产品工程设计范文

导语：如何才能写好一篇产品工程设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词 废旧设备；再制造；工艺流程；产品建模

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0004-02

随着技术更新换代的加快，废旧设备报废的数量在逐年增加，如果对这些报废的设备处理不当，势必将造成大量的资源浪费，不仅存在安全隐患，而且还会污染环境。这也是当前面临的巨大的科技问题，我们要如何在当前大力倡导绿色环保的大前提下适当的处理这个问题，就显得尤为重要了，在产品报废后能采用优质、环保、高效的再制造技术不仅能恢复产品原技术性能，而且还能提升设备性能，实现废旧设备的循环使用。针对失效的废旧产品进行再制造，首先要对其进行再制造设计，使其形成最优化的工艺流程。再制造工程的设计思想是以废旧产品的再制造性评价、剩余寿命评估、再制造产品建模为核心研究内容。下面将针对这三个主要环节进行一一介绍。

1 废旧产品的再制造性评价

当我们在对产品进行再制造之前，首先必须要做的就是要对报废产品的再制造性进行评价。那么，何为再制造性评价呢？其实从字面上我们就不难看出，是对报废产品从技术性能、经济价值、对环境影响等多方面因素，进行综合分析与评价。而后，评估出废旧产品是否具有判断可否对废旧产品进行再制造的前提是其再制造型评价，也是废旧产品再制造的评价的理论基础。废旧产品具不具有再制造性要在环境、技术、经济等各种条件下去分析废旧产品的设计架构和经济价值，得到一个完全整体的分析之后，才能判断其是否具有再次通过修护或改良的条件。影响再制造性的因素主要包含以下几个方面。

1）废旧产品再制造的技术性评价：从产品的设计机构上分析可拆卸装配性、可再制造加工性、性能升级性和再制造后的服役性等，从再制造加工的难易及再制造后的服役性能方面来评价是否有再制造的价值。这也是对废旧产品实施再造的根本问题，首要采取措施的重要环节。

2）废旧产品再制造的经济性评价：从技术经济的角度分析废旧产品再制造在经济上是否合算。一切从经济适用出发，当前的社会前景就是倡导绿色环保，经济实惠，杜绝铺张浪费，那么，我们尤其是要客观、准确地评估废旧产品在再制造每一个阶段的生产成本，分析其经济合理性，这对制定具体的再制造工艺、降低再制造成本具有特别重要的意义，废旧产品再造，若成本超过新产品，那么我们的再造就将失去意义，因而要相当的注重其中的微妙关系。

3）废旧产品再制造的环境性评价：从废旧产品本身报废造成的环境污染、再制造过程中可能造成的环境污染、再制造产品在服役中可能造成的环境污染等方面综合考虑，从而评价废旧产品是否具有环保、节能、节材等社会意义。环保还是不变的主题，如果在对废旧产品实行再造的过程中，对环境产生了较为严重的污染，那么我们的再造工作就失去了其现实意义。

4）研究建立废旧产品再制造性概念、评价体系、方法、评价模型及专家评价系统。想实现理想的再造，那么一切实施基础都要以专业的、科学性的概念、评价体系、方法、评价模型以及专家评估体系，作为基石，从根本上就要树立一种严明的操作方案。那么这样的实施行为才会是有效的。

2 废旧产品的失效机理、剩余寿命评估及再制造产品的寿命预测

产品服役的环境行为及失效机理研究是进行废旧产品的剩余寿命评估和再造产品寿命预测的基础理论依据。产品剩余寿命评估方法主要建立在零部件失效分析的基础上，应用断裂力学、摩擦学、腐蚀学、金属物理等理论建立失效行为的数学模型，从宏观和微观上研究零部件在复杂的环境中失效的机理和损伤的规律，并与加速试验的结果相结合，已建立产品寿命的预测评价系统，准确的估算废旧产品的剩余寿命、再制造产品的使用寿命及已使用产品的剩余寿命，制定合理的再制造方案，提高产品的使用寿命。其主要研究内容包括：

1）创建在自然环境中废旧产品中各个零件受到磨损、腐蚀的多状态下的损耗情况的模拟，还有对各个零件剩余使用寿命的了解，做出比较正确的判断。

2）了解废旧产品各个零件剩余使用寿命可以根据其状态、磨损程度、腐蚀程度等方面做出一个比较全面的数据，再对比实际过程中的得出相对应关系，进行剩余寿命的评估。

3）一个产品由全新到废旧状态，产品中的各个零部件呈现出的是不同状态的磨损，我们可以研究这个折旧过程当中各个零件在特定时间特定状态下的损耗，判断出折损的规律这样对于我们在操作中可以做出对剩余寿命的评断。

4）将物理知识运用到实践当中去，利用显微器械判断出产品中零件的大概使用时间，以便更好的知晓其剩余的作用价值，做到一个最大的物尽其用。

5）从多个层面不同角度分析在不同情况不同形态下去找出磨损规律。我们可以从这几个方面去入手，比如说结合力学原因和腐蚀介质去寻找零件损耗原理，或者是考虑温度和应力场耦合作用下的零件损耗行径，多轴载荷作用下零件长期使用形成磨损行径，还可以是研究在固/气/液相互交错的状态下观察零件的穴蚀、腐蚀、冲蚀的磨损规律。

6）根据材料服役环境及失效特点，并参照再制造产品的性能模型，对预测典型再制造产品寿命的方法和技巧进行分析和研究，最终形成其寿命评价技巧的理论体系。根据周围环境对于产品的影响以及磨损特性，再结合之前推测出来的剩余寿命的数据。

3 废旧产品的再制造建模

废旧产品零件本身蕴含了大量的几何形貌、擦学性能、整体强度等信息。而且由于各个废旧产品的工作环境、时间等众多影响因素不可能完全相同，所以对其零件原始几何、性能参量的获取并建立几何及力学的再制造模型，是进行再制造产品设计的关键技术和难点。废旧产品再制造建模的研究内容包括：

1）研究废旧零件的机械学、摩擦学行为及所丧失的几何及性能参量。

2）在不能获取废旧零件原始几何尺寸和测量基准的情况下，采取接触式和非接触式测量技术，挖掘融化在废旧产品中的几何形貌、整体强度等信息，获取废旧零件的几何参量，反求出产品的原始几何数据，并建立零件的再制造几何模型。

3）通过现代性能测试技术和传感器技术，获取废旧零件再制造服役环境中相关的工况参数，并利用力学、运动学的基础理论和有限元计算等手段，结合环境分析和失效分析，探讨建立基于知识集信息的原始零件力学和表面性能模型。

对于一个企业来说，较好的控制成本大大提升了企业的长久性以及竞争性。因为现在这个社会企业成败很大一部分取决于其产品成本的价格高低。但是控制成本并不意味着求数量不求质量，往往有这种想法的企业最终的结果只有一个―倒闭。怎么样才能做成又有质量成本又低的产品呢，古语说的好“人事相宜，人岗匹配”。把一切调度到最佳状态，即可以让企业从产品中得到利润，又可以让消费者满意。

4 结束语

废旧设备的再制造在如今社会迅速发展的状况下具有非常重大的意义，实行废旧材料的建造是一种有效的节约能源的措施，在当前的社会发展大前景中，也是我们不可或缺的发展手段，有效的、科学的实施，是对大自然的一种维护，能够为社会的发展提供源源不竭的动力，做好废旧材料的再造，为社会作出贡献，也必将是专业人才所毕生追求的。

参考文献

[1]马世宁，刘谦，孙晓峰.装备应急维修技术研究[J].中国表面工程，2003.

[2]严立，等.交通运输机械针对性维修策略与应用[M].大连：大连海事大学出版社，2001.

[3]胡忆沩，杨世儒.堵漏技术[M].北京：化学工业出版社，2003.

[4]徐滨士.纳米表面工程[M].北京：化学工业出版社，2004.

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一般而言，产品的公差常常使用尺寸公差、形位公差的表达方式。当前，二维图样的公差分析一般是使用计算尺寸链的方法，它的缺点是不能综合考虑产品的尺寸和形位公差。随着市场需求的不断提高和计算机技术的不断发展，如今的产品设计已经从二维图样转向三维实体的设计，那么就需要研究一种能够对三维几何模型进行公差综合分析的方法。该方法可以模拟装配体的公差分布情况，并以图像方式显示产品状态及公差，从而优化产品，降低成本。虚拟技术中目前应用最广泛的就是蒙特卡洛模拟法，它的理论基础是概率论中的两个基本定理：大数定理和中心极限定理。大数定理反映了大量随机数之和的性质，它保证了在抽取足够多的随机样本后，蒙特卡洛模拟法是概率收敛的。因此，该方法的适用范围，从原则上讲几乎没有任何限制，不管公差设计函数是否为线性、零件尺寸符合何种分布，只要模拟的次数足够多，就可得到一个比较精确的装配尺寸分布。根据设计函数的性质，可将问题分解为不同的公差分析模型。数十年来，国内外多种成熟使用蒙特卡洛原理的商用公差分析软件在工业领域已得到广泛的应用，如：DCS公司开发的3DCS，UGS公司发的VisVSA，PTC公司开发的CE/TOL（集成在Pro/Engineer中）软件，下面以VisVSA作为工具进行实例介绍。VisVSA把与装配工艺设计相关的数据如公差值、位置关系和装配顺序等，保存到工艺文件中，而一个完备的工艺文件包括装配仿真和分析各种装配工艺所需要的所有信息。

2应用案例

目前，汽车上广泛使用的是推拉索软轴式换挡操纵系统，该系统是由换挡器和连接换挡器的柔性推拉索构成。柔性的推拉索式换挡器的出现给发动机舱的布局设计带来巨大的变化，而且这种新型的换挡操纵系统的韧性和减振性能都比较好，大大降低和减少了由于车辆振动给换挡手柄带来的抖动和噪声，大大提高了车辆舒适性能。拉索位置行程控制即人手控制球头的运动，通过换挡机构带动拉索，从而控制变速箱的运动。拉索的行程保证自动变速箱各种状态切换的输入条件，而拉索行程的输入就是自动换挡器行程的输出，它经过驾驶员手操作来完成，所以换挡器多采用全机械结构来保证其稳定性能。换挡器结构复杂，由多个零件组成，其中最后拉索销运动的行程就作为换挡器的行程，从而控制变速箱各挡位的切换，所以其行程的公差必须严格控制。为了保证性能，要求该行程公差范围在±0.75mm内，同时在批量生产中要满足PPK，也就是过程性能指数大于1.33，所以在设计中所涉及相关零件的尺寸公差，必须要经过严格的计算验证。以P-D的拉索行程举例，P挡运动到D挡的标准换挡行程为37.36±0.75mm,表示换挡器带动拉索运动的行程必须在该范围内。分析产品设计结构和零部件图纸得出，该运动的行程位移公差与基座、换挡杆、固定轴、换挡弹簧片这几个零件有关，相关的尺寸为换挡杆的位置度、基座孔的内径、基座的位置度、挡位销的外径、手感弹片的位置度、拉索销的外径等11个尺寸，因为尺寸繁多，构成复杂，所以通过手工的线性方式计算是不合适的，而使用计算机虚拟装配技术，是非常准确和快速的。首先将这些零件CAD导入到VSA软件，然后根据图纸将每个零件的基准以及位置度输入，并且根据关系将各个零件在软件中模拟装配后计算，最后计算其位移公差分布。由图2的计算结果表明，在±3sigma也就是3倍标准差的情况下，该位移在正态分布的情况下，公差范围满足在±0.5mm以内。贡献率表示对该行程位移影响最大的尺寸是基座的轮廓度，这表明在图纸上需要将这个尺寸列为关键特性，如果在大批量生产后发现装配后的行程尺寸有偏移，那么就要修正行程位移，这个轮廓度将是优先选择的尺寸，这样就对以后的大批量生产有指导意义。

3结束语

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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.

关键词：产品造型设计；人机工程学；并行应用

Key words： product style design；ergonomics；parallel application

中图分类号：TG802 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）36-0153-02

0 引言

设计无处不在，有人甚至说设计就是一切[1]。工业设计是人类社会文明高度发展工程中，伴随着大工业生产的技术、艺术和经济相结合的产物。在工业设计中，与人有最密切和直观接触的就是产品造型设计，随着设计深入到如此多的我们看到并使用的东西，人与产品之间的关系日益密切。在传统设计流程中，人机工程学常作为设计前期生理数据应用于产品概念设计阶段。这容易导致在结构设计和工艺设计及后期模具设计中出现数据不足数据不符的现象，造成设计的变更和制造成本的提高，也远未满足“以人为本”的设计需求。本文通过总结产品造型设计的特点，针对性的提出从人机工程学应用要点出发，进行并行应用的思路。使人机工程学全方位为产品造型设计服务。

1 产品造型设计的特点

产品造型设计的特点主要体现在两个方面，一方面是技术与艺术的统一，另一方面是功能与形式的统一。其一，产品外观设计是产品形态是审美的创造，结合了设计师的艺术趣味与审美理解。它与产品的价值相关联，代表了产品的“气质”。设计师运用点、线、面等不同的形态元素表达了不同的设计理念，怀旧或前卫、正统或反叛、简洁或繁琐、直接或含蓄、理性或感性。这些呈现出现的形象特点形成产品的“风格”[2]。但我们也应该很明确的认识到产品不同于艺术品，产品设计不能是简单的设计师自身的直觉经验，而是系统地将多重功能和多重限制联系起来，其中有人的因素、经济的因素、工程的因素等等，设计师需要系统地将设计、创造、工艺、生产结合成整体，才能让创意更好地融入到产品之中。其二，功能是指产品所具有的效用，并被接受的能力，产品本身所具有的特定的功能能够体现其应用价值，因此才会被生产和销售。从另一个角度来讲，产品其实是功能的载体，产品设计的根本目的是实现某种特定的功能，产品的试题结构就是功能的载体。产品形态首先是为了表达产品的功能和性能特征，显示出在技术上的合理性，使人们对其功能有形象的认知。优秀的产品形式能够将产品的用途、用法、效果及公共价值准确无误地告诉消费者[2]。在生活中，产品的功能超越了纯粹的基本能力，呈现多元化趋势，如产品在基本使用功能外，还有能带来审美、娱乐等精神功能的作用。所以，好的产品造型设计是使用功能与精神功能相融合的外在表现，是形式和功能共存的产物。

2 产品造型中人机工程学的作用

从以上产品造型设计的特点中我们不难看出，优秀的设计最终是要获得一种使生产者和消费者都满意的整体，体现“以人为本”的设计价值观。这个设计价值观直接推动了人机工程学的发展。人机工程学是20世纪80年代左右开始在国内发展的一门新兴交叉学科，随着现代社会经济和科学技术的快速发展，其发展更是超出人们的预期。该学科的显著特点是研究人、机、环境三要素自身特性的基础上，不仅仅注重对单一要素的优化，而是将“人”、“机”、“环境”三要素纳入“人-机-环境”综合体中进行系统的研究，旨在充分利用这三要素之间的内在关联性探寻系统优化设计方案。人机工程学的研究对象主要是：在工业设计中与人体有关的问题[3]。例如，人体形态特征参数、人的感知特性、人的反映特性以及人在劳动中的心理活动等。基于该学科的特点，其理论和方法可为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度数据；可为设计中“机的功能”合理性提供科学依据；可为设计中考虑“环境因素”提供设计准则；可为“人-机-环境”系统设计提供整体思路；可为贯彻“以人为本”的设计思想提供可行方法。因而工业与工程设计成为人机工程学主要应用领域。在产品造型设计中，该学科理论与方法贯穿与设计的全过程，逐步将设计水平提升到人们所最求的高度。

3 产品造型中人机工程学应用的要点

在产品造型设计中考虑人机工程学也就是考虑人与产品的交互方式、交互界面的设计，运用人机工程学的基本原理分析产品中人的因素，从基本的生理要素、心理要素着手，并将人的因素的研究融入到产品造型设计的全过程中。

3.1 生理要素应用

人体尺寸是产品设计的基本资料，通过人体测量可获得人体的静态尺寸和动态尺寸。人体的静态尺寸是结构尺寸，而人体的动态尺寸是功能尺寸，它包括操作者在工作姿态或某种操作状态下的测量尺寸。动态人体尺寸测量的重点是人在执行某种动作时的身体特征。动态人体尺寸测量的特点是在任何一种人体活动中，身体各部分协调而连贯的完成动作指令[3]。但是对于大小不一的人体尺寸，其指令也有差异，设计不可能全部实现。根据尺寸的性质，在同一个产品的各个部分，为了适应不同的人体尺寸，满足大部分的人体需求，必须参考不同的数据[2]。例如由Peter Opsvik设计的Balans凳（图1），考虑到不同乘坐者年龄、坐姿。这款人体工程学椅子看上去似乎不稳想小孩玩的木马，但是坐上去却不是如此。坐上去以后椅子会子安前倾一个角度，保证你的脊柱是一条直线，脖子自然伸直，想弯都弯不了，而且肌肉完全不受力不紧绷。

3.2 心理因素应用

根据用户的感觉、知觉特性、认识、学习和出错情况进行产品使用方式、操作界面的设计，以适应用户的职业需要、行动方式需要、认知需要和操作需要，以减少用户学习的时间，减少操作出错[3]。如：Nissan日产Pivo概念电动汽车设计（图2），Pivo最特别的地方是革新式的360度车仓旋转功能及90度车轮旋转功能，当你驾驶Pivo时，从此不用再倒车入库，只要将车头做180度旋转，即可正向开车入库。这一操作方式的设计，完全从用户感知特性出发，做到轻松驾驶。

3.3 产品造型设计流程中人机工程学的并行应用

传统的产品造型设计采用阶段性的流程进行，各阶段的工作按时间组织顺序进行。人机工程学被放在第一阶段的概念设计中作为基础数据使用，这容易导致在结构设计和工艺设计及后期模具设计中出现数据不足数据不符的现象，造成设计的变更和制造成本的提高。本文认为应将人机工程学的使用作为一个系统、集成的过程，在产品造型设计的各个阶段设计中同步进行，相互协同。从全局优化的角度出发，达到缩短产品开发周期、提高质量、降低成本的目的。

4 结语

在市场竞争日益激烈，产品同质化程度越来越高的情况下，“人性化”的设计才是未来的趋势。因此在产品造型设计中，应从生理要素、心理要素两个要点出发，结合人机工程学的原理分析产品中人的因素，在产品造型设计流程中并行应用。将人机工程学应用融入到产品造型设计的全过程中。

参考文献：

[1][美]马克斯（marks，T.）[美]波特（porter，M.）著.好设计[M].张婵媛，译.济南：山东画报出版社，2011.

[2]徐伯初.工业设计程序与方法[M].北京：人民美术出版社，2010.

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关键词： 城市公共产品供给 和谐社会建设 影响 建议

1.城市公共产品的基本内涵

公共产品（Public goods）一词由瑞典经济学家林达尔于1919年提出后，已经逐步成为公共经济学或政府经济学的一个基本概念。一般认为，公共产品是指在增加一个人对其分享时，并不导致成本的增加，而排除任何人对其的分享却要花费巨大的成本，即消费上存在非竞争性和非排他性产品。

根据对非竞争性和非排他性的满足条件，公共产品被分为纯公共产品（pure public goods）与准公共产品（quasi-public goods）两个类别。纯公共产品又可分为两大类，一类是制度意义上的纯公共产品，如收入分配、经济干预等；另一类是实物形态的纯公共产品，如国防、灯塔等可以用边际替代率分析的公共产品。准公共产品分为两类：一类是与规模经济有联系的产品，称为自然垄断型公共产品，如供水系统、天然气煤气系统等社会基础设施（social infrastructure）；另一类是优值产品（merit goods），即不论人们的收入水平如何，都应该消费或者得到的公共产品，典型例子如社会卫生保健、传染病防疫、中小学教育等。

如果从政府提供的角度按照性质进行划分，公共产品可以划分为教育类、社会保障类、公共医疗卫生类、环境保护类、公共科技类、公共事业类、公共秩序类、公共行政类公共产品。按照存在或受益范围，公共产品可以分为在全国范围内存在的全国性公共产品（如防空设施）、在一定区域内存在的地方性公共产品（如城市路桥）和在单个社区存在的社区性公共产品（如居民小区绿地）。

在上述分类的基础上，可以认为城市公共产品是指在存在形态和受益范围限于城市地域的地方性公共产品。从属性上讲，城市公共产品主要属于准公共产品；从区域上讲，城市公共产品主要属于地方性公共产品。典型的城市公共产品包括公共安全、公共教育、公共卫生、城市消防、环境保护、城市道路、行政司法服务和公共文化体育设施等。

二、城市公共产品供给对社会和谐的影响

在社会范围内，所有产品可以被简单地看作是公共产品和私人产品的总和，而人的需求又可以被划分为公共需求和个人需求。从理论上讲，公共需求主要由公共产品予以满足，个人需求主要由私人产品予以满足，在消费领域二者有着一定的互补性和替代性。从现实上讲，在一定的历史时期和社会阶段，公共需求和个人需求也会相互转化，即众多的个人需求可能会上升为公共需求，原来的公共需求也可能下降为个人需求。国际经验也表明，一国的人均GDP从1000美元向3000美元的过渡时期，正是该国公共需求快速扩张的时期。就中国而言，从“一般温饱”向“全面小康”、从计划经济向市场经济、从农业社会向工业社会加速转型的关键时期，由于公共生活领域的政府干预或者“公共选择”的局限性，人们对公共产品在量和质上的需求差异、政府公共供给与民众公共需求之间很难达成一种均衡，往往会导致一定的社会矛盾，形成若干不稳定因素，影响社会的整体和谐与持续发展。

1.影响城乡统筹发展。

由于“建国以来，我国政府在公共产品供给方面采取了整体上长期偏向城市的政策”，所以“无论是改革开放以前还是以来，在城市和农村之间，公共产品的供给都存在着巨大的差别，这种差别的存在会对城市居民和农村居民的收入产生直接或间接的影响”。城市居民不仅在改革开放以前享有的公共消费品、公用设施和基础设施大大优于农村居民，而且在改革开放后享有的义务教育、公共卫生、社会保障和公用设施等也优于农村。需要特别指出的是，城市公共产品供给制度是依托国家权力和公共政策的强制建立的，而农村的公共产品供给制度“却主要依靠广大农民的革命热情、积极性和凝聚力，以农民自身的贫困为代价”建立。可以说，城乡居民利益失衡和城乡发展失调在很大程度上与公共产品密切相关。

2.影响城市内部和谐。

随着经济的高速发展，城市化水平的提高和城市的急剧扩张，一系列影响城市内部和谐的问题也随之产生。例如，大中城市对能源的高度依赖与水电设施的安全运行，重大疾病传播与公共卫生应急，人口流动与城市治安改善，低收入阶层安居与廉租房建设，城市弱势群体与社会保障，人口增长压力与公共交通，工业企业与环境保护，生产消费活动与市容环境维护，等等。

3.影响区域经济社会的协调发展。

城市在区域经济社会发展中有着强大的辐射功能和带动作用。城市公共产品的有效供给对于实现城市居民社会福利最大化，促进城市发展至关重要。在西部大开发背景下，切实加强西部城市公共产品供给，必将对西部经济社会发展产生重要的拉动作用。

三、对建设和谐社会进程中政府政策的基本建议

当前，各级政府面临着公共产品供给的双重压力：一方面要承担改革成本，解决历史欠账问题；一方面又要着眼于发展，并为中长期发展创造条件。公共需求的全面增长与公共产品供给的短缺，是一个相当突出的问题。在构建和谐社会的进程中，政府理应更多地通过提供公共产品，缩小城乡之间和贫富之间差距，缓解城乡各种社会矛盾，促进区域之间和区域内部协调发展。具体而言：

1.重视城乡居民需求差别，合理确定供给内容。

由于我国社会长期处于城乡二元对立的状态，城乡居民在公共需求方面依然存在着巨大差别。我国70%的居民生活在农村，“三农”问题还未得到彻底解决，部分农民还处于温饱状态。当城市居民转向对享受性、应急性公共产品的需求时，农村居民的生存性、生产性公共产品可能尚未满足。因此，在确定公共产品供给内容、供给顺序时，应该注意城乡居民公共需求内容差别，因地制宜、因时制宜，按需供给。

2.注重居民消费需求引导，加快城乡经济开发。

在建设全面小康社会进程中，政府在向社会提供的公共产品应该充分发挥引导作用，紧扣时代特点，做到与时俱进。在提高城市化水平时，应该通过向社会提供公共产品，引导城市居民公共消费由量的增加向质的提高转变，提升整体竞争力。在构建农村和谐社会进程中，应首先保证农村居民对公共产品量的需求，适时适度促进公共产品质的提高，引导农民建设社会主义新农村，加快城镇化速度，促进城乡一体化。

3.搞好城市内部需求调节，加强弱势群体保护。

在改革时期，各种利益关系错综复杂，很容易出现两种现象，即一部分在强势群体看来并不需要的公共产品，往往却是弱势群体所必需的；或者强势群体成为公共产品的受益者，弱势群体却成为公共产品的成本负担者。因此，政府在提供公共产品时，应该注意到弱势群体的话语权有限，利益表达机制弱化，需求容易被社会忽视这一特征，综合平衡强势群体和弱势群体利益，搞好公共产品需求调节，加强弱势群体保护。

4.合理确定公共支出流向，促进社会相对公平。

由于绝大多数公共产品的供给成本是由公共财政支出的，因此公共支出流向对公共产品的供给结构和供给面有着巨大的影响作用。政府应该从满足公共需求角度出发，首先应确保公共财政支出优先用于最急需的公共产品供给，如基础设施建设、义务教育等。其次，应该自觉纠正“跑”项目、“争”项目的误导作用，公平合理地确定公共财政资金在面上的横向分配，防止“马太效应”在公共产品供给领域出现。

总而言之，在构建和谐社会的进程中，政府理应密切关注人民群众对公共产品的需求变化，提供足量优质的公共产品来满足公共需求，促进个体“自由”、政治“正义”、经济“效率”和社会“公平”的实现。

参考文献：

［1］李军鹏.政府公共供给指标体系研究［J］.公共行政，2003，（9）.

［2］叶文辉.城市公共产品的市场化与公共服务的效率改善［J］.江西社会科学，2004，（04）.

［3］刘乐山，何炼成.公共产品供给的差异：城乡居民收入差距扩大的一个原因解析［J］.人文杂志，2005，（1）.

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【关键词】工程机械产品；造型设计；R式仓储电动叉车

引言

随着我国市场经济发展进程的不断加快，人们对工业建设的安全稳定需求越来越大。机械设备产品作为保证行业发展快速稳定效果的关键，其在进行造型设计过程存在诸多不合理问题，这就减低了机械设备产品的运行使用效率。基于此，相关建设人员应在明确工程机械产品造型设计条件的前提下，从形态设计、色彩设计以及质量设计三方面出发，以提高产品设计应用于实践的效果价值。这是实现当前现代化经济建设背景下工业发展可持续性目标的关键，研究人员应将其充分重视起来，以作用于实践。

1研究工程机械产品造型设计要点的现实意义

与消费类的电子产品不同，工程机械产品设计应将功能性与操作性作为控制目标。研究表明，从宏观的角度来看，其与传统设计技术应用涉及的偏重造型工业设计的关系不大，但其形式对工程机械设备具有一定影响。因此，机械产品设计应将功能与形式两方面，均作为重点设计目标。即对各种设计因素进行综合性分析，以找出具有可行性的机械产品造型设计方案。然而，在此之前，相关人员应在明确造型设计条件的情况下，找出设计控制要点。这是提升现代化经济建设背景下工业快速稳定发展水平的重要课题，相关人员应将其作为重点研究对象，以服务当前经济建设的全面发展进程[1]。

2工程机械产品造型设计条件分析

以R式仓储电动叉车产品设计过程为例，叉车作为用来装卸、短距离运输以及堆垛的仓储设备，其在未来的产品造型设计中，更多地体现了电子智能化、作业安全性以及节能环保型。如表1所示，R式仓储电动叉车产品设计要求。然而，由于国内工程机械产品自主创新能力比较弱，即关键零部件研发相对落后，这就在一定程度上制约了对工业设计作用的认识和运用。此外，该市场环境下，使得国内比较缺乏针对仓储电动叉车造型设计的方法支持，如由眼动仪获取数据支持感性评价的尝试在有效性和实用性方面等均存在一定局限。为此，相关建设人员应从实践角度出发，即在明确：形、色和质单个造型设计要素的基础上，找出优化控制的方法策略[2]。

3工程机械产品的造型设计要点

针对当前仓储电动叉车的运行使用实际情况，造型设计人员在规划阶段，应通过发散联想与创新思维，来确定造型设计的关键词，即“Rotation”。研究表明，其能较为准确的传达工程机械产品的整体一项，即能够充分与仓储电动叉车狭小空间高效率运行作业功能特性实现融合，从而使造型设计使用准确的造型语言，来表达这一设计概念。具体来说，“Rotation”产品意象设计概念，还能与R式仓储电动叉车独特的转向功能进行呼应。此外，叉车大多采用液压动力，即依靠后轮转向与频繁转向来实践运作，但这一设计会受狭小作业空间的限制，而降低设备运行效果。因此，R式仓储电动叉车特别的转向设计采取的方案是车身底盘的中间部分、驾驶室和工作部分能够360°自由旋转；而且，四轮驱动技术可达到90°转向，实现左右平移[3]。与此同时，这一整体圆弧形的造型设计，还能实现设计应用的机动灵巧功能目标。具体来说，为实现叉车造型设计的整体性与统一性，在形态设计方面，安全架应采用圆弧曲线设计，即车体选用圆形结构。这样一来，R式仓储电动叉车的形态设计语言，就能从传统的直线型转向与曲线型的复合，这就突出了工程机械造型设计中的传统形式美感，进而最大限度的提高机械设备运行使用的适用性。在色彩设计方面，由于工程机械产品大多采用明度效果好以及纯度低的黄色，以及配有黑色线条来消除与分割产品造型色彩设置的呆板印象。但对于底部，为提高设备运行使用在视觉效果上的安全感与稳定感，应设置为黑色。值得注意的是，对于配色类别的调整，应基本控制在三类，主色大面积覆盖，辅助色主要配合功能分区或配合文本标识传达某些特定的信息。在质量控制方面，R式仓储电动叉车造型设计综合考虑了产品品牌形象、操作行为人因工学、产品造型感性意象与产品功能之间的相互关系，表明产品造型设计不仅需要关注产品的技术（包括材料加工工艺等），同时还要关注产品造型的审美，以及产品造型的认知。在工程机械造型设计中，技术是基础，它支撑与产品造型设计密切关联的审美和认知，应妥善处理好三者间的关系[4]。

4结束语

总体而言，工程机械产品在造型设计过程中，受市场环境复杂性以及技术应用局限问题的影响，使得机械设备作用于实践工程施工建设使用的安全稳定效果并未发挥出来。这种情况，要求设计人员将现有的机械产品造型设计资源充分利用起来，并通过科学合理化的改进，来提高产品应用的耐久性。事实证明，设计人员需综合分析工程机械产品的设计使用需求，进而在明确设计改进方向与措施技术方法的情况下，使产品应用于实践的效果价值充分发挥出来。这是促进工业快速稳定发展的重要组成部分，相关人员要将上述研究成果更多地作用于实践，以提高机械产品应用的质量安全性。

参考文献

[1]孙华岩.机械工程产品可靠性优化设计要点分析[J].中国新技术新产品，2017（15）：36~37.

[2]周连超，戴端，李宜信.器与道对中国当代工程机械产品造型设计的影响[J].包装工程，2015，36（18）：66~69.

[3]张小尊.基于宏观语意的工程机械产品造型设计研究[J].中国包装工业，2015（13）：53~55.

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关键词：实训周；课程设计；技能操作；集中实训

在一次德国专家职业教育论坛的讲座中听到了这样的一句话：科技超前于产业，教育却总是滞后于市场。深思此句，至少能说明一点：从学校里走出去的学生无法满足新时代市场劳动力的需求。为能跟上时代，紧随市场，必须积极探索如何培养现代产业所需的人才。中职学校作为此类人才的培训基地，应努力尝试新的教育教学模式，培养出能适应现代职业特点的复合型劳动者和中初级专业对口人才。目前，中职的专业理论教学和实训操作大都在分散独立的课时里完成，这已严重制约学生实训技能的整体发展。为改善这种情况，经多方努力筹划，我校成功举办电子专业专题实训周。即在一周时间里，停止所有的公共课和专业理论基础课，定下专题实训方向与方案，对电子专业班学生进行集中实训，让学生在较短的时间内全面掌握专业实训中的某一模块。使他们学有所成，学有所长，紧随市场专业技术发展步伐，以备将来就业之需。如何设计实训周的实训课程直接关系到实训周的实训效果，科学设计，则可事半功倍，设计不科学，则徒劳无功。以下就此谈谈《电子产品安装工艺》专题实训周课程的设计理念。

1《电子产品安装工艺》实训周实训课程设计的指导思想

依据现代化电子产业所需的基本常识与技能，让学生全面了解PCB电路板各种形成方式，简单到手工，复杂到软件处理问题等；另实训课程的实施要切合学生实际情况及学生的接受能力，方不至于纸上谈兵，无实际操作可能。此模块课题看似简单、基础，但只有夯实了基础，方能建高楼大厦，有利于学生今后的再学习及二次发展。

2《电子产品安装工艺》实训周实训课程设计的内容安排与时间安排

（见表1、表2、表3、表4和表5

3《电子产品安装工艺》实训周实训课程设计的构想与目的

3.1项目一：THT焊接工艺（手工插件焊接）［1］现代电子产品的装配已广泛运用可编程的贴片机代替人工焊接，但总有些不规则元件或不适用于自动焊接的特殊元件，还是需要手工焊接。另在科研、返工和返修的时候，手工焊接有着不可替代的作用［1］。而对于小型生产和家电维修的作坊而言，手工焊接仍是最实用最便捷的操作。因此，手工焊接技术仍是电子装配技术工程人员必备的一项专业技能，同时也是掌握其它焊接技术的基础。所以该专题实训周的第一个实训课程选用THT焊接工艺这个项目。并以让学生完成CD4511八路数显抢答器THT焊接套件（如图1）来完成此项目的实训，同时也为第二个项目打下伏笔。

3.2项目二：SMT焊接工艺（贴片焊接）表面贴装技术（SMT）在减小电子产品体积重量和提高可靠性方面有着不可替代的作用，作为新一代高密度、高效率的电子装联技术已经渗透到市场电子行业的每个领域［1］。SMT表面贴装工艺发展迅速，应用广泛，在众多领域中已经甚至完全取代了传统的电子装联技术。虽然表面贴装器件可采用大型工艺设备来实现自动化焊接，但在批量少，品种多生产情况下和维修中常常需要采用手工焊接。鉴此让学生熟悉并掌握SMT表面贴装工艺是非常有必要的。为达到实训的实际效果，选用包含有12类元件129个贴片313个焊点的练习套件（如图2）。

3.3项目三：物理方法形成复合放大管组成的简易串联可调式稳压电源的PCB电路该项目实训课程设计包括两方面：3.3.1用万能板形成复合放大管组成的简易串联可调式稳压电源的PCB电路虽然手工PCB电路板生产早已被工业规模生产代替，但用万能板形成PCB电路的方法在许多的学生技能大赛、教师技能大赛及电子专业教师资格选拔赛均中有采用；即使是软件形成的PCB电路，在排版时及一些特殊情况下还是需要人工做合理调整，而完成这些工作的前提都必须得全面掌握PCB电路万能板形成的知识与技巧；还有，一些科研工作及实验时也往往要利用该项的灵活与单一；还值一提的是：学生只有在认识手工形成PCB电路的不易和效率太低的情况下，才会深刻认识到利用软件的优越性，从而更认真的去学习软件的操作；故在此课题的实训周内把该项目列为必不可少的一项课程。3.3.2用单面覆铜板手工雕刻形成复合放大管组成的简易串联可调式稳压电源的PCB电路这种PCB电路的形成虽工艺原始，效率不高，但很能锻炼学生的动手能力，解决问题的能力，单从这点，该课程在实训周的出现就很有意义。

3.4项目四：用PROTELDXP2004软件形成PCB文件，再用化学方法形成PCB电路板PROTELDXP2004电子设计软件因为其有强大元件库和布线功能、加之界面友好和操作简便、实用等优点，已成为EDA行业尤其是PCB设计领域中发展最快、使用时间最长、运用范围最广泛的EDA软件之一［3］。其特点是：（1）通过设计捆绑的方式，将原理图编辑、PCB设计及打印这些功能有效地结合在一起，提供了一个项目开发环境。（2）DXP2004提供了丰富的原理图库和PCB封装库，并为设计新的元器件提供了封装向导，简化了封装设计过程。（3）TELDXP2004提供了丰富的元件库，但不可能包括所有的元件，必要时需要自己动手封装元件，建立自己的元件库。通过该课程学习设计，让学生对PROTELDXP2004软件有了进一步的认识，对利用这个软件绘制原理图的相关命令有了更多的理解，也对绘制原理图的过程更加的熟练。同时也让学生体会到了制作一个完整的PCB电路板是非常的不容易，每一个环节都需精雕细琢，不可粗心大意，还考验了学生实训操作的耐心和耐力，让他们在此次学习操作过程中深刻的感受到同学、同伴之间互相协作的重要性，完成这样一个PCB生产过程不是一个人两个人就可以的，而是需要大家之间不断的付出与配合。为今后工作时所需的专业素养奠定一个良好的基础。

3.5项目五：多路程控万年历的安装与调试（综合练习竞赛套件，如图3）首先说明一点项目五是以技能竞赛的方式完成。经过一周的紧张练习与实践，为更好地了解学生掌握情况，反馈老师一周来的工作效果，促进学生继续探索的学习兴趣，应全方位地考骇与评价学生掌握理论知识与技能操作的实际情况，这也是对前面实训操作的一次应用与总结。更是对该项技能的一次综合提升。让学生有一个自我反省、自我总结的机会。所以说举办这样一次综合练习或者技能竞赛是这个实训课题的一个必不可少的项目。当然实训周的课题是可以多角度进行专题选择，如：《电工安装及电工安全》、《智能楼宇》、《制冷设备检修》、《C51单片机调试》、《PLC基础应用》等。以《电子产品安装工艺》课题开始举办实训周，在这基础上循序渐进，由易到难，通过举办不同课题的实训周进行培养学生的实践操作能力，尽可能让学生在学校掌握的技能可以快速应用到工作岗位上，尽量缩小学校与工作岗位之间的距离，使他们无负担地走向自己的工作岗位。

参考文献：

［1］杠江淮.电子手工焊接工艺及质量控制［EB/OL］.

［2］聚零电子.淘宝网店［EB/OL］.

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关键词：产品设计 价值工程 价值分析 功能分析

随着市场经济的深入发展，企业都在致力于自身竞争力的建设。企业竞争力最终体现在企业产品的竞争力上。而提高产品竞争力，重要途径就是降低成本，提高质量，为此需推广和应用价值工程。实践证明：产品设计中认真开展价值工程活动不仅有助于提高产品设计质量，调整产品结构，降低产品设计成本，提高企业经济效益，而且能够有效地提高企业的整体设计水平。

一、价值工程应用概述

价值工程是一种技术和经济相结合的分析方法，它起源于20世纪40年代的美国。为解决二战后的资源短缺，通用公司麦尔斯（L.D.Miles）在实践中总结出一套在保证产品功能的前提下，以材料代用来降低产品费用的科学理论。其代表作《价值分析》于1947年在《美国机械师》杂志上发表。价值分析又被称为价值工程（Value Engineering），它研究功能与成本之间的关系，寻找功能与成本之间最佳的对应配比,以尽量小的代价取得尽可能大的经济效益和社会效益。

提高设计对象的价值，是价值工程的根本任务和最终目的。价值工程不仅可用于新产品的创造，也适用于对已有产品和现有设计方案的分析和评价。目前价值工程已发展得更为科学、系统和完善。它被公认为是设计、工艺、生产等领域一门独立而行之有效的科学方法，是提高产品价值并降低费用的有效方法。[1]如上世纪80年代中期，德国西门子公司的医疗设备企业面临着日本对手的价格竞争。为此，西门子不得不开始考虑大规模削减成本。西门子要把成本降到原来的40%，这看起来不太可能，但通过价值分析，它实现了降低成本50%，不但保住了市场份额，而且维持了为新产品调研增加投入的能力。[2]

二、提高产品价值的途径

在价值分析过程中，产品的价值是指产品所具有的功能与取得该功能所需成本的比值，即V(价值)=F(功能)/C(成本)。

此公式反映了产品的功能和费用的比值及价值、功能、成本之间的内在联系，它表明费用或者功能都不能代表产品设计的全部含义，它把分析从定性转向定量，从而更本质更深刻。根据这个价值公式，在产品设计中提高产品价值有5种方式:①提高功能，降低成本，这是最理想的方法；②功能不变，降低成本，这是提高价值的最有效方法；③提高功能，成本保持不变，即把不必要功能的价值转移到提高必要功能上来，此法常用于产品技术改造中；④大幅提高功能，成本稍有增加，产品由单功能向多功能发展中常用此法；⑤功能稍有下降，成本大幅下降，该法主要用于中低档和大众化的产品设计中。以北内集团492系列汽油机为例, 该系列汽油机有的零部件用铝合金合理,有的则不经济、不合理,因而可以用铸铁代替；有的则以“铝代钢”更佳，如曲轴由45号钢模锻改为球铁,不但耐磨,使用可靠,而且每根可节省245元,按年产20万台计,仅1994年就节省4900万元。另外,大力推广非金属材料,特别是塑料取代钢材,重量轻、耐腐蚀、易于成型、价格低。如492Q的风扇、正时齿轮及盖等,就采用了工程塑料，从而提高了价值。[3]

三、价值分析程序及产品功能分析

价值工程已发展成为一门比较完善的管理技术，在实践中已形成了一套科学的实施程序。其步骤是：选择对象、收集情报、功能定义、功能整理、功能评价、方案创造、方案具体化、详细评价、审定实施。在这套实施程序中最重要的是对设计对象进行功能分析。按照价值分析的观点，用户需要的不是物，而是功能。功能是满足用户需要的一种属性。①按其重要程度，可分为基本功能(与对象的主要目的直接有关的功能，是对象存在的主要理由，如手机的打电话、发短信)和辅助功能(为更好实现基本功能服务的功能，如手机的夜光、手写输入、按键提示音等)。②按其性质，可分为使用功能和品位功能。使用功能是对象所具有的与技术经济用途直接有关的功能，即产品及其组成部分的实际用途或给用户带来的效用(如手机的打电话、发短信、拍照片、上网、听音乐等)；而品位功能则是与使用者的精神感受、主观意识有关的功能，如贵重功能（如诺基亚黄金外壳手机）、美学功能（如手机绚丽的色彩、流畅的线条等）、观赏功能 (如手机寓意丰富的造型) 等。③按其目的性，可分为必要功能（为满足使用者的需求而必须具备的功能，如手机的打电话）和非必要功能（对象所具有的、超过使用者的需求的功能，如手机的拍照、上网、听音乐、玩游戏等）。产品如果具有太多的非必要功能，就会花费不必要的成本。所以，在价值分析时必须搞清产品的必要功能和非必要功能，并计算出完成这些功能所需要的成本。通过分析，如果有非必要的功能，就可对产品进行重新设计，把承担不必要功能的零部件取消，从而省去不必要的费用，提高产品的价值。

四、产品价值系统分析及价值创新

当今的设计不只是形态、色彩、材质的创新与处理，还涉及价值判断、市场、消费心理等诸多因素，是价值的创新。因此，设计师也不应仅仅是美工师或技术专家，还必须是价值的创新者。麦尔斯的价值分析理论为工业产品设计找到了一条行之有效的评估方法，避免了设计开发的盲目性。但其理论主要论及的是在保障产品基本功能的前提下尽量降低费用以提高产品价值的方法，对实现产品价值的外围因素，如品牌、文化、心理、市场等考虑甚少。

一般而言，人类设计出来的产品多半兼具双重价值，甚至实用性、社会性、美感等多种价值同时并存，只是各种价值的程度不同而已。每一件产品必有其设计理念，或偏向实用性，或偏向艺术品。最符合现实世界的产品设计，应当兼具功能性与美感等多种价值于一身。以汽车为例，汽车作为一种交通工具，是它所具有的功能价值，但买车的人除了关注车的时速外，更关注车的外形，而且每个人的喜好都不同。如果购车的目的只是为了代步，那么在严格限制时速的大都市里，小型车最适合人驾驶。但事实上，社会地位高的人倾向于乘坐大型轿车，显然是以车的大小、颜色、车型、品牌来突显自我的身份地位。这种情况下，对汽车的评价标准并非着眼于汽车原有的实用功能，而是汽车所象征着的社会价值。因此，价值分析不能只关注产品的使用价值，而应适时地扩大其分析范围，提高其附加价值，价值创新势在必行。

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关键词：机械工程;绿色设计;发展;环保

前言：随着经济的迅速增长给全球造成了资源短缺和环境污染的严重危机，威胁到人类未来的发展，迫使人们对发展观进行反思。随着时代车轮的前进，机械设计向着“轻、小、智、全及绿”即轻型、小巧灵便、智能化、绿色环保的方向发展。绿色设计与绿色制造是90年代初期提出的一种新的概念与制造模式，现已受到机械制造领域的日益关注和重视，并得到了较好的应用和推广，是现代产品设计与制造的发展趋势。绿色设计是在产品的整个生命周期内（设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理），着重考虑产品的环境属性（自然资源的利用、对环境和人的影响、可拆卸性、可回收性、可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，并行地考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等因此，机械产品要“绿色”发展，有必要将绿色设计在机械工程中应用前景进行分析。

一、何谓绿色设计

（一）设计目标。设计目标中除考虑功能、性能、质量、成本等方面外，还必须考虑产品在整个生命周期过程中与环境和人的和谐性，

（二）设计技术。除常规设计方法外，还必须人可拆卸设计、可回收设计、模块化设计等新的设计思想和方法。

（三）设计评价。全面考虑从原材料提炼、材料加工、部件制造、产品装配、产品包装、产品运输、产品使用、产品废弃后的回收、重用和处理等整个生命周期中对环境造成的总负荷为最小。

图1 机械工程类产品绿色设计流程框图

（四）设计流程 。见上图：图1 机械工程类产品绿色设计流程框图，为闭环设计。绿色设计中产品废弃后并不是作为垃圾排人环境，而是考虑通过重用、修理、再加工、回收等手段重新应用于新产品的制造过程，从而使理想的绿色产品可以接近实现对环境的零排放。

（五）设计目的。绿色设计的核心是3R，减量化（Reduce）、回收（Recycle）、重复使用（Reuse）。以满足需求和适应工作环境。

二、目前现状

（一）新兴技术，技术完善性不高。绿色设计作为一种新的设计方法，出现的时间并不长，还远没有达到完善的程度，很多具体的方法还有待研究。

（二）“绿色设计”是设计的绿色而不是生产过程中的偷工减料。绿色设计和节约制造成本有着本质区别，并不是不按生产要求任意减少生产当中存在污染环境的环节就是所谓的“绿色设计”，而是从机械工程分析的源头上采用绿色设计的方法。

（三）绿色设计能否确落实处。能否确实的实现绿色设计的机械工程，还是“空头支票”用来抬高产品价格的砝码呢？笔者认为应予之相关部门采取措施在绿色设计投入生产环节中进行相应的监督、对于成品鉴定。

（四）“绿色”概念只是一个口号，还未普及，有待推广。绿色概念还未确实的普遍整个机械领域的，绿色设计理念如何推而广之？还有待于做深部探讨。

三、绿色设计方法

（一）生命周期设计。见下图：图2机械工程类产品绿色设计生命周期设计框图，即综合考虑调研、研制、设计、制造、销售、使用、回收、处理等生命周期中各环节对环境及人的影响的设计方法。

图2 机械工程类产品绿色设计生命周期设计框图

（二）并行工程设计。利用并行工程技术，综合考虑产品绿色设计中的各因素，并在设计过程中随时在各环节间进行信息交流和反馈，实现多因素、多目标、闭环设计过程的全局最优化。

（三）模块化设计。可实现功能和结构的集成，进而实现绿色产品的快速开发及易拆卸、易回收的要求。

四、绿色设计应用的优势

（一）新兴技术，潜力大。绿色设计作为技术应用于机械工程中的时间不长，其发展潜力之大业内人士尽人皆知。

（二）绿色设计可提高机械工程应用于实际企业竞争力。绿色设计的本质特征之一是在不影响产品的功能、寿命、质量等传统指标的前提下，通过技术和管理 两个途径，提高资源、能源利用率的一种先进设计方法。从经济学角度分析，绿色技术是降低产品成本，使技术或资源、能源相对增值的技术，即在同量资源、能源的前提下，绿色设计技术是力图比传统设计方法获得更多更好产品、使生产过程由粗放型转向节约型的先进设计技术。

（三）绿色设计可有效减少企业发展中的环境风险。随着社会对环保要求的不断提高，很多大中型机械制造企业如果不考虑采用绿色设计，则随时有着因环境问题被关、停、并、转的危机，使企业的发展存在严重的隐患。反之，如果企业采用以绿色设计为基础的机械工程而实现绿色环保生产流程即可为企业创造一个持续、稳定、高效发展的空间。

结论：随着该设计理念应用于机械工程当中将带来的优势表明，绿色设计可提高机电产品及企业竞争力，绿色设计的本质特征之一是在不影响产品的功能、寿命、质量等传统指标的前提下，通过技术和管理两个途径，提高资源、能源利用率的一种先进设计方法，必将迎来广阔的发展空间。

参考文献：

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【摘 要】 本文从价值工程与物料清单（bom）的概念入手，从满足用户产品功能需求的角度，将产品功能模块化，根据价值工程原理对产品模块的成本和功能进行匹配；在模块化产品结构的bom设计中，通过对零部件的质量-成本的优化选择来确定模块的bom设计，从而在产品形成的源头上实现对产品成本的优化控制。

【关键词】 价值工程； bom设计； 质量-成本优化； 成本控制

通常使用者购买商品，首先考虑的是该商品的特定功能，然后才考虑该商品的价格等问题，而价格是受成本约束的，产品质量也是服务于产品功能的，价值工程（value engineering，ve）正是这一思路的体现。从产品自身看，产品功能的实现和成本因素的考虑都取决于“物料清单”（bill of material，bom），产品成本也是通过bom来归集的。在很大程度上，产品成本在产品设计阶段就已经决定了，在以后阶段成本降低的空间相当有限。

一、产品功能的模块化设计

在买方市场的现代社会，产品需求决定产品供给。产品需求总是以服务于客户的特定功能需求为前提的，对产品功能需求的分析是bom设计首先要考虑的问题，也是产品成本控制的前提。Www.133229.Com

（一）产品功能需求分析

设计制造出能满足市场需要的产品是产品被市场接受的重要前提，前面提到，人们购买产品，并不是要购买产品本身，而是购买产品所能实现的功能。因此，我们除了要关心市场对产品的需求以外，更要注重用户对产品功能需求的分析，称之为“产品功能需求分析”。一般产品往往能提供系列功能，需要企业做认真细致的市场调研。通常，人们比较重视产品的主要功能，次要功能容易被忽视，但细节上的问题也对产品影响很大，这就要求企业充分重视人们对产品的功能需求并关注其变化。

1.调查市场对产品功能的需求

可以通过产品销售和售后服务网络掌握用户对产品的功能需求，了解产品在使用过程中出现的功能满足方面的问题，作为今后产品改进的方向。调查方法包括：对重点客户的访问、问卷调查以及德尔菲法等，调查内容包括功能具体内容及功能重要性评价等，充分把握市场对产品功能的需求，保证产品所提供的功能是市场所需要的。

2.识别产品功能需求

分析人员要对调研资料进行充分的分析、归纳和总结，整理和明确市场对产品功能的需求，确认哪些功能是可以满足的，哪些功能是产品无法满足的，进一步对产品不同功能的需求程度进行系统分类，排列出产品功能的优先级，以便在设计制造等环节企业的重要资源向其倾斜。在识别产品功能需求中，还要注意分析用户对产品潜在的功能需求，分析要有一定的超前意识，要跟上并引领产品发展的社会进步潮流。

（二）确定产品功能模块

1.产品功能模块化

产品设计模块化是客户功能需求多样化的必然结果。在产品功能的设计中，应该将产品功能结构模块化，这样可以根据不同用户的需求对功能模块进行组合，进一步满足不同用户的个性化功能需求，更重要的是可以降低设计、制造和维护的成本。为了能更好地生产出满足用户功能需求的产品，将用户视角的产品功能需求转化为设计制造者视角的功能需求模块是非常必要的。

2.产品功能模块的划分

通过功能整理，明确产品功能模块。在功能模块划分中，要确保以下几个问题：（1）基本功能模块的通用性，以利于规模生产；（2）各功能产品模块独立制造，利于维修和单独销售；（3）模块间接口简单，便于装配和分离；（4）各模块的内外部关系要满足高内聚低耦合的要求，提高模块独立性；（5）模块分解大小适中，为模块的功能组合提供便利。

二、产品模块成本与功能的匹配

为实现产品的必要功能，对相应功能模块的成本保障就成了产品设计中必须考虑的问题。

（一）产品各功能模块的成本与功能的匹配

产品结构是为实现产品功能服务的，所以产品成本的控制必须在实现产品功能的前提下考虑。

首先，计算各模块的功能评价系数。用层次分析法（ahp）对前述的产品功能需求及评价进行量化处理，计算得到各功能模块的功能评价系数。

然后，确定各模块的成本参数。从价值工程的角度看，希望成本c很低而功能f很高。在实际应用中，则强调成本c与功能f的匹配，用fi表示第i个功能模块的功能评价系数，用ci表示第i个功能模块的成本评价系数，则第i个功能模块的价值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，说明该模块功能重要，但产品模块成本可能不足；若vi小于1，说明该模块成本过高，是成本降低的重点；若vi接近于零，就应考虑该功能有无存在的必要，其功能能否被替代。总之，运用价值工程的方法对模块功能/模块成本进行平衡，使功能模块的成本评价系数等于功能模块的功能评价系数，即fi=ci。

（二）产品目标成本在各模块间的分配

企业在制定目标成本时，既要充分考虑本企业的内部条件，又要考虑企业所处的外部环境，制定出一个低于现行成本经努力可以实现的目标成本，进而计算各模块的目标成本，即：

某模块的目标成本=该产品目标成本×该模块的成本评价系数

根据产品结构模块与产品功能模块的对应关系，各功能模块的目标成本即为各产品模块的目标成本。

三、产品bom设计中质量-成本的优化

值得注意的是，从不同思路出发可能会出现同一功能可以由完全不同原理的产品结构来实现，根据用户需求和成本优先的原则，确定产品bom结构。

在产品结构模块的bom设计过程中，满足要求的某零部件往往不止一个，设计者应该根据质量-成本优化的要求对其进行选择。为形象地描述选择过程，笔者用方框表示与节点，圆圈表示或节点，得到一个产品模块结构的与或树。

下面以一个案例来说明bom设计中质量-成本优化控制的过程。

背景资料：某公司的齿轮减速箱产品的输出轴系模块pi由输出轴p1、大齿轮p2、轴承p3和定距环p4组成，p1、p2、p3和p4为底层零件，p1有备选零件x11和x12，p2有备选零件x21、x22和x23，p3有备选零件x31和x32，p4有备选零件x41和x42，输出轴系模块pi的目标成本为ci为240元，如图1所示：

为表达方便起见，将备选零件的质量参数和成本参数列成表1

0-1规划法求得最优解：x11=x22=x32=x42=1，质量最优值qi为1.92，设计成本234元<目标成本240元，满足解的要求。这样确定了零件选项，确定了输出轴系模块的bom结构，进而确定各产品结构模块及齿轮减速箱产品的bom结构树。

四、结论

从以上分析可以看出，运用价值工程原理对产品成本进行源头控制有其独特优势。这个优势表现在以下两个方面：

第一，从满足用户产品功能需求的角度，将用户对产品功能需求进行模块化处理，对功能模块进行组合，可以满足不同用户的个性化功能需求，从而降低产品整体的设计、制造和维护的成本。这样不会出现产品功能剩余或功能不足的问题，同时也克服了单纯追求降低产品成本而牺牲产品功能的弊端。

第二，从产品bom设计的角度，按照产品功能模块设计相应的产品结构模块，依据价值工程原理将产品目标成本在各产品结构模块间进行分配，使产品各功能有与之匹配的成本保证。在模块化产品结构的bom设计中，通过零部件的质量-成本优化选择和控制来最终确定产品的bom，保证了在目标成本控制的条件下实现产品的质量最优，从而实现产品成本的源头控制及优化控制的目标。

【参考文献】

[1] 刘夫云，等.产品模块化程度评价方法研究[j].中国机械工程，2008，（4）.

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【关键词】机械；可靠性；设计

一、机械设计不同时期的可靠行设计

（一）计划期的可靠性设计

计划期的工作依据是新型科研成果、市场需要程度与客户订货实际情况。设计工作人员要利用准确翔实的市场情报与技术指标，制定出可行性技术方案，对多种方案进行利弊比较，综合考虑到可靠性、适用性与经济性指标，完成合理的设计任务目标制定工作。在这一时期，可靠性工作实际上就是产品可靠性展望。此工作目的有两个，一是找出产品可能存在的薄弱环节，给接下来的技术设计时期提出纠正指导。二是寻找到值得改进的方向，使产品再度开发成为可能。可靠性展望若想完成指标的分配确定，需要根据产品自身的功能及客户的实际要求，完成相对应的指标数据值建立，比如说寿命、可靠程度、失效率等等。再按照特定的方法原则，逐步分配可靠指标。

（二）方案期的可靠性设计

在这一时期，需要正确处理创新同借鉴的关系。第一要分析机械的功能，第二是由设计人员提出各种可行性方案，第三是把不同的方案进行技术分解，寻找到最佳的组合形式。在方案设计期，是对机械整体进行初始设计，在此阶段，机械设计工作人员一定要对准备解决的方案进行正确评价。可靠性评价及可靠性设计指的是同一体系内，根据工作原理图、拟定方案，进行抽象简化而得出来的设计体系。如果从可靠性指标来看，越复杂的机械系统，其可靠程度就会越低。若想保证系统可靠，就一定要增加并联系统，而这样做，当然会使产品成本上升。所以在这一阶段，可靠性方法的确定需要拟定系统初步的验算分析，继而确定系统整体事件，及整体同部分之间的关联。

（三）技术期的可靠性设计

机械设计的技术期发展目标是形成总装配图以及各个部件的装配图，用草图的设计来确定各个零件的基本尺寸与外形，还包括每一部件间的相连方式，部件外形与尺寸等等。最后，需要确定零件的总装配图、分部件装配图、工作流程图。这一时期首先需要对机械设备进行动力与运动设计，在此基础上完成零部件的设计，并对重点部位及零部件进行工作性能校验，接下来设计分部装配草图以及总装配草图。所有草图完成之后，需要进行精确性核验。正因为技术期是整个机械设计中最为重要的时期，所以，这个时期的可靠性工作就相对比较多。对于单个零件设计来说，这个阶段已经确定了其荷载，同时根据刚度、强度、稳定性的实际情况，来确定出零部件的设计尺寸范围，这样才能够保证零件的质量。

（四）编制期的可靠性设计

上面的工作基本就是通过相关的数据和经验来进行机械设计，而这个阶段主要任务就是对机械产品采取一些方法进行实验，通过对实验结果的仔细分析，得出产品的性能。把机械设计的可靠性理论研究运用到实际的可靠性实践当中，能够更好地提高机械设计的可靠性，提高产品质量。但是在实际工作的过程中，我们需要对具体的实践操作进行指标确认，并把得出的数据编制到生产的技术文件当中，进而给可靠性生产提供支持。

二、机械设计可靠性的发展方向

（一）可靠性灵敏度设计

可靠性灵敏度设计建立在可靠性之上，有效映射不同设计参数对机械零件的实际影响程度，进而确定对机械零件灵敏度影响程度最大的随机变量，并重新分析和设计此参数。预估设计变量变差以及约束变差对产品效能指标的影响程度，调整对产品设计参数影响程度相对较大的设计参数，进而使产品失去对因素变差的灵敏性。这种设计以极限状态方程为基础，然后求解出设计参数相应的偏导数，获得灵敏度计算公式，从而明确每个设计参数的灵敏度，并以此为依据，不断修整设计，调整参数。

（二）可靠性优化设计

可靠性优化设计也是建立在可靠性之上，这种设计模式不仅能够更好地满足产品投入使用过程中的可靠性，还能优化产品外观尺寸、加工成本以及安全性等参数，进而使产品预估效能更加接近实际效能。此种方法有效融合可靠性分析理论和规划方法，以可靠度为基础构建优化目标函数，调整机械零件的外形尺寸、成本等参数，实现最小化，然后以刚度、强度等设计要求充当约束条件，构建数学模式，参照数学模型合理选择具体的优化方法，最终求解最理想的设计变量。

（三）可靠性试验

现阶段，可靠性理论趋于成熟，然而可靠性试验尚不健全。可靠性试验是一种考察、分析和评判产品可靠性的手段，旨在通过可靠性试验及时发现产品设计、原材料以及加工工艺存在的缺陷，进而进一步完善产品，提升成功率，降低维修养护成本，判断其是否满足可靠性定量要求。然而一旦具体的设计方案出现变更，则应重新开展试验分析，造成了不必要的资源浪费，因此，我们应充分利用高性能软件，缩减试验次数，节省成本。

综上，在进行机械设计时，设计人员在满足机械可靠性的前提下，实现产品最优化的目标。充分发挥可靠性设计和优化设计的巨大潜力，达到产品最佳点以及最可靠点。可靠性优化设计具有先进性和实用性的特点，在机械设计领域的应用也越来越广泛，在提升产品质量的同时还带来了巨大的经济效益，其发展的前景十分广阔。

参考文献：