机械工程项目总体方案设计

第二章总体方案设计

2.1 概述

1.机械工程项目包括机电产品、专用设备、

各种加工和装配自动化生产线等的研发，

和所有的项目一样，具有唯一性、一次性、

多目标性、整体性和寿命周期性等特点，

同时要求投资较大，对成功率的要求较高。

一个成功的项目需要在技术和管理上同时

进行创新，根据机械工程项目的特点，=

对于绝大多数项目而言，创新的性质和基础或技术的研究是有很大的区别，主要体现在集成创新。有经验的工程师在进行总体设计的时候，所采用的技术至少有80~90%以上是成熟技术，也就是说一个总体方案的技术的可行性至少有85%的把握才能实施。由于成熟技术很多，对于同一功能，可以采用多种不同的成熟技术组合实现，因此形成了不同的总体方案；其余的15%左右是原始创新技术。在项目的总体设计过程中，15%的技术原始创新构成了项目的核心技术，需花较大的精力进行探讨和研究，包括理论探讨和试验验证，最后通过工程验证。由于机械工程项目直接面向用户、社会，研发投入较大，项目的研发成功，将为企业和社会带来直接的经济效益，大多数情况下，将促进行业的发展；基础理论和技术的研究，投入较小，以理论研究和试验验证为基础的成果，只有在工程上得到应用后，才能真正体现其价值。

对于机械工程项目的建设，总体方案的设计，确定了项目的技术和市场走向。本章内容结合相关老师的工程实践和一些资料的阐述，试图梳理出总体设计流程，并结合流程和案例，介绍总体设计各阶段的工作内容、要求以及相关知识。为今后从事机械工程

项目设计工作时，知道从哪里入手，如何

开展总体方案设计打下基础。

2 项目的发展周期分为五个阶段，分别为：

概念阶段、开发阶段、实施阶段、结束阶

段和应用阶段，其资源（人、财、物和时

间）的投入量按照前述由小到大，在实施

阶段达到最大，再由大到小。但一个项目

是否能取得成功，关键在于概念阶段所取得的成果，总体方案设计属于机械工程项目过程中的概念阶段中的一项任务，概念阶段的目标是对项目进行策划、可行性分析和决策，而总体方案设计是项目能否取得成功的关键，不完善和不周密的技术方案，将导致全盘皆输（胎里疾），应该引起所有从事方案设计的人员充分的重视。……

总体方案的设计，涉及到项目功能的定位、投入资金的大小、开发时间的长短、技术的先进性等，也包括建设的场地、使用的环境和对环境的影响等因素…… 进行总体方案设计的工作过程，大体如图所示……。

3. 总体方案设计的详细流程是：……，在进行总体方案中，应该同时设计多种能够实现功能需求的总体方案，以便进行分析和评价。同时，通过分析和评价，挖掘各方案中优势，以便集中这些优势，创造出更为合理和先进的方案。所以，进行总体方案设计，不是搞一轮方案，而是搞多轮以上的方案，并进行优化集合。

4.本章内容

2.2 功能设计

5.

5

流程及内容：

功能需求分析

功能分解

功能元能力分析功能元间连接接口分析

功能元实现方案分析各功能元结构分析

系统传动方案分析方案集成关键功能元结构试验项目实现方案i

明确总体设计要求按工艺要求或动作分解

明确各功能元设计要求（包括控制）功能元间结构及与控制的协调

机构运动学和动力学、控制方案分析辅助系统方案设计（包括床身等）

各功能元实现方案集成

N

N

造型设计

功能设计阶段方案设计阶段

控制系统方案分析

2.2 功能设计——功能的需求与分解

6. 总体方案设计的第一步是进行功能需

求分析。功能需求分析包括对市场需求分

析和技术需求分析，其中市场需求分析结

果根据市场调研和相关数据分析获得，包

括：

1）项目加工（生产）对象的市场容量分析。

在此项分析中，将对项目功能进行定位的

同时，还需对加工对象的成本构成进行分析，从而确定项目的研发意义、所需的加工能力、加工成本、项目的年产量等；

2）项目的相关功能技术指标。即市场对项目功能的技术要求，加工对象、项目的研发成本与项目的技术指标有关，同样，项目的市场也与项目的技术指标有关（技术指标高，投入打，产品质量和成本高，在一定程度下将影响市场容量）；

3）市场可以接受的价格。即所研发的项目产品的市场价格，可以通过走访用户或者基于项目加工对象的成本分析，从提高劳动生产率，降低成本出发，进行核算。通过对市场可以接受的价格分析可知产品的最高成本，从而可以推算出本项目的研发、制造和销售成本，作为项目总体设计的约束条件。

通过市场调查，可以获得项目的功能和成本要求！

技术需求分析主要包括：

1）对当前产品存在的技术缺陷进行分析。分析针对当前具有本项目相似功能的产品展开，提出已有产品或相似产品所存在的技术缺陷，而分析出的技术缺陷，在本项目的实施过程中，均需要进行完善或突破；

2）明确功能目标。根据市场需求和对现有产品技术缺陷的分析，提出明确的项目目标，包括功能目标、技术目标、经济目标、研发周期目标等

3）明确约束条件。根据功能目标和市场预测及研发单位所拥有的资源现状，提出项目完成的约束条件，包括时间限制、精度限制、人员限制、资金限制、质量要求等。

通过前面的分析，项目的前景、功能及相关技术指标、研发的约束条件等有了基本认识，在此基础上，提出项目设计任务书。任务书的主要内容包括：功能目标、约束条件、技术经济指标（产量（节拍）、精度、使用场合、制造成本等）、已知可以采用的技术、实施计划等。所有内容中，合适的技术经济指标，是项目总体设计，乃至项目本身能否成功完成的关键之一，过高的技术经济指标（高于市场需求），不仅会增加项目研发难度和研发时间，提高项目成本，同时也会影响市场销量。