才考慮該商品的價格等問題，而價格是受成本約束的，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bom來歸集的。在很大程度上，產(chǎn)品成本在產(chǎn)品設(shè)計階段就已經(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

在買方市場的現(xiàn)代社會，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，對產(chǎn)品功能需求的分析是bom設(shè)計首先要考慮的問題，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)計制造出能滿足市場需要的產(chǎn)品是產(chǎn)品被市場接受的重要前提，前面提到，人們購買產(chǎn)品，并不是要購買產(chǎn)品本身，而是購買產(chǎn)品所能實現(xiàn)的功能。因此，我們除了要關(guān)心市場對產(chǎn)品的需求以外，更要注重用戶對產(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)上的問題也對產(chǎn)品影響很大，這就要求企業(yè)充分重視人們對產(chǎn)品的功能需求并關(guān)注其變化。

1.調(diào)查市場對產(chǎn)品功能的需求

可以通過產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)掌握用戶對產(chǎn)品的功能需求，了解產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)的功能滿足方面的問題，作為今后產(chǎn)品改進的方向。調(diào)查方法包括：對重點客戶的訪問、問卷調(diào)查以及德爾菲法等，調(diào)查內(nèi)容包括功能具體內(nèi)容及功能重要性評價等，充分把握市場對產(chǎn)品功能的需求，保證產(chǎn)品所提供的功能是市場所需要的。

2.識別產(chǎn)品功能需求

分析人員要對調(diào)研資料進行充分的分析、歸納和總結(jié)，整理和明確市場對產(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)品無法滿足的，進一步對產(chǎn)品不同功能的需求程度進行系統(tǒng)分類，排列出產(chǎn)品功能的優(yōu)先級，以便在設(shè)計制造等環(huán)節(jié)企業(yè)的重要資源向其傾斜。在識別產(chǎn)品功能需求中，還要注意分析用戶對產(chǎn)品潛在的功能需求，分析要有一定的超前意識，要跟上并引領(lǐng)產(chǎn)品發(fā)展的社會進步潮流。

（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)不同用戶的需求對功能模塊進行組合，進一步滿足不同用戶的個性化功能需求，更重要的是可以降低設(shè)計、制造和維護的成本。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，要確保以下幾個問題：（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)品模塊獨立制造，利于維修和單獨銷售；（3）模塊間接口簡單，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

為實現(xiàn)產(chǎn)品的必要功能，對相應(yīng)功能模塊的成本保障就成了產(chǎn)品設(shè)計中必須考慮的問題。

（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現(xiàn)產(chǎn)品功能的前提下考慮。

首先，計算各模塊的功能評價系數(shù)。用層次分析法（ahp）對前述的產(chǎn)品功能需求及評價進行量化處理，計算得到各功能模塊的功能評價系數(shù)。

然后，確定各模塊的成本參數(shù)。從價值工程的角度看，希望成本c很低而功能f很高。在實際應(yīng)用中，則強調(diào)成本c與功能f的匹配，用fi表示第i個功能模塊的功能評價系數(shù)，用ci表示第i個功能模塊的成本評價系數(shù)，則第i個功能模塊的價值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，說明該模塊成本過高，是成本降低的重點；若vi接近于零，就應(yīng)考慮該功能有無存在的必要，其功能能否被替代?？傊?，運用價值工程的方法對模塊功能/模塊成本進行平衡，使功能模塊的成本評價系數(shù)等于功能模塊的功能評價系數(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，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，制定出一個低于現(xiàn)行成本經(jīng)努力可以實現(xiàn)的目標(biāo)成本，進而計算各模塊的目標(biāo)成本，即：

某模塊的目標(biāo)成本=該產(chǎn)品目標(biāo)成本×該模塊的成本評價系數(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)來實現(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)計過程中，滿足要求的某零部件往往不止一個，設(shè)計者應(yīng)該根據(jù)質(zhì)量-成本優(yōu)化的要求對其進行選擇。為形象地描述選擇過程，筆者用方框表示與節(jié)點，圓圈表示或節(jié)點，得到一個產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)的與或樹。

下面以一個案例來說明bom設(shè)計中質(zhì)量-成本優(yōu)化控制的過程。

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：

為表達方便起見，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，確定了輸出軸系模塊的bom結(jié)構(gòu)，進而確定各產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊及齒輪減速箱產(chǎn)品的bom結(jié)構(gòu)樹。

四、結(jié)論

從以上分析可以看出，運用價值工程原理對產(chǎn)品成本進行源頭控制有其獨特優(yōu)勢。這個優(yōu)勢表現(xiàn)在以下兩個方面：

第一，從滿足用戶產(chǎn)品功能需求的角度，將用戶對產(chǎn)品功能需求進行模塊化處理，對功能模塊進行組合，可以滿足不同用戶的個性化功能需求，從而降低產(chǎn)品整體的設(shè)計、制造和維護的成本。這樣不會出現(xiàn)產(chǎn)品功能剩余或功能不足的問題，同時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)計的角度，按照產(chǎn)品功能模塊設(shè)計相應(yīng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊，依據(jù)價值工程原理將產(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)計中，通過零部件的質(zhì)量-成本優(yōu)化選擇和控制來最終確定產(chǎn)品的bom，保證了在目標(biāo)成本控制的條件下實現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量最優(yōu)，從而實現(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】

[1] 劉夫云，等.產(chǎn)品模塊化程度評價方法研究[j].中國機械工程，2008，（4）.

篇10

【關(guān)鍵詞】機械；可靠性；設(shè)計

一、機械設(shè)計不同時期的可靠行設(shè)計

（一）計劃期的可靠性設(shè)計

計劃期的工作依據(jù)是新型科研成果、市場需要程度與客戶訂貨實際情況。設(shè)計工作人員要利用準(zhǔn)確翔實的市場情報與技術(shù)指標(biāo)，制定出可行性技術(shù)方案，對多種方案進行利弊比較，綜合考慮到可靠性、適用性與經(jīng)濟性指標(biāo)，完成合理的設(shè)計任務(wù)目標(biāo)制定工作。在這一時期，可靠性工作實際上就是產(chǎn)品可靠性展望。此工作目的有兩個，一是找出產(chǎn)品可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，給接下來的技術(shù)設(shè)計時期提出糾正指導(dǎo)。二是尋找到值得改進的方向，使產(chǎn)品再度開發(fā)成為可能?？煽啃哉雇粝胪瓿芍笜?biāo)的分配確定，需要根據(jù)產(chǎn)品自身的功能及客戶的實際要求，完成相對應(yīng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)值建立，比如說壽命、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

在這一時期，需要正確處理創(chuàng)新同借鑒的關(guān)系。第一要分析機械的功能，第二是由設(shè)計人員提出各種可行性方案，第三是把不同的方案進行技術(shù)分解，尋找到最佳的組合形式。在方案設(shè)計期，是對機械整體進行初始設(shè)計，在此階段，機械設(shè)計工作人員一定要對準(zhǔn)備解決的方案進行正確評價。可靠性評價及可靠性設(shè)計指的是同一體系內(nèi)，根據(jù)工作原理圖、擬定方案，進行抽象簡化而得出來的設(shè)計體系。如果從可靠性指標(biāo)來看，越復(fù)雜的機械系統(tǒng)，其可靠程度就會越低。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

機械設(shè)計的技術(shù)期發(fā)展目標(biāo)是形成總裝配圖以及各個部件的裝配圖，用草圖的設(shè)計來確定各個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。這一時期首先需要對機械設(shè)備進行動力與運動設(shè)計，在此基礎(chǔ)上完成零部件的設(shè)計，并對重點部位及零部件進行工作性能校驗，接下來設(shè)計分部裝配草圖以及總裝配草圖。所有草圖完成之后，需要進行精確性核驗。正因為技術(shù)期是整個機械設(shè)計中最為重要的時期，所以，這個時期的可靠性工作就相對比較多。對于單個零件設(shè)計來說，這個階段已經(jīng)確定了其荷載，同時根據(jù)剛度、強度、穩(wěn)定性的實際情況，來確定出零部件的設(shè)計尺寸范圍，這樣才能夠保證零件的質(zhì)量。

（四）編制期的可靠性設(shè)計

上面的工作基本就是通過相關(guān)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗來進行機械設(shè)計，而這個階段主要任務(wù)就是對機械產(chǎn)品采取一些方法進行實驗，通過對實驗結(jié)果的仔細(xì)分析，得出產(chǎn)品的性能。把機械設(shè)計的可靠性理論研究運用到實際的可靠性實踐當(dāng)中，能夠更好地提高機械設(shè)計的可靠性，提高產(chǎn)品質(zhì)量。但是在實際工作的過程中，我們需要對具體的實踐操作進行指標(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，進而給可靠性生產(chǎn)提供支持。

二、機械設(shè)計可靠性的發(fā)展方向

（一）可靠性靈敏度設(shè)計

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

（二）可靠性優(yōu)化設(shè)計

可靠性優(yōu)化設(shè)計也是建立在可靠性之上，這種設(shè)計模式不僅能夠更好地滿足產(chǎn)品投入使用過程中的可靠性，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)，進而使產(chǎn)品預(yù)估效能更加接近實際效能。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)整機械零件的外形尺寸、成本等參數(shù)，實現(xiàn)最小化，然后以剛度、強度等設(shè)計要求充當(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)計變量。

（三）可靠性試驗

現(xiàn)階段，可靠性理論趨于成熟，然而可靠性試驗尚不健全?？煽啃栽囼炇且环N考察、分析和評判產(chǎn)品可靠性的手段，旨在通過可靠性試驗及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、原材料以及加工工藝存在的缺陷，進而進一步完善產(chǎn)品，提升成功率，降低維修養(yǎng)護成本，判斷其是否滿足可靠性定量要求。然而一旦具體的設(shè)計方案出現(xiàn)變更，則應(yīng)重新開展試驗分析，造成了不必要的資源浪費，因此，我們應(yīng)充分利用高性能軟件，縮減試驗次數(shù)，節(jié)省成本。

綜上，在進行機械設(shè)計時，設(shè)計人員在滿足機械可靠性的前提下，實現(xiàn)產(chǎn)品最優(yōu)化的目標(biāo)。充分發(fā)揮可靠性設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計的巨大潛力，達到產(chǎn)品最佳點以及最可靠點?？煽啃詢?yōu)化設(shè)計具有先進性和實用性的特點，在機械設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，在提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時還帶來了巨大的經(jīng)濟效益，其發(fā)展的前景十分廣闊。

參考文獻：