产品制程设计(DOC格式).DOC

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一、产品设计在生产主管人员的眼中，产品设计活动的关键是输出产品的规格。这些规格为一系列决策提供依据，包括购买原材料，选择设备，配备工人，甚至包括决定生产设备的规格与布置。一般认为产品规格就是蓝图式工程图，其实它有很多不同形式，从高度精确的数量说明直至相当灵活的指导准则。□ 产品的选择产品品种的选择与产品设计的决定是完全不同的，但这两者往往又是互相交叉、缠合在一起的。例如，对一个钢铁企业，增加一个新的合金钢品种，既要进行产品的选定，又要进行产品的设计工作。从另一方面看，更为典型的是，产品选择阶段只是得出最终产品的“骨架”冷藏设备制造厂，可能认为分设一个家用冰箱制造部分对企业将是有利的，或者一个烟厂变为增加一种“小雪茄”的新品种是合适的。然而，在这两种情况下，由于企业大致上已经掌握生产这些新品种的一般技术，在选定产品时不需对产品设计要素进行详细的调查。□ 初步设计不论产品设计程序中有没有这么一个独立的阶段，初步设计阶段往往要拟订出若干个能概括所选产品特征的不同方案。如果冷藏设备制造厂决珲准备生产冰箱，那么它将遇到冰箱形式、贮藏容量、所用电机尺寸等方面的问题。在初步设计中一般地要确定产品的重要特性，如可靠性、可维修性和使用寿命等。□ 最终设计在最终设计阶段，要研制和使产品定型，并修改设计中的“缺陷”，从而在工

程上确保产品的完美。因此，产品最终设计的输出包括：产品的整个规格，零部件，如系制造产品则还应包括装配图纸，后者提供进行生产进所需的尺寸依据。此外，产品设计的详细程度要考虑到产品的类型而有所区别。当生产汽车时要精确规定汽车底盘所用钢材的张力、发动件零部件的公差、闸衬的构成与厚度等等。相反，在医院治疗患者所作的最终设计就不能如此预先作详细的规定，因为对患者的确切治疗必须在“生产”的过程中逐步具体地明确。这时，还必须从成本、费用的角度考虑不同方案的效果，并且，要进行权衡行失的比较。在选择产品的结构与材料时，更是如此。这种权衡得失的复杂性是可想而知的，即便不算很精密的产品如家用冰箱，就有约500个零件。可以想象到，每个零件都有不同制造费用的方案供选择。进行分析时，典型的考虑是零部件的可配合性和简化。“可配合性”是指零部件在运行中的配合与适当的联接。配合性问题，不仅发生于需要紧密配合的场合，也发生在受应力作用下需要有同样反应的场合。吊桥的部件不仅要很好的装配，并且，要求它们在遇大风侵袭时，有相同的张力，而且有相似的膨胀系数，以便在冷热变化时能作相同的胀缩。“简化”是指消除那些会引起生产费用增长的因素。简化问题主要发生在制造方面，例如那些无关紧要的圆边和非标准化的孔径尺寸会赞成生产中“薄弱环节”，并在使用过程中给维修带来不方便。在服务业中，“简化”主要同样这样一些问题有关：如职业介绍所中表格的设计；旅客行程路线的安排如空运站

中的行李提取等。除了上述的比较共同的活动以外，某些组织还采用较正规的产品试验方案，并在最终设计阶段中安排重新设计的活动。对于消费品，产品的试验可以采用市场试销的形式；对于武器系统来说，可采用试射的形式。无论是那种情况，事先必须作好充分的计划与必要的准备。产品重新设计一般在样品试验后进行，工作量大小要根据试验结果来决定。如果再设计工作量大，产品设计必须从初步设计开始，重新进行一个循环；如果变化不大，可稍作修改后即投产。应注意的是，有时小的局部的修改，可能导致整个结构的变动。□ 计算机辅助设计产品设计中的一个新发展，是人和计算机组成一个协同工作的统一体，从事产品的设计。这种称之为计算机辅助设计的方法，可以帮助设计师搞出一个产品的轮廓设计，并迅速地反馈到产品技术要求上去，以便达以符合运行条件和其它结构上的要求。从程序角度看，这种设计方法要求设计人员使用“光笔”，在计算机控制的阴极射线管荧光屏上绘图形，计算机通过预先输入机内的程序对图形进行译释。程度执行完毕后，计算机将显示出一个简单的图形，工程师可将它放大或从任何角度加剖视。需要时，设计人员可直接修改图形、或是增减一些线条、或是改变参数、或是变更方案的说明。如果认为所显示出的图形是合用的，那么可以借助于图象处理的装置，产生一个永久性图形的复本。设计工作完成后，工程师可以命令计算机制出自动绘图机或机床所使用的控制带。计算机辅助设计已广泛地用于各种设计工作，包括飞机、汽车、船

舶、变器与电路等各方面的设计。目前，软件与硬件两者价格都较昂贵，一般只有大企业才用得起，很可能在CAD的研制费被摊完以及分时的大计算机价格下跌后，计算机辅助设计才能被小企业普遍使用。□ 可维修性与可靠性“可维修性”是指经用户适当的努力可以保证产品或系统处于良好运行状态。要达到这一要求，需要制造厂或特约修理部门提供所必需的服务，保证用户有一定的备件储备量，以及有现成的维修文件。维修性好的产品设计往往体现在产品易于拆装、便于到达需要经常进行维修和更换零件的部位。开关、阀门、带刷的电动机、油杯等应处在易于到达的地方，并装有便于开启的盖子。对于确保“可维修性”的方案，要作“保守设计”，亦即要使用比正常功能更好的零件。这种做法养活维修工作量，但会增加生产成本。对用户感到不满的可维修性的考虑往往是在事后进行的。虽然，好的产品设计要求在设计阶段就考虑到好的维修性，但常常还要针对用户的意见修改相应的产品模型。显然，这种做法会给生产带来不利影响，因为要重新换工具、增加检验和进行某些修改以补偿维修性方面存在的缺陷。“可靠性”可定义为：产品在规定条件下能运行一定时间的概率或可靠程度。例如，一个继电器的可靠性可定为0、9999，但其试验必须符合以下各项条件：运行时的输入电压为直流24伏，环境温度为0度到80度，温度小于90％，外壳保持封闭，工作次数不超过100万次，寿命不超过五年。如果零部件是互相独立并且数量极大，那么要使这个产品达到高的可靠性异常

困难而艰巨的。这上点可以从如下的基本统计概念上去理解。当一个系统运行的结果取决于一系列统计上相互独立的串联单元的工作状况时，那么输出结果能获成楞的概率是这一系列独立单元成功概率的乘积，因而，如果一个动作的结果取决于两个串联继电器的工作情况，并用这二个继电器的可靠性为90％，那么成功的概率是0、90×0、90，即81％。现在我们来讨论一个零部件更多的更大的系统，譬如像宇宙飞船。假如说它有1000万个“零件”，为了简单起,又假定在本例中所有零件都是统计独立的。要使宇航成功机会达到90％，则这一千万个零件的平均可靠性必须达到X10000000＝0、90，即X＝0。99999999。这只是假设每个零件只起一次作用。现在，假设每个零件起作用的次数为100次，那么每个零件的可靠性必须增加到0、999999996。由于大部分零件的制造达不到那么高的可靠性，并且某些部件对系统的功能是很重要的，于是在设计上常常采取冗余的策略。其方法可以是采取并联重复部件，如增加油箱和电源装置，或者是采用多种措施，例如除自动控制装置外再增添手动的人工代作装置。为了安全起见，很多设计人员往往不考虑按照统计上所要求的可靠性来建造某些系统，而去追求更高可靠性。历来的传统，人们往往嘲笑工程师，特别是结构工程师，他们在设计桥梁时，花了很多时间作应力计算，直至小数点后四位，然后为了安全又乘上一个大达四倍的安全系数。□ 组合设计仅仅生产一种型号产品的企业是非常少见的。在美国，特别是在竞争日益剧烈和市场被分割争夺