面向機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多層次規(guī)劃研究

王潞紅

（長治職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長治046000；中北大學(xué)，山西 太原 030051）

[工業(yè)技術(shù)與創(chuàng)新]

面向機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多層次規(guī)劃研究

王潞紅

（長治職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長治046000；中北大學(xué)，山西 太原 030051）

在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，如何有效化機(jī)械產(chǎn)品是設(shè)計(jì)關(guān)鍵，要想創(chuàng)造出最佳的機(jī)械產(chǎn)品，離不開優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)理念。文章在對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品規(guī)劃成果進(jìn)行相關(guān)分析及匯總的前提下，從質(zhì)量檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)等多層次面，整體且全面地規(guī)劃了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，將多層次產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃的思維和理念貫穿其中，以期提升設(shè)計(jì)成功率及設(shè)計(jì)效率。

壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)規(guī)劃；機(jī)械產(chǎn)品

伴隨我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步與提升，在促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品的應(yīng)用與發(fā)展方面雖然取得了長足的進(jìn)步，但是機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)的過程較為復(fù)雜、周期過長等不足逐漸引起了人們的重視。在合理分配軟硬件資源、科學(xué)安排設(shè)計(jì)人員、正確選擇設(shè)計(jì)方法、正確定位設(shè)計(jì)目標(biāo)以及設(shè)計(jì)活動(dòng)等方面決定著現(xiàn)今機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方向。所以，為保證產(chǎn)品能夠得到高品質(zhì)的設(shè)計(jì)，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用指導(dǎo)與規(guī)劃，并將產(chǎn)品設(shè)計(jì)科學(xué)、有序地進(jìn)行規(guī)劃。

一、簡述設(shè)計(jì)方法類型

智能設(shè)計(jì)方法、以產(chǎn)品特性為基礎(chǔ)的特性設(shè)計(jì)方法、模塊結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法以及系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法是設(shè)計(jì)產(chǎn)品方法的類型。智能化設(shè)計(jì)方法將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)向高智能時(shí)代推送，高端技術(shù)科學(xué)利用CAD等虛擬技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。在整體思想過程中，融匯了產(chǎn)品的實(shí)施、開發(fā)以及規(guī)劃，而產(chǎn)品的規(guī)劃則是首要階段，確定外部特性的立體模型可采用CAD實(shí)現(xiàn)，配置分析產(chǎn)品可按照合成系統(tǒng)的原理，最終將產(chǎn)品加工成型。通過模塊結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法能夠形成不同產(chǎn)品，以及相異的效果。設(shè)計(jì)方法的系統(tǒng)化思維體現(xiàn)在統(tǒng)一上，由各個(gè)單元組成了設(shè)計(jì)的整體，各項(xiàng)單元互相獨(dú)立，具有層次性和聯(lián)系性。根據(jù)用戶需求進(jìn)行實(shí)施、設(shè)計(jì)、規(guī)劃、分析、構(gòu)思，設(shè)計(jì)方法的系統(tǒng)化將客戶的需求變?yōu)樵陂_發(fā)產(chǎn)品時(shí)的程序和目標(biāo)。換言之，將系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)過程就是整體系統(tǒng)，而設(shè)計(jì)作品也應(yīng)看成一整體系統(tǒng)。

二、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)多層次規(guī)劃原理

在設(shè)計(jì)產(chǎn)品之前，為有效提升設(shè)計(jì)成功率以及設(shè)計(jì)效率，整體而全面地對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)劃，通過設(shè)計(jì)質(zhì)量檢驗(yàn)層、設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)層、設(shè)計(jì)戰(zhàn)略層等層面來有效實(shí)現(xiàn)規(guī)劃功能。其中，包括了質(zhì)量評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)、存在問題設(shè)計(jì)分析、設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)環(huán)境等。該設(shè)計(jì)規(guī)劃原理對(duì)于整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作具有著關(guān)鍵的作用及意義，其成果能夠形成指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作或者管理工作的措施或方案。

三、規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計(jì)戰(zhàn)略層

利用與戰(zhàn)略的關(guān)系式相輔相成，要想企業(yè)發(fā)展取得成就，就離不開戰(zhàn)略性目標(biāo)。該層次具體有設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)環(huán)境。

1.設(shè)計(jì)目標(biāo)

如果確定的設(shè)計(jì)目標(biāo)過高或者過低，都會(huì)對(duì)企業(yè)的終極利益產(chǎn)生影響，不利于產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)設(shè)計(jì)，因此，設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過實(shí)際中設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)，滿足水平或狀態(tài)的描述。在對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行制定時(shí)，應(yīng)對(duì)各個(gè)影響因素進(jìn)行充分考慮，分析各項(xiàng)目標(biāo)因素。技術(shù)水平、設(shè)計(jì)思想、內(nèi)部資源、市場環(huán)境等是對(duì)因素產(chǎn)生影響的四個(gè)方面，而技術(shù)水平和設(shè)計(jì)思想則被視為軟因素，設(shè)計(jì)目標(biāo)的制定從宏觀上受到影響；而內(nèi)部資源與市場環(huán)境則為硬因素，是能夠直接影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)的因素。一定要仔細(xì)和慎重制定設(shè)計(jì)目標(biāo)，因?yàn)楹罄m(xù)設(shè)計(jì)任務(wù)的實(shí)施的可行性會(huì)受到設(shè)計(jì)目標(biāo)的直接影響。

2.設(shè)計(jì)思想

設(shè)計(jì)方法只有在正確的設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下才能真正獲得創(chuàng)新，設(shè)計(jì)的成功來自于科學(xué)、正確的設(shè)計(jì)理念，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)正是以經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)為基礎(chǔ)的一項(xiàng)創(chuàng)新的過程。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品前，必須對(duì)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)工作的順利開展進(jìn)行指導(dǎo)，事先將設(shè)計(jì)產(chǎn)品思想確定，將市場作為向?qū)?，秉承文化?nèi)涵，將科技作為武器，樹立良好、科學(xué)的自主創(chuàng)新意識(shí)，在科學(xué)發(fā)展觀的有效指導(dǎo)下開展、完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)原則為設(shè)計(jì)系統(tǒng)化，設(shè)計(jì)理念為主觀能動(dòng)性的充分調(diào)動(dòng)，指導(dǎo)思想為科學(xué)發(fā)展觀。企業(yè)的設(shè)計(jì)思想可以按照模型進(jìn)行規(guī)劃，要想獲得創(chuàng)新的成果，離不開創(chuàng)新的意識(shí)，對(duì)其設(shè)計(jì)思想的促進(jìn)意義深遠(yuǎn)。

3.設(shè)計(jì)環(huán)境

產(chǎn)品設(shè)計(jì)所處的環(huán)境決定了產(chǎn)品設(shè)計(jì)活動(dòng)。從以下工作中，我們不難看出對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)境規(guī)劃進(jìn)行研究所體現(xiàn)的內(nèi)容。一是產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境的規(guī)劃方法的科學(xué)提出；二是總結(jié)和歸納出影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境因素。產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境在諸多方面得以表現(xiàn)，并是客觀存在的。在科學(xué)分析產(chǎn)品所處設(shè)計(jì)環(huán)境的前提下，才能進(jìn)行設(shè)計(jì)環(huán)境的合理配置。為了規(guī)避環(huán)境威脅，可提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施來克服設(shè)計(jì)環(huán)境中存在的不利因素。產(chǎn)品的研發(fā)所具有的含義如下：第一，產(chǎn)品的開發(fā)所指的產(chǎn)品具體是什么；第二，在低端、中端、高端等檔次定位中，劃分出在該類產(chǎn)品中所要開發(fā)的產(chǎn)品定位。

四、規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)層

1.規(guī)劃機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)內(nèi)容

設(shè)計(jì)目標(biāo)的制定受到設(shè)計(jì)內(nèi)容的牽制，通常機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)內(nèi)容通過機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程角度及機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能的視角展開分析。從設(shè)計(jì)流程的視角來看，實(shí)際設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品階段的主要內(nèi)容為樣機(jī)實(shí)驗(yàn)、模擬與仿真、裝配設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)等詳細(xì)設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、功能的設(shè)計(jì)等等。從結(jié)構(gòu)功能的視角來看，分別由控制操縱系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)共同構(gòu)成。

2.規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容具體流程

在規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計(jì)內(nèi)容的過程中，表現(xiàn)了設(shè)計(jì)任務(wù)的確定、設(shè)計(jì)資源的利用、設(shè)計(jì)內(nèi)容的規(guī)劃、設(shè)計(jì)目標(biāo)的有效分析等。為了提升設(shè)計(jì)效率，防止重復(fù)設(shè)計(jì)等情況的發(fā)生，在規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容時(shí)，需要對(duì)已成形的零部件設(shè)計(jì)資料以及工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)預(yù)先考慮。

3.規(guī)劃設(shè)計(jì)方法

促使工程設(shè)計(jì)者高效率進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的具體手段和工具就是科學(xué)、有效的設(shè)計(jì)方法。要完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)姆椒?、結(jié)合所確定的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)目標(biāo)，這就是規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法目標(biāo)。下面以降低地基受設(shè)備傳來的動(dòng)載荷為例進(jìn)行介紹。要將其有效削減，就必須設(shè)計(jì)隔振，可運(yùn)用如下公式進(jìn)行求解：

假設(shè)傳給地基未隔振的動(dòng)載荷為Q（t）=Q0sinωt，而N（t）為傳給地基隔振后的動(dòng)載荷，將一次隔振作為方法，處理Q（t）為內(nèi)容，O=N（t）定義為設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4.規(guī)劃設(shè)計(jì)過程

在實(shí)際設(shè)計(jì)工作之前，應(yīng)制定出合理的規(guī)劃，因此有必要嚴(yán)謹(jǐn)研究產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程。針對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行求解的一系列活動(dòng)就是所謂的設(shè)計(jì)過程，在設(shè)計(jì)現(xiàn)代產(chǎn)品與物力、財(cái)力、人力息息相關(guān)。一般情況下，設(shè)計(jì)產(chǎn)品過程，可分為四個(gè)設(shè)計(jì)階段，具體為設(shè)計(jì)概念、具體設(shè)計(jì)、分析設(shè)計(jì)、試制樣機(jī)。但是，這些設(shè)計(jì)的過程往往將設(shè)計(jì)前期規(guī)劃忽略，僅注重設(shè)計(jì)的具體的實(shí)施，所以在過程的完整性上存在不足。非完整性和完整性是技術(shù)系統(tǒng)中的兩派，技術(shù)系統(tǒng)是所有設(shè)計(jì)工作的統(tǒng)稱。為了提升設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量，應(yīng)在完整技術(shù)系統(tǒng)中納入設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程，這樣就可以有效避免設(shè)計(jì)中存在的隨意性、盲目性和片面性。設(shè)計(jì)過程管理方法的合理提出、設(shè)計(jì)計(jì)劃的具體制定、設(shè)計(jì)任務(wù)的科學(xué)劃分、設(shè)計(jì)步驟的合理確定是處理好產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中主要問題的關(guān)鍵。在劃分設(shè)計(jì)任務(wù)過程中，同時(shí)應(yīng)結(jié)合具體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與各個(gè)子任務(wù)，對(duì)任務(wù)中存在的集成性、并行性、獨(dú)立性進(jìn)行充分考慮。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)計(jì)劃的制定不能忽略。在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)劃的制定時(shí)，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行估計(jì)，將各個(gè)子任務(wù)所需完成的時(shí)間科學(xué)地確定，需要形成計(jì)劃表，從宏觀上、整體項(xiàng)目中，具體到每項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容完成所需要的時(shí)間來進(jìn)行設(shè)計(jì)。除此之外，還應(yīng)將管理的理念運(yùn)用于整體設(shè)計(jì)過程。在規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，要重視研發(fā)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的復(fù)雜性，而復(fù)雜性來自于任務(wù)組織，同時(shí)也來自于工程自身方面。

通常情況下，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的檢驗(yàn)最好通過一段時(shí)間的實(shí)際使用后再開展，但是在市場競爭日趨激烈的大環(huán)境下，使用后檢測缺乏有效性。所以，在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該嚴(yán)格產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量問題，最好將問題控制在設(shè)計(jì)規(guī)劃階段。檢驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的方法主要包括兩類：一類是質(zhì)量監(jiān)控放在設(shè)計(jì)過程中，質(zhì)量評(píng)價(jià)可分階段實(shí)施。日常中使用較頻的方法有價(jià)值工程評(píng)價(jià)方法、系統(tǒng)分析方法以及模糊評(píng)價(jià)方法等，這些都屬于事前檢驗(yàn)。另一類是在完成產(chǎn)品制造后，通過用戶或者試驗(yàn)等方式進(jìn)行檢驗(yàn)，該方法屬于事后檢驗(yàn)。而我們提倡的是將兩者有機(jī)結(jié)合的方法進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)檢驗(yàn)，在設(shè)計(jì)時(shí)盡量確保質(zhì)量問題。

在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用指導(dǎo)與規(guī)劃，并將產(chǎn)品設(shè)計(jì)科學(xué)、有序地進(jìn)行規(guī)劃，是為了確保產(chǎn)品能獲得高品質(zhì)的設(shè)計(jì)。在規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計(jì)檢驗(yàn)層時(shí)，應(yīng)從多角度、多方面來檢驗(yàn)和分析設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。為了有效規(guī)避潛在因素的存在，設(shè)計(jì)前應(yīng)將可能發(fā)生的問題充分考慮，也給檢驗(yàn)減輕負(fù)擔(dān)、節(jié)省修改和完善所花費(fèi)的精力和時(shí)間，提升效率。在針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)從系統(tǒng)性角度出發(fā)，并結(jié)合有效、全面的產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃措施。要確保高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作，科學(xué)、合理的規(guī)劃理論是不可或缺的。

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1673-0046（2014）3-0167-02