機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

蘆博

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平得到極大地提升，在講究高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)的同時(shí)還越來越重視生產(chǎn)和工作效率的提升，因此，為了滿足人們?cè)絹碓蕉嗟囊螅煽啃缘漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成為各個(gè)企業(yè)發(fā)展和研究的重點(diǎn)問題。本文結(jié)合社會(huì)實(shí)際情況，就機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，希望可以以此來推進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的創(chuàng)新與發(fā)展，更好地滿足人們的生產(chǎn)和生活需求。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)制造;可靠性;優(yōu)化設(shè)計(jì);分析

中圖分類號(hào)：TH122? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）05-0102-02

0? 引言

機(jī)械產(chǎn)品的可靠性問題一直以來都困擾者機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)，研究人員需要在機(jī)械的可靠性與制造成本之間尋找平衡點(diǎn)，并需要在保證機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行功能拓展，以此來不斷對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行更新和迭代，在提升產(chǎn)品工作性能的同時(shí)，滿足人們多樣化需求。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究和分析是非常有必要的。

1? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)概述

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)從內(nèi)容上對(duì)其進(jìn)行理解，可以將其分成兩方面意思進(jìn)行解讀。一方面指的是“可靠性”，即機(jī)械產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，運(yùn)用正確的操作方式可以完成規(guī)定功能的能力，其中包括了機(jī)械的抗干擾能力、工作效率以及日常維護(hù)消耗等因素，而衡量機(jī)械可靠性的指標(biāo)主要包括可靠度、無故障率以及失效率三點(diǎn)。另一方面指的是“優(yōu)化設(shè)計(jì)”，即對(duì)機(jī)械整體性能進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，這其中包括機(jī)械產(chǎn)品外觀、體積、工作效率等方面的優(yōu)化，而優(yōu)化設(shè)計(jì)本身是建立在機(jī)械產(chǎn)品可靠性基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)的，如果忽視對(duì)機(jī)械可靠性研究，所謂的優(yōu)化設(shè)計(jì)不過是空想和空談。

2? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性

2.1 是我國(guó)社會(huì)發(fā)展的基本需求

制造業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中占有非常重要的比重，隨著人們生活水平的提升，人們對(duì)產(chǎn)品的要求也越來越高，而根據(jù)具體市場(chǎng)調(diào)研觀察，人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、使用性能的要求遠(yuǎn)高于產(chǎn)品外觀。所以，在這種市場(chǎng)大環(huán)境下，機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)想要拓展產(chǎn)品市場(chǎng)，獲得民眾良好口碑的唯一方法就是不斷地對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的升級(jí)換代，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 是科技進(jìn)步，生產(chǎn)力提升的必然要求

對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展，人們思想觀念更新，以及生產(chǎn)力提升的必然要求。主要原因在于，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)谏a(chǎn)生活中會(huì)不斷追求更高的生產(chǎn)效率，因此會(huì)在機(jī)械設(shè)備中集合更多的功能，以此來提升單位時(shí)間內(nèi)的工作有效性。此外，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品本身的生產(chǎn)者來說，可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)可以幫助機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新，以此來提升企業(yè)綜合實(shí)力。

2.3 降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

隨著機(jī)械制造技術(shù)以及管理技術(shù)的成熟，當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造成本已經(jīng)有效降低，但仍然存在相應(yīng)的壓縮空間，將可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，可以對(duì)生產(chǎn)資料進(jìn)一步優(yōu)化，最大限度地發(fā)揮出材料、設(shè)備、人員的工作效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)成本的有效控制。此外，隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提升，有效增加了機(jī)械產(chǎn)品本身的附加價(jià)值，與同類產(chǎn)品相比大大提升了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)可以幫助機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)控制生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品影響力，進(jìn)而幫助企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，是企業(yè)發(fā)展的重要措施。

3? 我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的不足之處

我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)發(fā)展由于獨(dú)特的歷史原因，存在發(fā)展時(shí)間短、工業(yè)基礎(chǔ)差等問題，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)存在較大的差距。而單就機(jī)械的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)來說，其滯后性更為明顯，雖然我國(guó)近些年加大了相關(guān)研究的投入，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)上得到了一些技術(shù)性突破，但依舊存在很多不足之處，具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

3.1 偏重理論研究，缺少理論應(yīng)用

可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造有著非常重要的作用，但結(jié)合我所機(jī)械設(shè)計(jì)制造實(shí)際情況可以看出，相關(guān)研究人員偏重于理論研究，對(duì)于理論應(yīng)用則很少涉及，一方面是因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，很難滿足實(shí)踐應(yīng)用需求，只能先就具體的理論進(jìn)行研究。另一方面缺乏足夠的資金投入，很多企業(yè)在經(jīng)過大量資金投入后沒有看到有效成果，進(jìn)而放棄了對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化應(yīng)用研究。

3.2 相關(guān)人才存在較大缺口

人才是行業(yè)發(fā)展的重要資源，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)更是如此，想要在可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)上獲得突破，除了滿足基礎(chǔ)研究條件外，還需要投入大量的專業(yè)人才。但在實(shí)際情況中，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)數(shù)量明顯不足，且呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢(shì)，嚴(yán)重影響了可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究和發(fā)展。而呈現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是多方面的，一方面是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常迅速，與機(jī)械設(shè)計(jì)制造專業(yè)相比，經(jīng)管類、計(jì)算機(jī)類等專業(yè)就業(yè)工作環(huán)境更好，就業(yè)后的薪資待遇也更為誘人，所以，報(bào)考機(jī)械制造專業(yè)人數(shù)越來越少。另一方面，開設(shè)機(jī)械制造專業(yè)的高校數(shù)量較少，主要集中在少數(shù)幾所學(xué)校中，每年招收學(xué)生的人數(shù)非常有限。因此，國(guó)家應(yīng)該將這一問題重視起來，在人才資源引導(dǎo)以及提升專業(yè)教學(xué)質(zhì)量上下足功夫，為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)更多優(yōu)秀的機(jī)械類專業(yè)設(shè)計(jì)人才。

3.3 企業(yè)自身對(duì)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)不夠重視

客觀的說，影響機(jī)械產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的因素有很多，但最為主要的還是機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)自身的研究意愿最為重要，因?yàn)椋还苁浅鲑Y方還是受益方都是企業(yè)本身，但在實(shí)際生產(chǎn)中，很多企業(yè)對(duì)可靠性優(yōu)化研究依舊存在不少的認(rèn)知誤區(qū)，缺乏對(duì)其應(yīng)有的重視。隨著消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品要求越來越挑剔，如果產(chǎn)品本身質(zhì)量出現(xiàn)問題，或是內(nèi)部的功能優(yōu)化不夠合理，很有可能讓消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品本身的不滿轉(zhuǎn)移到企業(yè)自身上面，嚴(yán)重影響企業(yè)自身影響力，阻礙企業(yè)正常有序的發(fā)展。因此，企業(yè)應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)產(chǎn)品可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的重視，加大對(duì)這方面研究的投入力度，始終保持產(chǎn)品優(yōu)越性能，推進(jìn)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

4? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用研究

機(jī)械設(shè)計(jì)制造中可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)存在于產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從具體的生產(chǎn)和銷售流程可以將其分成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造以及產(chǎn)品的售后維修三個(gè)方面，而每個(gè)環(huán)節(jié)中的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)都有不同的應(yīng)用表現(xiàn)。

4.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化研究

產(chǎn)品設(shè)計(jì)是產(chǎn)品制造的第一個(gè)環(huán)節(jié)，而科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)必然會(huì)對(duì)后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)生非常積極的影響。產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化研究可以從兩個(gè)方面入手，一方面從產(chǎn)品本身的整體性考慮，即結(jié)合產(chǎn)品的功能定位、產(chǎn)品使用環(huán)境以及產(chǎn)品使用頻率等信息進(jìn)行綜合分析，結(jié)合企業(yè)自身的生產(chǎn)條件進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中包括產(chǎn)品生產(chǎn)流程、材料選擇、材料處理方式以及最后的組合安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，以此來保證產(chǎn)品在企業(yè)自身的生產(chǎn)條件下達(dá)到理想的可靠性目標(biāo)。另一方面將產(chǎn)品本身化整為零，最大限度的優(yōu)化每一個(gè)產(chǎn)品零件的可靠性，這樣就可以保證產(chǎn)品本身可靠性。兩種方式各有優(yōu)劣，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)該結(jié)合企業(yè)自身的生產(chǎn)條件進(jìn)行選擇，但不管何種方式，都需要對(duì)最終的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，保證產(chǎn)品滿足國(guó)家同類產(chǎn)品的質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

另外，在產(chǎn)品初期的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該就初期測(cè)試產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致分析，重點(diǎn)考察極端環(huán)境下的產(chǎn)品穩(wěn)定性，盡可能地在設(shè)計(jì)中增加一些預(yù)防故障的設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，減少因?yàn)椴皇煜ぎa(chǎn)品誤操作而導(dǎo)致的產(chǎn)品故障，為后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)和售后打好基礎(chǔ)。

4.2 產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

產(chǎn)品制造是保證產(chǎn)品最終質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)該根據(jù)具體設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。首先，盡可能地所有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)羅列出來，對(duì)每一個(gè)生產(chǎn)步驟進(jìn)行細(xì)致的分析，探究影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，討論生產(chǎn)細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的問題，有針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，以此來保證每一個(gè)零件都要達(dá)到我國(guó)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其次，將拆分的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，研究各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的組合搭配，根據(jù)生產(chǎn)的特點(diǎn)分成材料選擇、設(shè)備加工、零件裝配、產(chǎn)品質(zhì)檢以及產(chǎn)品包裝等環(huán)節(jié)，保證各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有序性和高效性，并對(duì)每一環(huán)節(jié)的可靠性設(shè)計(jì)考慮其中，避免因?yàn)橐粋€(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)而影響整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)。最后，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)該就生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)、人員崗位培訓(xùn)落實(shí)到位，強(qiáng)化安全生產(chǎn)的重要性，在消除生產(chǎn)設(shè)備的影響后，避免因?yàn)槿藶橐蛩囟鴮?dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)出現(xiàn)質(zhì)量問題。

4.3 產(chǎn)品售后維修環(huán)節(jié)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)

理論上來說，任何產(chǎn)品都不可能保證長(zhǎng)久的安全無故障，只要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間使用，或是因?yàn)榱慵p或是因?yàn)橥獠孔矒簟⑦M(jìn)水、銹蝕等因素，其產(chǎn)品都會(huì)發(fā)生或大或小地使用故障，而良好的售后維修可以最大限度的提升產(chǎn)品在消費(fèi)者心中的信任程度，對(duì)企業(yè)品后期的牌維護(hù)和運(yùn)營(yíng)有著非常積極的作用。而產(chǎn)品售后維修環(huán)節(jié)的可行性優(yōu)化設(shè)計(jì)主要可以從以下幾點(diǎn)收入：第一，收集整理各種產(chǎn)品的維修數(shù)據(jù)，將產(chǎn)品故障進(jìn)行分類整理，反饋到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)部門，在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中運(yùn)用一些降額設(shè)計(jì)，以此來提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性，降低故障率。第二，對(duì)于一些內(nèi)部磨損嚴(yán)重的零件應(yīng)該考慮具體的更換成本，在維修成本與使用壽命中間尋求平衡性，以最低的維護(hù)費(fèi)用來換取更高的產(chǎn)品可靠性能。最后，提高維修人員專業(yè)技能水平，鼓勵(lì)維修人員可以在維修過程中對(duì)產(chǎn)生的故障和問題進(jìn)行科學(xué)分析，幫助企業(yè)收集更多有用的產(chǎn)品維修數(shù)據(jù)。

5? 結(jié)束語

隨著我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的不斷發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品本身質(zhì)量和使用性能的重視程度逐漸提升，但由于我國(guó)機(jī)械可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)尚處于起步階段，存在很多不足和問題，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)該將其重視起來，將可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)理念貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、售后各個(gè)環(huán)節(jié)，并加大對(duì)相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，以此來提升我國(guó)機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的快速發(fā)展。

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