第一篇：A13.產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)規(guī)范

產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)

機(jī)械產(chǎn)品的全生命周期設(shè)計(jì)是多學(xué)科融合的綜合科學(xué),并涉及許多新興學(xué)科和現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)。探討了機(jī)械產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)概念和思想、主要研究?jī)?nèi)容和涉及的學(xué)科前沿課題。全生命周期設(shè)計(jì)的提出和建立是現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論發(fā)展的產(chǎn)物,也將是機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的必然方向。

1、全生命周期設(shè)計(jì)的基本概念

1.1、全生命周期

產(chǎn)品的全生命周期與產(chǎn)品的壽命是不同的概念。產(chǎn)品的全生命周期包括產(chǎn)品的孕育期(產(chǎn)品市場(chǎng)需求的形成、產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計(jì))、生產(chǎn)期(材料選擇制備、產(chǎn)品制造、裝配)、儲(chǔ)運(yùn)銷售期(存儲(chǔ)、包裝、運(yùn)輸、銷售、安裝調(diào)試)、服役期(產(chǎn)品運(yùn)行、檢修、待工)和轉(zhuǎn)化再生期(產(chǎn)品報(bào)廢、零部件再用、廢件的再生制造、原材料回收再利用、廢料降解處理等)的整個(gè)閉環(huán)周期。而產(chǎn)品的壽命往往指產(chǎn)品出廠或投入使用后至產(chǎn)品報(bào)廢不再使用的一段區(qū)間, 僅是全生命周期內(nèi)服役期的一部分。由于傳統(tǒng)的產(chǎn)品功能和性能主要在服役期實(shí)現(xiàn), 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)主要為產(chǎn)品的運(yùn)行功能設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的使用壽命以及近年來日益重視的產(chǎn)品自然壽命設(shè)計(jì)。

基于產(chǎn)品的社會(huì)效應(yīng), 全生命周期包括對(duì)產(chǎn)品的社會(huì)需求的形成, 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、定型, 產(chǎn)品的制造、使用、維修以及達(dá)到其經(jīng)濟(jì)使用壽命之后的回收利用和再生產(chǎn)的整個(gè)閉環(huán)周期。如圖1所示, 機(jī)械的全生命周期涵蓋全壽命期, 全壽命期涵蓋經(jīng)濟(jì)使用壽命和安全使用壽命。

圖1 全生命周期與全壽命期

作為全生命周期的一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn), 產(chǎn)品報(bào)廢一般有3 種判據(jù): 功能失效、安全失效、經(jīng)濟(jì)失效。

1.2、全生命周期設(shè)計(jì)

所謂全生命周期設(shè)計(jì), 就是面向產(chǎn)品全生命周期全過程的設(shè)計(jì), 要考慮從產(chǎn)品的社會(huì)需求分析、產(chǎn)品概念的形成、知識(shí)及技術(shù)資源的調(diào)研、成本價(jià)格分析、詳細(xì)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造、裝配、使用壽命、安全保障與維修計(jì)劃, 直至產(chǎn)品報(bào)廢與回收、再生利用的全過程, 全面優(yōu)化產(chǎn)品的功能?性能(F)、生產(chǎn)效率(T)、品質(zhì)?質(zhì)量(Q)、經(jīng)濟(jì)性(C)、環(huán)保性(E)和能源?資源利用率(R)等目標(biāo)函數(shù),求得其最佳平衡點(diǎn)。1.3、全生命周期設(shè)計(jì)的目的

全生命周期設(shè)計(jì)的主要目的可以歸結(jié)為3個(gè): ①在設(shè)計(jì)階段盡可能預(yù)見產(chǎn)品全生命期的各個(gè)環(huán)節(jié)的問題, 并在設(shè)計(jì)階段加以解決或設(shè)計(jì)好解決的途徑?，F(xiàn)代產(chǎn)品日趨復(fù)雜、龐大和昂貴, 其中的知識(shí)含量也與日俱增, 一旦出現(xiàn)問題僅靠用戶的經(jīng)驗(yàn)和技能很難有效解決和保障設(shè)備的有效運(yùn)行。

②在設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品全生命周期的所有費(fèi)用(包括維修費(fèi)用、停機(jī)損失和報(bào)廢處理費(fèi)用)、資源消耗和環(huán)境代價(jià)進(jìn)行整體分析規(guī)劃, 最大程度地提高產(chǎn)品的整體經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

③在設(shè)計(jì)階段對(duì)從選材、制造、維修、零部件更換、安全保障直到產(chǎn)品報(bào)廢、回收、再利用或降解處理的全過程對(duì)自然資源和環(huán)境的影響進(jìn)行分析預(yù)測(cè)和優(yōu)化, 以積極有效的利用和保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境、創(chuàng)造好的人-機(jī)環(huán)境, 保持人類社會(huì)生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

2、全生命周期設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

全生命周期設(shè)計(jì)實(shí)際上是面向全生命周期所有環(huán)節(jié)、所有方面的設(shè)計(jì)。圖2為全生命周期設(shè)計(jì)所面向的全過程。其中每一個(gè)面向都需要專門的知識(shí)、技術(shù)做支撐, 這種技術(shù)采用專家系統(tǒng)、分析系統(tǒng)或仿真系統(tǒng)等智能方法來評(píng)判概念設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)滿足全生命周期不同方面需求的程度, 發(fā)現(xiàn)所存在的問題提出改進(jìn)方案。但是, 全生命周期設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單的面向設(shè)計(jì)(DFX), 而是多學(xué)科、多技術(shù)在人類生產(chǎn)、社會(huì)發(fā)展、與自然界共存等多層次上的融合, 所涉及的問題十分廣博、深遠(yuǎn)。

圖2 面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)

2.1、面向材料及其加工成形工藝的設(shè)計(jì)

在全生命周期設(shè)計(jì)中, 材料的選擇應(yīng)考慮的因素如下: 材料的產(chǎn)品性能：主要考慮滿足產(chǎn)品本身功能、性能、質(zhì)量設(shè)計(jì)的有關(guān)材料性能。包括材料的常規(guī)機(jī)械性能、疲勞斷裂性能、抗復(fù)雜環(huán)境侵蝕的性能, 對(duì)特殊機(jī)電產(chǎn)品采用的特殊材料, 如壓電陶瓷材料、功能梯度材料、電?磁致流變材料、各種納米材料等的特殊性能。這些材料性能指標(biāo)往往受當(dāng)前材料科學(xué)的發(fā)展局限, 設(shè)計(jì)選材時(shí)必須清楚地認(rèn)識(shí)材料的各種特性。

材料的環(huán)保性能：綠色材料概念已經(jīng)形成,材料在使用過程中的對(duì)環(huán)境的影響、廢棄后的可降解性等是全生命周期設(shè)計(jì)中必須考慮的因素。

材料的加工性能：在設(shè)計(jì)階段考慮材料的可加工性可以提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性、減少能耗和制造過程的不利副產(chǎn)品。例如, 使用粉末冶金成形技術(shù)制造齒輪等外形復(fù)雜、加工精度要求高的部件, 在強(qiáng)度和壽命要求可以滿足的情況下能夠顯著提高工效、降低成本。

材料的價(jià)格性能比：材料的價(jià)格性能比是制約設(shè)計(jì)選材的一個(gè)重要因素。但在全生命周期設(shè)計(jì)中不能單純看待材料價(jià)格, 而應(yīng)當(dāng)全面分析材料的使用效能。

針對(duì)材料的產(chǎn)品設(shè)計(jì)：在設(shè)計(jì)中, 材料的選擇和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)是一種互動(dòng)關(guān)系。當(dāng)材料性能難以滿足產(chǎn)品性能或壽命要求時(shí)必須改進(jìn)設(shè)計(jì)。

此外, 工程材料往往是各向異性的, 因此結(jié)合使用材料時(shí)的取向和產(chǎn)品力學(xué)分析使材料性能得以最優(yōu)發(fā)揮也是設(shè)計(jì)選材的重要因素。

2.2、面向制造與裝配的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)階段利用計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)方法對(duì)制造過程進(jìn)行模擬分析, 改進(jìn)設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)化加工制造工藝、簡(jiǎn)化模具和夾具設(shè)計(jì)、充分利用標(biāo)準(zhǔn)件等。設(shè)計(jì)中一些小的改進(jìn)往往會(huì)在很大程度上方便制造、降低制造 成本、縮短制造周期。

例如, 在沖壓成形制造中, 如能夠在設(shè)計(jì)階段利用大變形接觸問題的有限元軟件對(duì)成形過程進(jìn)行模擬分析并優(yōu)化設(shè)計(jì), 會(huì)避免許多設(shè)計(jì)缺陷和由此導(dǎo)致的制造困難, 提高成品率和生產(chǎn)效率。

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制造與設(shè)計(jì)聯(lián)系更為密切。復(fù)合材料本身既是材料又是結(jié)構(gòu), 材料的復(fù)合制造與結(jié)構(gòu)制造常常同時(shí)進(jìn)行。在設(shè)計(jì)階段就需對(duì)材料組分、鋪層方式、成形工藝等進(jìn)行分析并提出明確要求。

制造技術(shù)發(fā)展到今天已形成門類齊全的制造工藝。與現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、人工智能等相結(jié)合, 制造技術(shù)已由傳統(tǒng)的制造技術(shù)發(fā)展到先進(jìn)制造技術(shù)。機(jī)械的設(shè)計(jì)應(yīng)充分與各種制造工藝和制造技術(shù)相協(xié)調(diào), 才能發(fā)揮各種制造技術(shù)的長(zhǎng)處, 方便制造并提高工效。對(duì)大批量的生產(chǎn), 設(shè)計(jì)的部件應(yīng)能適應(yīng)生產(chǎn)線流水作業(yè)制造。

方便裝配是全生命周期設(shè)計(jì)必須考慮的又一重要因素。裝配方式、裝配強(qiáng)度、裝配工藝應(yīng)在設(shè)計(jì)階段確定, 以避免裝配過程的困難或臨時(shí)改動(dòng)對(duì)產(chǎn)品完整性的破壞。

2.3、面向功能的設(shè)計(jì)

產(chǎn)品功能和性能設(shè)計(jì)一直是機(jī)械設(shè)計(jì)的核心, 也貫穿全生命周期設(shè)計(jì)的所有環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比, 現(xiàn)代產(chǎn)品具有一系列新的特征, 見圖3。

圖3 現(xiàn)代產(chǎn)品全生命周期特征

產(chǎn)品功能和性能的開發(fā)和提高依賴于相關(guān)多學(xué)科的發(fā)展和技術(shù)突破, 同時(shí)也受市場(chǎng)需求的推動(dòng)。模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化已被證明是保證產(chǎn)品高性能、低成本和短的開發(fā)生產(chǎn)周期的有效方式。但隨人類生活水平的提高, 對(duì)產(chǎn)品多樣性和個(gè)性化的要求日益突出。在全生命周期設(shè)計(jì)中如何將模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化要求與多樣化和個(gè)性化要求相協(xié)調(diào)統(tǒng)一是爭(zhēng)奪市場(chǎng)的重要問題, 但這并非是難以解決的矛盾。在產(chǎn)品性能與功能方面, 可以充分發(fā)揮模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)勢(shì), 而在產(chǎn)品的表現(xiàn)形式、外部結(jié)構(gòu)等方面盡量滿足多樣化和個(gè)性化的市場(chǎng)要求。例如汽車的設(shè)計(jì), 在引摯和驅(qū)動(dòng)裝置方面應(yīng)注重功能和標(biāo)準(zhǔn)化, 但車的外形和車內(nèi)布局則要多樣化和個(gè)性化。又如分體式空調(diào)的室外機(jī)(主機(jī))和室內(nèi)機(jī), 手表的功能與外形等。

集成化和微型化往往帶來產(chǎn)品性能的變革。而綠色、節(jié)能已成為產(chǎn)品品質(zhì)的組成部分。環(huán)保節(jié)能型汽車、無氟節(jié)能冰箱就是最好的例證。

現(xiàn)代產(chǎn)品除了安全、可靠、美觀等性能指標(biāo)外, 智能化、功能重組和自修復(fù)等功能是產(chǎn)品創(chuàng)新的重要體現(xiàn), 從大到多功能軍用飛機(jī),小到移動(dòng)電話,現(xiàn)代產(chǎn)品都需要這些創(chuàng)新功能。全生命周期設(shè)計(jì)更要注重這方面功能的創(chuàng)新。

借助計(jì)算機(jī)仿真和計(jì)算試驗(yàn)技術(shù),可以在設(shè)計(jì)階段考察、改進(jìn)產(chǎn)品的功能和性能。產(chǎn)品的功能與材料、結(jié)構(gòu)、工藝、質(zhì)量等是一種互動(dòng)關(guān)系。

2.4、安全使用壽命設(shè)計(jì)

產(chǎn)品的安全使用壽命是產(chǎn)品價(jià)值的重要體現(xiàn)。在設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品安全使用壽命進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是對(duì)產(chǎn)品使用壽命和可能破壞的準(zhǔn)確分析預(yù)測(cè)。目前產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的使用壽命預(yù)測(cè)主要有基于疲勞力學(xué)的安全壽命方法和基于斷裂力學(xué)的損傷容限耐久性方法。對(duì)規(guī)定可靠度下產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的安全使用壽命的確定見圖4。

(a)產(chǎn)品壽命與破壞概率(b)損傷尺寸與壽命

圖4 產(chǎn)品安全使用壽命期

對(duì)機(jī)電產(chǎn)品, 除了機(jī)械疲勞破壞外, 電致電子元件的疲勞、控制開關(guān)的電接觸疲勞、運(yùn)動(dòng)部件的磨損、腐蝕環(huán)境中部件的剝蝕等都對(duì)產(chǎn)品的安全使用壽命構(gòu)成影響。此時(shí), 只要將損傷理解為廣義損傷, 壽命理解為疲勞循環(huán)、接觸次數(shù)、腐蝕時(shí)間等廣義壽命, 仍可以沿用圖4 的安全使用壽命概念。

在安全使用壽命設(shè)計(jì)中, 除了壽命分析和預(yù)測(cè)方法外, 材料的選擇和材料客觀性能指標(biāo)的試驗(yàn)測(cè)定、對(duì)制造和加工工藝質(zhì)量的評(píng)估、載荷譜和環(huán)境譜的編制等都具有重要影響。

2.5、經(jīng)濟(jì)壽命設(shè)計(jì)

經(jīng)濟(jì)壽命設(shè)計(jì)的目的是在安全壽命預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上, 通過制定合理的檢測(cè)、維修、更換零部件、再制造等計(jì)劃, 保障設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)經(jīng)濟(jì)壽命設(shè)計(jì)原則, 易損零部件應(yīng)設(shè)計(jì)為可更換部分, 不可更換的主體或高值部件應(yīng)按等壽命原則設(shè)計(jì),一些關(guān)鍵的安全薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)設(shè)計(jì)為可檢測(cè)和便于維修的。

2.6、安全可監(jiān)測(cè)性設(shè)計(jì)

機(jī)械結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂破壞是機(jī)械失效最主要的方式。疲勞破壞的危險(xiǎn)性表現(xiàn)在達(dá)到疲勞壽命時(shí)無明顯先兆(顯著變形或顯著的動(dòng)力學(xué)性能變化)結(jié)構(gòu)就會(huì)突然斷裂解體。目前工程界對(duì)一些重要設(shè)備采用對(duì)運(yùn)行全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行各種分析處理以便診斷出早期故障。損傷容限設(shè)計(jì)則采用高韌性的材料以使結(jié)構(gòu)對(duì)較小的、難于發(fā)現(xiàn)的損傷具有容忍性。安全可監(jiān)測(cè)性設(shè)計(jì)要求重要的機(jī)械設(shè)備能夠容忍運(yùn)行監(jiān)測(cè)和可能采用的損傷診斷技術(shù)所無法判定的損傷。當(dāng)損傷已發(fā)展到危及安全之前, 可以可靠地由計(jì)劃使用的檢查、監(jiān)測(cè)手段發(fā)現(xiàn)。否則, 結(jié)構(gòu)就應(yīng)設(shè)計(jì)成不可監(jiān)測(cè)的類型。

例如, 大型發(fā)電機(jī)組主軸的斷裂往往導(dǎo)致重大事故。但停機(jī)拆檢會(huì)造成大的經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)大型發(fā)電機(jī)組一般實(shí)施連續(xù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)以避免惡性事故。然而當(dāng)主軸出現(xiàn)裂紋時(shí), 以動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的故障診斷方法目前尚很難明確判別小于軸直徑四分之一的裂紋。如果在運(yùn)行負(fù)荷下軸的臨界斷裂尺寸小于四分之一軸直徑, 那么這種監(jiān)測(cè)診斷對(duì)避免主軸斷裂事故就沒有任何意義。因此, 在設(shè)定的監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)水平下, 機(jī)械設(shè)備的安全可監(jiān)測(cè)性在設(shè)計(jì)階段就決定了。當(dāng)然, 損傷監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)在不斷的發(fā)展, 進(jìn)行安全可監(jiān)測(cè)性設(shè)計(jì)應(yīng)掌握這方面的發(fā)展動(dòng)態(tài)。

2.7、面向資源環(huán)境的設(shè)計(jì)

選材 材料選擇應(yīng)考慮資源問題, 在能利用可再生資源的情況下盡量使用可再生資源的材料。合理利用回收再生的材料, 促進(jìn)材料再利用。

節(jié)能 設(shè)計(jì)中考慮的節(jié)能概念包括通過合理的材料選擇和工藝設(shè)計(jì)降低制造加工過程的能耗、通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)和采用先進(jìn)技術(shù)降低設(shè)備服役運(yùn)行中的能耗、選擇合適的能源品種、設(shè)計(jì)好設(shè)備的拆卸性, 降低報(bào)廢后材料和部件回收或再生產(chǎn)的能耗。

環(huán)保 全生命周期設(shè)計(jì)中環(huán)保概念應(yīng)貫徹始終。包括選擇環(huán)保材料, 設(shè)計(jì)有利于環(huán)保的制造方式和工藝, 控制設(shè)備使用過程的有害物產(chǎn)生和排放, 采用先進(jìn)的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的制造工藝控制噪音污染、合理設(shè)計(jì)降低電磁污染, 等等。

全生命周期設(shè)計(jì)中環(huán)境保護(hù)的主要方面有: 環(huán)境的化學(xué)污染、廢棄物污染、噪聲污染、大氣污染、大氣層溫室效應(yīng)、輻射污染、電磁污染等的控制。

人機(jī)效應(yīng) 改善設(shè)備使用人員的工作環(huán)境,創(chuàng)造宜人的人機(jī)交互界面, 提高工作效率和質(zhì)量、降低事故發(fā)生率。

2.8、事故-安全設(shè)計(jì)

任何設(shè)施和設(shè)備在使用過程中總有出現(xiàn)事故的可能性。在全生命周期設(shè)計(jì)中一方面應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)降低安全使用壽命內(nèi)事故的發(fā)生概率和人致錯(cuò)誤的幾率, 另一方面針對(duì)具體的系統(tǒng)實(shí)行事故-安全設(shè)計(jì), 以避免惡性事故的發(fā)生或降低其危害程度。以事例說明如下: 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 小汽車越來越成為普遍的交通工具, 但交通事故也隨之急劇上升。在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮事故-安全性, 通過有限元分析模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)可以顯著提高車輛在撞車時(shí)抵抗破壞的能力, 保障人身安全。在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的汽車領(lǐng)域,許多公司已經(jīng)采用事故-安全設(shè)計(jì)來提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

隨著現(xiàn)代能源的發(fā)展, 高壓輸氣管道在人類生存和社會(huì)發(fā)展中起著重要作用。然而高壓管道的破裂事故時(shí)常發(fā)生, 并且一個(gè)點(diǎn)的破壞總是引起數(shù)百米甚至幾千米的爆破, 造成慘重的損失。如何將爆破控制在最小范圍就成為事故-安全設(shè)計(jì)要求的又一典型事例。

高壓容器設(shè)計(jì)中的爆破前泄漏(Leak-Before-Break, 簡(jiǎn)記為L(zhǎng)BB)設(shè)計(jì)方法也是一種典型的事故-安全設(shè)計(jì)思想。

因此, 事故-安全設(shè)計(jì)與損傷容限設(shè)計(jì)有同樣的指導(dǎo)思想。

3、全生命周期優(yōu)化設(shè)計(jì)

相對(duì)于傳統(tǒng)的局部?jī)?yōu)化、單一性能優(yōu)化和僅對(duì)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)思想, 全生命周期優(yōu)化設(shè)計(jì)顧名思義應(yīng)是一種機(jī)械系統(tǒng)全局的、面向全部性能和全生命周期過程的廣義優(yōu)化設(shè)計(jì)。

進(jìn)行全生命周期優(yōu)化是一個(gè)需要多學(xué)科知識(shí)的融合的復(fù)雜決策過程。數(shù)值分析、工程預(yù)測(cè)、虛擬仿真以及試樣和模型試驗(yàn)等是優(yōu)化設(shè)計(jì)常用的方法。由于涉及的因素太多, 優(yōu)化目標(biāo)相互交織、相互制約甚至相互矛盾, 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的全生命周期優(yōu)化是十分困難的, 嚴(yán)格的數(shù)學(xué)尋優(yōu)很難實(shí)現(xiàn)。因此除了采用更為先進(jìn)的優(yōu)化方法或融合多種優(yōu)化算法的特點(diǎn)于一體外, 更為重要的是按照?qǐng)D3所列的現(xiàn)代產(chǎn)品的特征進(jìn)行多約束決策。

例如, 對(duì)等壽命設(shè)計(jì)目標(biāo), 考慮到經(jīng)濟(jì)維修性只需要將不可維修和更換的部分按等壽命進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì), 可維修更換的部分由經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)目標(biāo)來要求。

模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化等使得產(chǎn)品的全局優(yōu)化可以變?yōu)榇志€條的子結(jié)構(gòu)化。例如計(jì)算機(jī)的整機(jī)優(yōu)化可以變?yōu)槿绾胃侠淼嘏渲秒娫?、CPU、主板、硬盤、內(nèi)存等滿足不同客戶的個(gè)性化要求。而芯片、硬盤由國(guó)際上各專業(yè)廠家的產(chǎn)品提供有限種選擇。子結(jié)構(gòu)化了的產(chǎn)品的全生命周期優(yōu)化設(shè)計(jì)變得十分簡(jiǎn)潔明了。采用知識(shí)共享、分工合作, 子結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)還可以促進(jìn)快速的產(chǎn)品創(chuàng)新。在子結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中, 下一級(jí)子結(jié)構(gòu)是上一級(jí)結(jié)構(gòu)的組件, 其性能、價(jià)格等指標(biāo)可以作為上一級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的初始變量。相應(yīng)的, 上一級(jí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)果就是下一級(jí)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)。依次形成層層關(guān)聯(lián)的優(yōu)化分層優(yōu)化決策。子結(jié)構(gòu)的劃分應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品功能、生產(chǎn)工藝和相關(guān)子領(lǐng)域產(chǎn)品的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化情況, 基于相關(guān)知識(shí)和豐富的信息進(jìn)行。

圖5 產(chǎn)品子結(jié)構(gòu)分級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)

4、全壽命周期的安全保障設(shè)計(jì)

在設(shè)備的設(shè)計(jì)安全使用壽命期間, 設(shè)備的運(yùn)行安全是由一定的可靠性要求來描述的。一方面一定的可靠性下仍然存在破壞的可能, 另一方面可靠性的提高是以更保守的設(shè)計(jì)安全使用壽命為代價(jià)的。還有一個(gè)更為重要的問題是, 產(chǎn)品設(shè)計(jì)所基于的物理模型中有許多影響因素, 其間的關(guān)系無論以理論分析、數(shù)值分析抑或試驗(yàn)方法都難于確定。因此僅通過安全性設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)是不能杜絕事故發(fā)生的。

現(xiàn)代智能材料與結(jié)構(gòu)技術(shù)、測(cè)控技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、結(jié)構(gòu)健康診斷技術(shù)以及設(shè)備的故障診斷技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械系統(tǒng)全壽命期安全保障設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。系統(tǒng)的安全保障體系是采用分布于系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳感系統(tǒng)感知系統(tǒng)出現(xiàn)故障或危險(xiǎn)時(shí)的異常的信息, 如局部大的變形、動(dòng)力學(xué)參量的變化等, 預(yù)報(bào)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn), 由安全保障系統(tǒng)自動(dòng)作用制止事故的發(fā)生或通過人-機(jī)系統(tǒng)制止事故的發(fā)生。

除了傳統(tǒng)的感知元件如應(yīng)變片、動(dòng)力學(xué)傳感器外, 智能材料如壓電陶瓷、鐵電體、形狀記憶合金、光纖維等作為感知元件和作動(dòng)元件的研究應(yīng)用日益廣泛。尤其是將這些傳感和作動(dòng)元件埋入復(fù)合材料結(jié)構(gòu)從而制成智能結(jié)構(gòu), 不僅可以自感知損傷和不良振動(dòng), 而且可以自修復(fù)損傷、自抑制振動(dòng)等, 從而實(shí)現(xiàn)安全保障和控制。這類智能結(jié)構(gòu)是非常昂貴的, 在一般產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中不便使用。

全壽命安全保障設(shè)計(jì)的另一類方法是將結(jié)構(gòu)損傷容限設(shè)計(jì)與故障診斷技術(shù)融合, 在安全分析指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)。

5、全生命周期設(shè)計(jì)的前沿問題

全生命周期設(shè)計(jì)基于知識(shí)對(duì)產(chǎn)品全生命期的所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)或模擬仿真, 將功能、安全 性、使用壽命、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)發(fā)展性等方面的問題在設(shè)計(jì)階段就予以解決或設(shè)計(jì)好解決的方式方法, 是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的必然發(fā)展方向。但是因涉及的學(xué)科、知識(shí)、技術(shù)和思想觀念十分龐雜, 目前對(duì)全生命周期設(shè)計(jì)仍處于見仁見智的階段, 有許多前沿問題需要研究解決。

(1)知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)共享 面向全生命周期的設(shè)計(jì)必須建立在現(xiàn)代最先進(jìn)的知識(shí)平臺(tái)之上。建立面向全生命周期各階段設(shè)計(jì)的知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)并通過各種方式共享知識(shí)是實(shí)現(xiàn)全生命周期設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。同時(shí), 如何通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)面臨的緊迫問題。

(2)計(jì)算模擬和仿真技術(shù) 對(duì)初始設(shè)計(jì)進(jìn)行制造和裝配工藝的仿真、動(dòng)力學(xué)仿真、運(yùn)行過程仿真等是發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題, 改進(jìn)設(shè)計(jì)方案從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化的最經(jīng)濟(jì)省時(shí)的有效途徑。采用計(jì)算機(jī)虛擬試驗(yàn)替代實(shí)物試驗(yàn)是機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的必然方向。對(duì)全生命周期機(jī)械行為和社會(huì)環(huán)境影響進(jìn)行計(jì)算模擬和仿真能力實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)全生命周期設(shè)計(jì)的技術(shù)保障。

(3)經(jīng)濟(jì)性全局分析與評(píng)價(jià)體系 實(shí)現(xiàn)全生命周期經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化是全生命周期設(shè)計(jì)的重要目的之一, 也是指導(dǎo)全生命周期設(shè)計(jì)的指標(biāo)。除了產(chǎn)品本身的成本和使用的經(jīng)濟(jì)性, 全生命周期設(shè)計(jì)還須綜合產(chǎn)品的終生維修服務(wù)費(fèi)用、能源和資源的消耗、對(duì)環(huán)境影響的代價(jià)等復(fù)雜因素進(jìn)行全面分析, 作出全局最優(yōu)的方案選擇。

(4)全壽命分析與等壽命設(shè)計(jì) 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)壽命和經(jīng)濟(jì)使用壽命是傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的指標(biāo), 也是產(chǎn)品全壽命周期的主要有效組成部分。對(duì)一些大型、復(fù)雜、造價(jià)很高的設(shè)備, 保證一定期限的日歷壽命是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全壽命周期高經(jīng)濟(jì)性的重要因素甚至決定性因素。日歷壽命的預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)是目前需要重點(diǎn)解決的課題。

(5)全壽命期的安全監(jiān)測(cè)與保障 盡管有損傷容限與耐久性設(shè)計(jì)方法和可靠性分析方法, 建立有效、經(jīng)濟(jì)的全壽命期的安全檢測(cè)與保障體系越來越迫切。智能材料結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)、計(jì)算與信息處理技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)和分析模擬技術(shù)的發(fā)展已為安全監(jiān)測(cè)與保障體系的建立提供了良好的知識(shí)平臺(tái)。同時(shí)面向全壽命期的后勤服務(wù)保障也日益科學(xué)化。

(6)維修和再制造工程 如何在設(shè)計(jì)階段制定面向全生命周期的經(jīng)濟(jì)安全便利的產(chǎn)品維修服務(wù)方案, 并在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中盡可能保證使用維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性, 對(duì)提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力十分重要。

(7)知識(shí)集成與全面設(shè)計(jì)優(yōu)化 不同于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì), 全生命周期設(shè)計(jì)必須面向產(chǎn)品開發(fā)、使用、維護(hù)、報(bào)廢及其后的處理全過程的經(jīng)濟(jì)性、人機(jī)協(xié)和性、環(huán)境影響、資源的有效使用等眾多目標(biāo)進(jìn)行全面優(yōu)化, 設(shè)計(jì)多學(xué)科的知識(shí)集成和應(yīng)用。

第二篇：產(chǎn)品生命周期——百事可樂

產(chǎn)品生命周期案例分析——百事可樂

導(dǎo)入期——以生產(chǎn)觀念為中心階段向以推銷觀念為主導(dǎo)階段的轉(zhuǎn)型 百事中國(guó)最早的廣告是張國(guó)榮的——伴隨著動(dòng)感的音樂，張國(guó)榮出現(xiàn)了，邁著青春的腳步在自動(dòng)售貨機(jī)上取了灌百事；畫面切換到他的演唱會(huì)場(chǎng)面，他在動(dòng)感的音樂下邊舞邊唱，這時(shí)候臺(tái)下的一個(gè)小朋友說了聲“百事”，接著張國(guó)榮面帶微笑的說了句“你的百事呢？”。張國(guó)榮是百事當(dāng)時(shí)打造的“百事巨星”。在80年代初期，正是張國(guó)榮輝煌的時(shí)候，百事請(qǐng)他做廣告可以迅速的提高自己的知名度。從這支廣告本身的角度，我們也不難看出，這是一支典型的導(dǎo)入期的廣告。尤其是從最后一句“你的百事呢？”，我們可以很明顯的看出，這是百事在創(chuàng)牌的廣告，借張國(guó)榮的名聲以期打造更大的市場(chǎng)知名度。從廣告的表現(xiàn)手法的角度來講，這支廣告深受中國(guó)廣告發(fā)展現(xiàn)狀的影響（1983到1984年的鹽湖無線電總廠“艷舞”牌收錄機(jī)的廣告，就是以當(dāng)時(shí)流行的“霹靂舞”音樂，配以動(dòng)感節(jié)奏，然后一個(gè)男青年懷抱吉他在熒幕上唱啊、跳?。?。這支廣告只不過是在此基礎(chǔ)上有所發(fā)展，但仍沒有跳出那個(gè)圈子。在這里尤其值得一提的是百事的定位。1983年的時(shí)候，百事的新任CEO上臺(tái)。他上臺(tái)后做的第一大貢獻(xiàn)就是給百事作了一個(gè)精確的定位——主攻年輕人這一塊市場(chǎng)。張國(guó)榮的這支廣告就是在這個(gè)大環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的。張國(guó)榮的這支廣告，效果是明顯的。幾乎是在一夜之間，讓中國(guó)人知道了除可口可樂外還有另一種可樂的存在，那就是百事可樂?？焖俪砷L(zhǎng)期——以推銷觀念為主導(dǎo)階段向以營(yíng)銷觀念為導(dǎo)向的轉(zhuǎn)型 在90年代初期，中國(guó)最火的男歌手莫過于“四大天王”了，女歌手中，天后王菲絕對(duì)是重量級(jí)的。當(dāng)時(shí)，百事請(qǐng)劉德華、郭富城和王菲作為其形象代言人，絕對(duì)是一個(gè)明智的選擇。劉德華的百事廣告還帶有明顯的推銷觀念，當(dāng)?shù)搅斯怀呛屯醴频陌偈聫V告，就很好的體現(xiàn)了百事的營(yíng)銷觀念了。尤其是郭富城的百事廣告歌，成為當(dāng)時(shí)傳唱的經(jīng)典。這同時(shí)也體現(xiàn)了百事的音樂營(yíng)銷策略。在上海電臺(tái)一次6000人調(diào)查中，年輕人說出了自己認(rèn)為最酷的東西。他們認(rèn)為，最酷的男歌手是郭富城，最酷的王菲，而最酷的飲料是百事可樂，最酷的廣告是百事可樂郭富城超長(zhǎng)版?，F(xiàn)在年輕人最酷的行為就是喝百事可樂了。由此我們可以看出百事的這個(gè)廣告做的是多么的成功啦！有一點(diǎn)值得一提的是，百事在國(guó)外的廣告大部分是請(qǐng)球星做的，而在中國(guó)，大部分的廣告都是請(qǐng)歌星做的。這就不得不提到一個(gè)事實(shí)，由于中國(guó)的足球水平長(zhǎng)期處于一個(gè)比較爛的

階段，以至于球星的地位一直都超不過歌星。在國(guó)外，這種情況恰恰相反。這也說明百事很好的了解了中國(guó)的實(shí)際情況。處于快速發(fā)展期的百事，廣告的目的主要就是在鞏固已有的品牌知名度的同時(shí)，以期爭(zhēng)取更多的潛在消費(fèi)者；再者就是通過一系列的廣告，塑造百事的品牌個(gè)性——“新一代的選擇”、“渴望無限”。成熟期——以營(yíng)銷觀念為導(dǎo)向階段向整合營(yíng)銷傳播階段的轉(zhuǎn)型 其實(shí)這兩個(gè)階段的廣告，從廣告本身的角度來講，倒沒有很大的差別。只是整合營(yíng)銷傳播階段的廣告更加注意把各種媒體的廣告往一個(gè)方向上引，以得到更大的合力。或者說是通過更多的廣告營(yíng)銷手段來達(dá)到某一個(gè)營(yíng)銷目的。雪碧原唱音樂先鋒榜、百事校園新星大賽等一系列的活動(dòng)，都是百事在整合營(yíng)銷觀念的指導(dǎo)下采取的大廣告營(yíng)銷策略，來達(dá)到共同塑造百事——這個(gè)年輕人的可樂的形象。處于這個(gè)階段的廣告，你絕對(duì)看不出絲毫推銷的感覺，他是在另外一種語言和你交流，讓你感受到他的個(gè)性的同時(shí)感受到他的吸引力，然后深深的愛上他。這個(gè)階段百事的廣告是越來越多，而且越來越有特色。在這里，我覺得尤其值得說的是百事廣告的明星陣容——周杰倫、F4、古天樂、蔡依林、姚明、陳冠希、陳慧琳、RAIN、鄭秀文、何韻詩、SHINE等。他們每一個(gè)都是這些年叱咤樂壇的人物，絕對(duì)有能力掀起中國(guó)年輕人的流行旋風(fēng)，尤其是周杰倫，他這些年在華語樂壇的地位可以說是無人能比，也就是他的出現(xiàn)讓劉德華深深的感受到自己老了。擁有這樣豪華的明星陣容，再加上百事公司自己良好的市場(chǎng)運(yùn)作，對(duì)于2005年百事在美國(guó)本土及中國(guó)市場(chǎng)全面超過可口可樂的事實(shí)，你也就不會(huì)大驚小怪啦！任何離開營(yíng)銷談廣告的話都是空洞的。我們很有必要粗略的了解一下百事這些年在中國(guó)的營(yíng)銷策略。

1、本土化策略。任何國(guó)外品牌進(jìn)入中國(guó)后想長(zhǎng)期的占有比較大的市場(chǎng)份額，都不得不面對(duì)一個(gè)本土化的問題。百事在這一點(diǎn)上做的非常出色，從其公司管理團(tuán)隊(duì)中外人員的比例上我們也不難看出這個(gè)問題。

2、多元化的品牌策略。目前，百事可樂國(guó)際公司在中國(guó)市場(chǎng)的旗艦品牌是百事可樂、七喜、美年達(dá)和激浪。

3、獨(dú)特的音樂推銷?？赡茉缙诘陌偈聫V告歌你不會(huì)唱，但我相信，古天樂的《藍(lán)色緣分》你是一定會(huì)的。杰倫的《藍(lán)色風(fēng)暴》廣受親賴！

4、大手筆的公關(guān)。2001年12月，由百事（中國(guó)）投資有限公司捐贈(zèng)，中國(guó)婦女發(fā)展基金會(huì)設(shè)立的專項(xiàng)基金——“百事可樂基金”，向內(nèi)蒙古的準(zhǔn)格爾旗捐款。這筆資金將主要用于當(dāng)?shù)厝彼彝バ藿ā澳赣H水窖”及貧困失學(xué)兒童復(fù)學(xué)等項(xiàng)目。此類活動(dòng)大大增加了百事可樂的美譽(yù)度。周杰倫 郭富城 鄭秀文 朱孝天 言承旭 蔡依林 吳建豪 周渝民 陳冠希 姚明 謝霆鋒 李小鵬 王菲等多位言人。百事仍處于成熟發(fā)展時(shí)期、待百事在今后會(huì)有更好的發(fā)展！

第三篇：產(chǎn)品生命周期及相關(guān)策略

產(chǎn)品生命周期及相應(yīng)策略

產(chǎn)品：數(shù)碼相機(jī)

簡(jiǎn)介：數(shù)碼相機(jī)，英文全稱：Digital Still Camera(DSC)，簡(jiǎn)稱：Digital Camera(DC)，是數(shù)碼照相機(jī)的簡(jiǎn)稱，又名：數(shù)字式相機(jī)。數(shù)碼相機(jī)，是一種利用電子傳感器把光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成電子數(shù)據(jù)的照相機(jī)。按用途分為：?jiǎn)畏聪鄼C(jī)，卡片相機(jī)，長(zhǎng)焦相機(jī)和家用相機(jī)等。

引入期：

1.市場(chǎng)營(yíng)銷特點(diǎn)：消費(fèi)者對(duì)于數(shù)碼相機(jī)并不了解，大部分顧客不愿購(gòu)買。價(jià)格相較普通相機(jī)高昂許多。產(chǎn)品的性能和技術(shù)還不夠完善。利潤(rùn)較少，甚至出現(xiàn)經(jīng)營(yíng)虧損，企業(yè)承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)較大。

2.采取的市場(chǎng)營(yíng)銷策略：1994年柯達(dá)商用數(shù)碼相機(jī)DC40正式面世。1995年2月卡西歐發(fā)表了25萬像素、6.5萬日元的低價(jià)數(shù)碼相機(jī)QV－10，引發(fā)了數(shù)碼相機(jī)市場(chǎng)的火爆。采取快速滲透策略，這是因?yàn)椋寒a(chǎn)品市場(chǎng)容量很大，潛在消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品不了解但對(duì)價(jià)格十分敏感，潛在競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，產(chǎn)品的單位制造成本可隨生產(chǎn)規(guī)模和銷售量的擴(kuò)大迅速下降。

成長(zhǎng)期：

1.市場(chǎng)營(yíng)銷特點(diǎn)：消費(fèi)者對(duì)新產(chǎn)品已經(jīng)熟悉，銷售量增長(zhǎng)很快。大批競(jìng)爭(zhēng)者加入，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。產(chǎn)品已定型，技術(shù)工藝比較成熟，建立了比較理想的營(yíng)銷渠道。企業(yè)利潤(rùn)迅速上升1995年世界上數(shù)碼相機(jī)的像素只有41萬；到1996年幾乎翻了一倍，達(dá)到81萬像素，數(shù)碼相機(jī)的出貨量達(dá)到50萬臺(tái)；1997年又提高到100萬像素，數(shù)碼相機(jī)出貨量突破100萬臺(tái)。1996年奧林巴斯和佳能公司也推出了自己的數(shù)碼相機(jī)。隨后富士、柯尼卡、美能達(dá)、尼康、理光、康太克斯、索尼、東芝、JVC、三洋等近20家公司先后參與了數(shù)碼相機(jī)的研發(fā)與生產(chǎn)，各自推出數(shù)碼相機(jī)。

2.采取的市場(chǎng)營(yíng)銷策略：根據(jù)用戶需求和其他市場(chǎng)信息，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，努力發(fā)展產(chǎn)品的新款式、新型號(hào)。1998年是低價(jià)“百萬像素”數(shù)字相機(jī)成為一個(gè)新的熱點(diǎn)和主流產(chǎn)品的一年，當(dāng)年發(fā)表或出售的新機(jī)種60多種，20多個(gè)廠商。加強(qiáng)促銷環(huán)節(jié)，樹立強(qiáng)有力的產(chǎn)品形象。選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)調(diào)整價(jià)格，以爭(zhēng)取更多客戶。

成熟期：

1.市場(chǎng)營(yíng)銷特點(diǎn)：各銷售渠道基本呈飽和狀態(tài)，增長(zhǎng)率緩慢上升，銷售水平顯著下降。

2．采取的市場(chǎng)營(yíng)銷策略：產(chǎn)品改良策略。尼康/富士E2/E2s——尼康、富士?jī)删揞^聯(lián)手的數(shù)碼單反。為了徹底超越尼康D1所營(yíng)造的神話，佳能在2001年9月推出了專用于快速拍攝用途的EOS 1D，從而在速度和技術(shù)指標(biāo)上全面壓過了尼康D1，成就了DC產(chǎn)業(yè)新一代傳奇。

衰退期：

1.市場(chǎng)營(yíng)銷特點(diǎn)：價(jià)格已經(jīng)降到最低水平，多數(shù)企業(yè)無利可圖，被迫退出市場(chǎng)。

2.采取的市場(chǎng)營(yíng)銷策略：維持策略。即保持原有的細(xì)分市場(chǎng)和營(yíng)銷組合策略，把銷售維持在一個(gè)低水平上，待到適當(dāng)時(shí)機(jī)，便停止該產(chǎn)品的經(jīng)營(yíng)，退出市

第四篇：產(chǎn)品全生命周期中的決定性作用

PDQ在產(chǎn)品全生命周期中的決定性作用

關(guān)鍵字：產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量（PDQ）；SASIG；CADdoctor

隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)日趨飽和，汽車?yán)麧?rùn)率也將逐步降到全球行業(yè)的平均水平，在這種嚴(yán)峻形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)汽車制造企業(yè)在管理和技術(shù)上尋求革新勢(shì)在必行。中國(guó)的汽車制造業(yè)正處在一個(gè)機(jī)遇與危機(jī)并存的關(guān)鍵發(fā)展階段。為了提高核心競(jìng)爭(zhēng)力，許多企業(yè)都致力于學(xué)習(xí)和推廣先進(jìn)的管理理念，并與先進(jìn)的制造技術(shù)及信息技術(shù)相結(jié)合來創(chuàng)造新價(jià)值。在這些先進(jìn)的理念和方法中，精益生產(chǎn)或JIT(Just In Time)是影響深遠(yuǎn)的常青樹，基于產(chǎn)品生命周期管理策略的數(shù)字化制造技術(shù)則是后起之秀。

在數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合的背景下，并在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體等支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶的需求，迅速收集資源信息，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的仿真以及原型制造，進(jìn)而快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶要求性能的產(chǎn)品整個(gè)制造全過程。

通俗地說：數(shù)字化就是將許多復(fù)雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當(dāng)?shù)臄?shù)字化模型。數(shù)字化制造技術(shù)的主要內(nèi)容： CAD---計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAE---計(jì)算機(jī)輔助工程分析 CAM---計(jì)算機(jī)輔助制造 CAPP---計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃 PDM---產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)管理 ERP---企業(yè)資源計(jì)劃 RE---逆向工程技術(shù) RP---快速成型

對(duì)于汽車行業(yè)來說，開發(fā)一款新車，從設(shè)計(jì)到制造要經(jīng)過多個(gè)階段，而對(duì)于國(guó)內(nèi)汽車的開發(fā)流程來說，往往每個(gè)節(jié)點(diǎn)是以不同企業(yè)而相對(duì)獨(dú)立的，例如主機(jī)廠設(shè)計(jì)白車身與相應(yīng)CAE，分配不同零部件到相應(yīng)供應(yīng)商，最后模具設(shè)計(jì)、制造加工又是由底層企業(yè)負(fù)責(zé)。數(shù)字化制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了由數(shù)字化模型貫穿產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造過程全生命周期，使每個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)有了統(tǒng)一的核心。

產(chǎn)品生命周期的質(zhì)量信息模型是通過對(duì)產(chǎn)品生命周期各階段相關(guān)的各種質(zhì)量數(shù)據(jù)、文檔的組織和描述,并與產(chǎn)品及其結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)形成的。它可以用BOM來表示, 包括需求質(zhì)量BOM、設(shè)計(jì)質(zhì)量BOM、供應(yīng)商質(zhì)量BOM、制造質(zhì)量BOM和服務(wù)質(zhì)量BOM。

設(shè)計(jì)質(zhì)量BOM描述了產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中產(chǎn)生的質(zhì)量信息和相關(guān)的過程信息，具體為概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)這三個(gè)階段的質(zhì)量信息和階段過程信息。設(shè)計(jì)階段的質(zhì)量在產(chǎn)品全生命周期中起到關(guān)鍵性的作用：

1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣に囯A段的產(chǎn)品加工路線、加工方法等。

2、設(shè)計(jì)質(zhì)量信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃熨|(zhì)量信息，其中設(shè)計(jì)、工藝中部分信息作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)仍出現(xiàn)在制造質(zhì)量信息中，如設(shè)計(jì)參數(shù)等。

3、在售后服務(wù)階段，設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)質(zhì)量變化體現(xiàn)在單獨(dú)提取消耗件、備用件等。

利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的過程就使最初的設(shè)計(jì)理念要經(jīng)過CAD平臺(tái)的設(shè)計(jì)，CAE平臺(tái)的仿真，CAM平臺(tái)及CNC設(shè)備的加工制造，同樣，貫穿不同階段工具的核心也在于數(shù)字化模型的統(tǒng)一。

怎樣使最終制造出來的產(chǎn)品高質(zhì)量，那必須抓住核心要素：數(shù)字化模型質(zhì)量PDQ（Product Data Quality）。所謂PDQ，它涉及到CAD模型的描述及可視化內(nèi)容。它考慮到了CAD模型的所有的屬性（即：準(zhǔn)確的定義，結(jié)構(gòu)完整性等），為以后的制造使用起到至關(guān)重要的作用。為何要在設(shè)計(jì)初期提高PDQ? 建立CAD模型的設(shè)計(jì)者認(rèn)為數(shù)模是好的，因?yàn)槌跏糃AD設(shè)計(jì)系統(tǒng)沒有抱怨任何問題；但是，有時(shí)下游的用戶稱它們是壞的，因?yàn)閿?shù)模反應(yīng)出不精確和不真實(shí)的特征。數(shù)據(jù)信息在傳遞過程中出現(xiàn)問題！

產(chǎn)品PDQ問題主要分為三個(gè)類型：

1、幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

所有模型元素(點(diǎn)，曲線，曲面，殼)是否正確地定義和連接在一起?

2、精確度

所有模型元素是否符合公差要求；連接的模型組件是否正確地裝配擬合在一起?

3、真實(shí)性

所有模型元素是否在加工階段可以實(shí)現(xiàn)?

一旦數(shù)模的格式或平臺(tái)改變，這些問題就會(huì)以破面、數(shù)據(jù)丟失的形式暴露，直接導(dǎo)致后期加工或分析時(shí)的延時(shí)！

數(shù)據(jù)幾何質(zhì)量問題造成的因素分為兩類，一為設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致，例如設(shè)計(jì)時(shí)的公差設(shè)定，約束是否到位，而最關(guān)鍵的因素在于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，包括格式的轉(zhuǎn)換，版本的轉(zhuǎn)換，平臺(tái)的轉(zhuǎn)換。一旦轉(zhuǎn)換前后的公差、幾何拓?fù)洹⑵脚_(tái)內(nèi)核不同，都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性、完整性、穩(wěn)定性造成影響。數(shù)據(jù)上產(chǎn)生的幾何問題一般都是極其微小的，大部分在設(shè)計(jì)階段很難發(fā)現(xiàn)，但是一旦進(jìn)入制造階段，因幾何問題造成過切、短刀、跳刀卻頻頻發(fā)生，所以必須在制造前期有效地發(fā)現(xiàn)問題并快速解決問題。例如常見的數(shù)據(jù)幾何問題：不連續(xù)面造成實(shí)體變成片體，面丟失導(dǎo)致幾何數(shù)據(jù)不完整等。

產(chǎn)品數(shù)模的幾何質(zhì)量是整個(gè)開發(fā)周期中的關(guān)鍵因素，也是核心力量，它的質(zhì)量高低直接影響到最終真是產(chǎn)品的質(zhì)量高低。制造商每年在產(chǎn)品質(zhì)量問題上花費(fèi)的成本高達(dá)數(shù)百萬美元。配合不當(dāng)、廢品以及返工問題令制造商們苦惱不堪。

隨著三維CAD軟件的廣泛應(yīng)用，工業(yè)界早已意識(shí)到產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件中存在的問題會(huì)影響產(chǎn)品數(shù)據(jù)在后續(xù)過程中的使用。很多標(biāo)準(zhǔn)化組織均制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量，如：解決當(dāng)前汽車工業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)關(guān)鍵質(zhì)量問題的SASIG-PDQ，針對(duì)通用制造業(yè)中存在的產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的ISO 10303-59。這些質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)描述了對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的質(zhì)量需求，質(zhì)量測(cè)量過程，以及描述質(zhì)量驗(yàn)證結(jié)果的方法。

通過早期檢查來發(fā)現(xiàn)并處理數(shù)模的幾何問題能有效的避免問題在制造階段暴露并造成返工，大大縮短因PDQ造成的開發(fā)周期延時(shí)。設(shè)計(jì)階段PDQ的控制策略：

1、允許對(duì)PDQ標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容圈定一個(gè)子集，并采取相應(yīng)的限制參數(shù)；

2、定期在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行質(zhì)量控制；

3、制定相應(yīng)檢查錯(cuò)誤的方法，提高用戶的競(jìng)爭(zhēng)力；

4、遵循模型高質(zhì)量的同時(shí)，進(jìn)行平臺(tái)交換或歸檔。

PDQ的核心價(jià)值在于在產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)階段有效地控制數(shù)據(jù)幾何問題！某企業(yè)針對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)階段著力控制產(chǎn)品PDQ后：

2003年底，25％的存儲(chǔ)的模型有嚴(yán)重錯(cuò)誤。2005年底數(shù)據(jù)問題解決。從2003年初到2005年底，標(biāo)準(zhǔn)模型數(shù)量的增加和質(zhì)量水平： 高質(zhì)量的模型從45％至78％ 輕微質(zhì)量的模型從40％至61％

由于從控制數(shù)據(jù)質(zhì)量方面很難用直接的方式計(jì)算投資回報(bào)率，所以我們可以從隱性成本及不同部門區(qū)分來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，經(jīng)保守估計(jì)，如果企業(yè)的數(shù)據(jù)100%擁有高質(zhì)量像雷諾這樣規(guī)模的企業(yè)每年大約可以節(jié)省980萬美元。隨著今年來數(shù)字化制造產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，產(chǎn)品三維模型數(shù)據(jù)文件的質(zhì)量成為影響企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要因素。CADdoctor是一款針對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并自動(dòng)檢測(cè)修復(fù)數(shù)據(jù)質(zhì)量的工具，它可以結(jié)合不同企業(yè)或項(xiàng)目要求，在數(shù)據(jù)的精度格式，甚至是不同數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行人為的設(shè)定，從而達(dá)到最終的數(shù)據(jù)幾何要求，保證了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的質(zhì)量與可靠性，提高了企業(yè)知識(shí)的有效性，為制造業(yè)的高速發(fā)展提供了保障。通過項(xiàng)目模板定制，CADdoctor PDQ可以幫助企業(yè)快速對(duì)應(yīng)不同主機(jī)廠要求，如日產(chǎn)15項(xiàng)PDQ標(biāo)準(zhǔn)，通用5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)等，并將之應(yīng)用于產(chǎn)品的全生命周期的各個(gè)階段，打造產(chǎn)品數(shù)據(jù)從設(shè)計(jì)到制造的高速公路，最終提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力

第五篇：面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)技術(shù) DFx

面向產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)技術(shù)，即DFx技術(shù)是一種集成化設(shè)計(jì)技術(shù)，其綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和管理技術(shù)，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)化的思想。利用DFx技術(shù)，可以在設(shè)計(jì)階段盡早地考慮產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、可制造性、可裝配性、可測(cè)試性、產(chǎn)品服務(wù)和價(jià)格等因素，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)或再設(shè)計(jì)。最常見的DFx技術(shù)有：面向裝配的設(shè)計(jì)(Design for Assembly，DFA)、面向制造的設(shè)計(jì)(Design for Manufacturing，DFM)、面向性能的設(shè)計(jì)(Design for Compatibility，DFC)、面向方案的設(shè)計(jì)(Design for Variety，DFV)、綠色設(shè)計(jì)(Design for Green，DFG)和后勤設(shè)計(jì)(Design for Logistics，DFL)等。面向裝配的設(shè)計(jì)是一種針對(duì)零件配合關(guān)系進(jìn)行分析的設(shè)計(jì)技術(shù)。它為產(chǎn)品設(shè)計(jì)在早期提供一種確定裝配所用的定量方法。其原則包括最小零件數(shù)、最少接觸面和易裝配。類似地，面向制造的設(shè)計(jì)則引入諸如零件最少原則和易制造原則等指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。在面向性能的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)從產(chǎn)品整個(gè)生命周期的角度審查有關(guān)產(chǎn)品的所有獨(dú)立的規(guī)則集，從而完成產(chǎn)品界面及功能設(shè)計(jì)、零件特征設(shè)計(jì)、加工方法選用、工藝性設(shè)計(jì)和工藝方案的選擇等。面向方案的設(shè)計(jì)是為了從不同設(shè)計(jì)方案中選擇花費(fèi)最小的方案，它涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的數(shù)量、產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段和產(chǎn)品設(shè)計(jì)更改的代價(jià)等因素。綠色設(shè)計(jì)指在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)從對(duì)環(huán)境的影響角度出發(fā)，考慮產(chǎn)品在全生命中的使用。后勤設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)利用不同的約束進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，如費(fèi)用驅(qū)動(dòng)約束、最小時(shí)間約束等。