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]

面向機械產(chǎn)品設(shè)計的多層次規(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）

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

壓縮機轉(zhuǎn)子；產(chǎn)品設(shè)計；設(shè)計規(guī)劃；機械產(chǎn)品

伴隨我國社會經(jīng)濟以及科學(xué)技術(shù)的飛速進步與提升，在促進機械產(chǎn)品的應(yīng)用與發(fā)展方面雖然取得了長足的進步，但是機械產(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)計人員、正確選擇設(shè)計方法、正確定位設(shè)計目標(biāo)以及設(shè)計活動等方面決定著現(xiàn)今機械產(chǎn)品的設(shè)計方向。所以，為保證產(chǎn)品能夠得到高品質(zhì)的設(shè)計，在實際的設(shè)計工作中應(yīng)用指導(dǎo)與規(guī)劃，并將產(chǎn)品設(shè)計科學(xué)、有序地進行規(guī)劃。

一、簡述設(shè)計方法類型

智能設(shè)計方法、以產(chǎn)品特性為基礎(chǔ)的特性設(shè)計方法、模塊結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法以及系統(tǒng)化的設(shè)計方法是設(shè)計產(chǎn)品方法的類型。智能化設(shè)計方法將產(chǎn)品的設(shè)計向高智能時代推送，高端技術(shù)科學(xué)利用CAD等虛擬技術(shù)得以實現(xiàn)。在整體思想過程中，融匯了產(chǎn)品的實施、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)計方法能夠形成不同產(chǎn)品，以及相異的效果。設(shè)計方法的系統(tǒng)化思維體現(xiàn)在統(tǒng)一上，由各個單元組成了設(shè)計的整體，各項單元互相獨立，具有層次性和聯(lián)系性。根據(jù)用戶需求進行實施、設(shè)計、規(guī)劃、分析、構(gòu)思，設(shè)計方法的系統(tǒng)化將客戶的需求變?yōu)樵陂_發(fā)產(chǎn)品時的程序和目標(biāo)。換言之，將系統(tǒng)化設(shè)計方法應(yīng)用于機械設(shè)計中，設(shè)計過程就是整體系統(tǒng)，而設(shè)計作品也應(yīng)看成一整體系統(tǒng)。

二、機械產(chǎn)品設(shè)計多層次規(guī)劃原理

在設(shè)計產(chǎn)品之前，為有效提升設(shè)計成功率以及設(shè)計效率，整體而全面地對產(chǎn)品設(shè)計進行規(guī)劃，通過設(shè)計質(zhì)量檢驗層、設(shè)計業(yè)務(wù)層、設(shè)計戰(zhàn)略層等層面來有效實現(xiàn)規(guī)劃功能。其中，包括了質(zhì)量評價的設(shè)計、存在問題設(shè)計分析、設(shè)計過程、設(shè)計方法、設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計思想、設(shè)計環(huán)境等。該設(shè)計規(guī)劃原理對于整體產(chǎn)品設(shè)計工作具有著關(guān)鍵的作用及意義，其成果能夠形成指導(dǎo)設(shè)計工作或者管理工作的措施或方案。

三、規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計戰(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)計目標(biāo)、設(shè)計思想與設(shè)計環(huán)境。

1.設(shè)計目標(biāo)

如果確定的設(shè)計目標(biāo)過高或者過低，都會對企業(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，因此，設(shè)計目標(biāo)是通過實際中設(shè)計人員的設(shè)計，滿足水平或狀態(tài)的描述。在對產(chǎn)品設(shè)計目標(biāo)進行制定時，應(yīng)對各個影響因素進行充分考慮，分析各項目標(biāo)因素。技術(shù)水平、設(shè)計思想、內(nèi)部資源、市場環(huán)境等是對因素產(chǎn)生影響的四個方面，而技術(shù)水平和設(shè)計思想則被視為軟因素，設(shè)計目標(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)計目標(biāo)的因素。一定要仔細(xì)和慎重制定設(shè)計目標(biāo)，因為后續(xù)設(shè)計任務(wù)的實施的可行性會受到設(shè)計目標(biāo)的直接影響。

2.設(shè)計思想

設(shè)計方法只有在正確的設(shè)計思想的指導(dǎo)下才能真正獲得創(chuàng)新，設(shè)計的成功來自于科學(xué)、正確的設(shè)計理念，而產(chǎn)品設(shè)計正是以經(jīng)驗和知識為基礎(chǔ)的一項創(chuàng)新的過程。在設(shè)計產(chǎn)品前，必須對設(shè)計人員設(shè)計工作的順利開展進行指導(dǎo)，事先將設(shè)計產(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，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。設(shè)計原則為設(shè)計系統(tǒng)化，設(shè)計理念為主觀能動性的充分調(diào)動，指導(dǎo)思想為科學(xué)發(fā)展觀。企業(yè)的設(shè)計思想可以按照模型進行規(guī)劃，要想獲得創(chuàng)新的成果，離不開創(chuàng)新的意識，對其設(shè)計思想的促進意義深遠(yuǎn)。

3.設(shè)計環(huán)境

產(chǎn)品設(shè)計所處的環(huán)境決定了產(chǎn)品設(shè)計活動。從以下工作中，我們不難看出對設(shè)計環(huán)境規(guī)劃進行研究所體現(xiàn)的內(nèi)容。一是產(chǎn)品設(shè)計環(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)計環(huán)境因素。產(chǎn)品設(shè)計環(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)計環(huán)境的前提下，才能進行設(shè)計環(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)對措施來克服設(shè)計環(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)計業(yè)務(wù)層

1.規(guī)劃機械產(chǎn)品設(shè)計內(nèi)容

設(shè)計目標(biāo)的制定受到設(shè)計內(nèi)容的牽制，通常機械產(chǎn)品的設(shè)計內(nèi)容通過機械產(chǎn)品設(shè)計流程角度及機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能的視角展開分析。從設(shè)計流程的視角來看，實際設(shè)計機械產(chǎn)品階段的主要內(nèi)容為樣機實驗、模擬與仿真、裝配設(shè)計、零部件設(shè)計等詳細(xì)設(shè)計、方案設(shè)計、功能的設(shè)計等等。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)、傳動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)共同構(gòu)成。

2.規(guī)劃設(shè)計內(nèi)容具體流程

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

3.規(guī)劃設(shè)計方法

促使工程設(shè)計者高效率進行設(shè)計工作的具體手段和工具就是科學(xué)、有效的設(shè)計方法。要完成產(chǎn)品的設(shè)計應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)姆椒ā⒔Y(jié)合所確定的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計目標(biāo)，這就是規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計方法目標(biāo)。下面以降低地基受設(shè)備傳來的動載荷為例進行介紹。要將其有效削減，就必須設(shè)計隔振，可運用如下公式進行求解：

假設(shè)傳給地基未隔振的動載荷為Q（t）=Q0sinωt，而N（t）為傳給地基隔振后的動載荷，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)計目標(biāo)。

4.規(guī)劃設(shè)計過程

在實際設(shè)計工作之前，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)計過程。針對設(shè)計目標(biāo)進行求解的一系列活動就是所謂的設(shè)計過程，在設(shè)計現(xiàn)代產(chǎn)品與物力、財力、人力息息相關(guān)。一般情況下，設(shè)計產(chǎn)品過程，可分為四個設(shè)計階段，具體為設(shè)計概念、具體設(shè)計、分析設(shè)計、試制樣機。但是，這些設(shè)計的過程往往將設(shè)計前期規(guī)劃忽略，僅注重設(shè)計的具體的實施，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)計工作的統(tǒng)稱。為了提升設(shè)計產(chǎn)品的質(zhì)量，應(yīng)在完整技術(shù)系統(tǒng)中納入設(shè)計產(chǎn)品的過程，這樣就可以有效避免設(shè)計中存在的隨意性、盲目性和片面性。設(shè)計過程管理方法的合理提出、設(shè)計計劃的具體制定、設(shè)計任務(wù)的科學(xué)劃分、設(shè)計步驟的合理確定是處理好產(chǎn)品設(shè)計過程中主要問題的關(guān)鍵。在劃分設(shè)計任務(wù)過程中，同時應(yīng)結(jié)合具體設(shè)計團隊與各個子任務(wù)，對任務(wù)中存在的集成性、并行性、獨立性進行充分考慮。在設(shè)計過程中，設(shè)計計劃的制定不能忽略。在進行設(shè)計計劃的制定時，應(yīng)對設(shè)計活動時間進行估計，將各個子任務(wù)所需完成的時間科學(xué)地確定，需要形成計劃表，從宏觀上、整體項目中，具體到每項設(shè)計內(nèi)容完成所需要的時間來進行設(shè)計。除此之外，還應(yīng)將管理的理念運用于整體設(shè)計過程。在規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計階段，要重視研發(fā)設(shè)計項目的復(fù)雜性，而復(fù)雜性來自于任務(wù)組織，同時也來自于工程自身方面。

通常情況下，設(shè)計產(chǎn)品的檢驗最好通過一段時間的實際使用后再開展，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)計階段就應(yīng)該嚴(yán)格產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量問題，最好將問題控制在設(shè)計規(guī)劃階段。檢驗產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的方法主要包括兩類：一類是質(zhì)量監(jiān)控放在設(shè)計過程中，質(zhì)量評價可分階段實施。日常中使用較頻的方法有價值工程評價方法、系統(tǒng)分析方法以及模糊評價方法等，這些都屬于事前檢驗。另一類是在完成產(chǎn)品制造后，通過用戶或者試驗等方式進行檢驗，該方法屬于事后檢驗。而我們提倡的是將兩者有機結(jié)合的方法進行規(guī)劃設(shè)計檢驗，在設(shè)計時盡量確保質(zhì)量問題。

在實際的設(shè)計工作中應(yīng)用指導(dǎo)與規(guī)劃，并將產(chǎn)品設(shè)計科學(xué)、有序地進行規(guī)劃，是為了確保產(chǎn)品能獲得高品質(zhì)的設(shè)計。在規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計檢驗層時，應(yīng)從多角度、多方面來檢驗和分析設(shè)計的產(chǎn)品。為了有效規(guī)避潛在因素的存在，設(shè)計前應(yīng)將可能發(fā)生的問題充分考慮，也給檢驗減輕負(fù)擔(dān)、節(jié)省修改和完善所花費的精力和時間，提升效率。在針對機械產(chǎn)品進行設(shè)計時，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)計規(guī)劃措施。要確保高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品設(shè)計工作，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