面向機械產品設計的多層次規劃研究

王潞紅

（長治職業技術學院，山西 長治046000；中北大學，山西 太原 030051）

[工業技術與創新]

面向機械產品設計的多層次規劃研究

王潞紅

（長治職業技術學院，山西 長治046000；中北大學，山西 太原 030051）

在機械產品的設計中，如何有效化機械產品是設計關鍵，要想創造出最佳的機械產品，離不開優質的設計方法與設計理念。文章在對設計產品規劃成果進行相關分析及匯總的前提下，從質量檢驗設計、業務設計等多層次面，整體且全面地規劃了產品的設計，將多層次產品設計規劃的思維和理念貫穿其中，以期提升設計成功率及設計效率。

壓縮機轉子；產品設計；設計規劃；機械產品

伴隨我國社會經濟以及科學技術的飛速進步與提升，在促進機械產品的應用與發展方面雖然取得了長足的進步，但是機械產品開發的過程較為復雜、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、科學安排設計人員、正確選擇設計方法、正確定位設計目標以及設計活動等方面決定著現今機械產品的設計方向。所以，為保證產品能夠得到高品質的設計，在實際的設計工作中應用指導與規劃，并將產品設計科學、有序地進行規劃。

一、簡述設計方法類型

智能設計方法、以產品特性為基礎的特性設計方法、模塊結構化設計方法以及系統化的設計方法是設計產品方法的類型。智能化設計方法將產品的設計向高智能時代推送，高端技術科學利用CAD等虛擬技術得以實現。在整體思想過程中，融匯了產品的實施、開發以及規劃，而產品的規劃則是首要階段，確定外部特性的立體模型可采用CAD實現，配置分析產品可按照合成系統的原理，最終將產品加工成型。通過模塊結構化設計方法能夠形成不同產品，以及相異的效果。設計方法的系統化思維體現在統一上，由各個單元組成了設計的整體，各項單元互相獨立，具有層次性和聯系性。根據用戶需求進行實施、設計、規劃、分析、構思，設計方法的系統化將客戶的需求變為在開發產品時的程序和目標。換言之，將系統化設計方法應用于機械設計中，設計過程就是整體系統，而設計作品也應看成一整體系統。

二、機械產品設計多層次規劃原理

在設計產品之前，為有效提升設計成功率以及設計效率，整體而全面地對產品設計進行規劃，通過設計質量檢驗層、設計業務層、設計戰略層等層面來有效實現規劃功能。其中，包括了質量評價的設計、存在問題設計分析、設計過程、設計方法、設計內容、設計目標、設計思想、設計環境等。該設計規劃原理對于整體產品設計工作具有著關鍵的作用及意義，其成果能夠形成指導設計工作或者管理工作的措施或方案。

三、規劃產品設計戰略層

利用與戰略的關系式相輔相成，要想企業發展取得成就，就離不開戰略性目標。該層次具體有設計目標、設計思想與設計環境。

1.設計目標

如果確定的設計目標過高或者過低，都會對企業的終極利益產生影響，不利于產品的優質設計，因此，設計目標是通過實際中設計人員的設計，滿足水平或狀態的描述。在對產品設計目標進行制定時，應對各個影響因素進行充分考慮，分析各項目標因素。技術水平、設計思想、內部資源、市場環境等是對因素產生影響的四個方面，而技術水平和設計思想則被視為軟因素，設計目標的制定從宏觀上受到影響；而內部資源與市場環境則為硬因素，是能夠直接影響產品設計目標的因素。一定要仔細和慎重制定設計目標，因為后續設計任務的實施的可行性會受到設計目標的直接影響。

2.設計思想

設計方法只有在正確的設計思想的指導下才能真正獲得創新，設計的成功來自于科學、正確的設計理念，而產品設計正是以經驗和知識為基礎的一項創新的過程。在設計產品前，必須對設計人員設計工作的順利開展進行指導，事先將設計產品思想確定，將市場作為向導，秉承文化內涵，將科技作為武器，樹立良好、科學的自主創新意識，在科學發展觀的有效指導下開展、完善產品設計。設計原則為設計系統化，設計理念為主觀能動性的充分調動，指導思想為科學發展觀。企業的設計思想可以按照模型進行規劃，要想獲得創新的成果，離不開創新的意識，對其設計思想的促進意義深遠。

3.設計環境

產品設計所處的環境決定了產品設計活動。從以下工作中，我們不難看出對設計環境規劃進行研究所體現的內容。一是產品設計環境的規劃方法的科學提出；二是總結和歸納出影響產品設計環境因素。產品設計環境在諸多方面得以表現，并是客觀存在的。在科學分析產品所處設計環境的前提下，才能進行設計環境的合理配置。為了規避環境威脅，可提出相應的應對措施來克服設計環境中存在的不利因素。產品的研發所具有的含義如下：第一，產品的開發所指的產品具體是什么；第二，在低端、中端、高端等檔次定位中，劃分出在該類產品中所要開發的產品定位。

四、規劃產品設計業務層

1.規劃機械產品設計內容

設計目標的制定受到設計內容的牽制，通常機械產品的設計內容通過機械產品設計流程角度及機械產品結構功能的視角展開分析。從設計流程的視角來看，實際設計機械產品階段的主要內容為樣機實驗、模擬與仿真、裝配設計、零部件設計等詳細設計、方案設計、功能的設計等等。從結構功能的視角來看，分別由控制操縱系統、執行系統、傳動系統、動力系統共同構成。

2.規劃設計內容具體流程

在規劃產品設計內容的過程中，表現了設計任務的確定、設計資源的利用、設計內容的規劃、設計目標的有效分析等。為了提升設計效率，防止重復設計等情況的發生，在規劃設計內容時，需要對已成形的零部件設計資料以及工程設計經驗預先考慮。

3.規劃設計方法

促使工程設計者高效率進行設計工作的具體手段和工具就是科學、有效的設計方法。要完成產品的設計應選擇適當的方法、結合所確定的設計內容和設計目標，這就是規劃產品設計方法目標。下面以降低地基受設備傳來的動載荷為例進行介紹。要將其有效削減，就必須設計隔振，可運用如下公式進行求解：

假設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）為內容，O=N（t）定義為設計目標。

4.規劃設計過程

在實際設計工作之前，應制定出合理的規劃，因此有必要嚴謹研究產品設計過程。針對設計目標進行求解的一系列活動就是所謂的設計過程，在設計現代產品與物力、財力、人力息息相關。一般情況下，設計產品過程，可分為四個設計階段，具體為設計概念、具體設計、分析設計、試制樣機。但是，這些設計的過程往往將設計前期規劃忽略，僅注重設計的具體的實施，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系統中的兩派，技術系統是所有設計工作的統稱。為了提升設計產品的質量，應在完整技術系統中納入設計產品的過程，這樣就可以有效避免設計中存在的隨意性、盲目性和片面性。設計過程管理方法的合理提出、設計計劃的具體制定、設計任務的科學劃分、設計步驟的合理確定是處理好產品設計過程中主要問題的關鍵。在劃分設計任務過程中，同時應結合具體設計團隊與各個子任務，對任務中存在的集成性、并行性、獨立性進行充分考慮。在設計過程中，設計計劃的制定不能忽略。在進行設計計劃的制定時，應對設計活動時間進行估計，將各個子任務所需完成的時間科學地確定，需要形成計劃表，從宏觀上、整體項目中，具體到每項設計內容完成所需要的時間來進行設計。除此之外，還應將管理的理念運用于整體設計過程。在規劃產品設計階段，要重視研發設計項目的復雜性，而復雜性來自于任務組織，同時也來自于工程自身方面。

通常情況下，設計產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境下，使用后檢測缺乏有效性。所以，在設計階段就應該嚴格產品設計的質量問題，最好將問題控制在設計規劃階段。檢驗產品設計質量的方法主要包括兩類：一類是質量監控放在設計過程中，質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合的方法進行規劃設計檢驗，在設計時盡量確保質量問題。

在實際的設計工作中應用指導與規劃，并將產品設計科學、有序地進行規劃，是為了確保產品能獲得高品質的設計。在規劃產品設計檢驗層時，應從多角度、多方面來檢驗和分析設計的產品。為了有效規避潛在因素的存在，設計前應將可能發生的問題充分考慮，也給檢驗減輕負擔、節省修改和完善所花費的精力和時間，提升效率。在針對機械產品進行設計時，首先應從系統性角度出發，并結合有效、全面的產品設計規劃措施。要確保高質量、高效率的產品設計工作，科學、合理的規劃理論是不可或缺的。

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1673-0046（2014）3-0167-02