面向机械产品设计的多层次规划研究

王潞红

（长治职业技术学院，山西 长治046000；中北大学，山西 太原 030051）

[工业技术与创新]

面向机械产品设计的多层次规划研究

王潞红

（长治职业技术学院，山西 长治046000；中北大学，山西 太原 030051）

在机械产品的设计中，如何有效化机械产品是设计关键，要想创造出最佳的机械产品，离不开优质的设计方法与设计理念。文章在对设计产品规划成果进行相关分析及汇总的前提下，从质量检验设计、业务设计等多层次面，整体且全面地规划了产品的设计，将多层次产品设计规划的思维和理念贯穿其中，以期提升设计成功率及设计效率。

压缩机转子；产品设计；设计规划；机械产品

伴随我国社会经济以及科学技术的飞速进步与提升，在促进机械产品的应用与发展方面虽然取得了长足的进步，但是机械产品开发的过程较为复杂、周期过长等不足逐渐引起了人们的重视。在合理分配软硬件资源、科学安排设计人员、正确选择设计方法、正确定位设计目标以及设计活动等方面决定着现今机械产品的设计方向。所以，为保证产品能够得到高品质的设计，在实际的设计工作中应用指导与规划，并将产品设计科学、有序地进行规划。

一、简述设计方法类型

智能设计方法、以产品特性为基础的特性设计方法、模块结构化设计方法以及系统化的设计方法是设计产品方法的类型。智能化设计方法将产品的设计向高智能时代推送，高端技术科学利用CAD等虚拟技术得以实现。在整体思想过程中，融汇了产品的实施、开发以及规划，而产品的规划则是首要阶段，确定外部特性的立体模型可采用CAD实现，配置分析产品可按照合成系统的原理，最终将产品加工成型。通过模块结构化设计方法能够形成不同产品，以及相异的效果。设计方法的系统化思维体现在统一上，由各个单元组成了设计的整体，各项单元互相独立，具有层次性和联系性。根据用户需求进行实施、设计、规划、分析、构思，设计方法的系统化将客户的需求变为在开发产品时的程序和目标。换言之，将系统化设计方法应用于机械设计中，设计过程就是整体系统，而设计作品也应看成一整体系统。

二、机械产品设计多层次规划原理

在设计产品之前，为有效提升设计成功率以及设计效率，整体而全面地对产品设计进行规划，通过设计质量检验层、设计业务层、设计战略层等层面来有效实现规划功能。其中，包括了质量评价的设计、存在问题设计分析、设计过程、设计方法、设计内容、设计目标、设计思想、设计环境等。该设计规划原理对于整体产品设计工作具有着关键的作用及意义，其成果能够形成指导设计工作或者管理工作的措施或方案。

三、规划产品设计战略层

利用与战略的关系式相辅相成，要想企业发展取得成就，就离不开战略性目标。该层次具体有设计目标、设计思想与设计环境。

1.设计目标

如果确定的设计目标过高或者过低，都会对企业的终极利益产生影响，不利于产品的优质设计，因此，设计目标是通过实际中设计人员的设计，满足水平或状态的描述。在对产品设计目标进行制定时，应对各个影响因素进行充分考虑，分析各项目标因素。技术水平、设计思想、内部资源、市场环境等是对因素产生影响的四个方面，而技术水平和设计思想则被视为软因素，设计目标的制定从宏观上受到影响；而内部资源与市场环境则为硬因素，是能够直接影响产品设计目标的因素。一定要仔细和慎重制定设计目标，因为后续设计任务的实施的可行性会受到设计目标的直接影响。

2.设计思想

设计方法只有在正确的设计思想的指导下才能真正获得创新，设计的成功来自于科学、正确的设计理念，而产品设计正是以经验和知识为基础的一项创新的过程。在设计产品前，必须对设计人员设计工作的顺利开展进行指导，事先将设计产品思想确定，将市场作为向导，秉承文化内涵，将科技作为武器，树立良好、科学的自主创新意识，在科学发展观的有效指导下开展、完善产品设计。设计原则为设计系统化，设计理念为主观能动性的充分调动，指导思想为科学发展观。企业的设计思想可以按照模型进行规划，要想获得创新的成果，离不开创新的意识，对其设计思想的促进意义深远。

3.设计环境

产品设计所处的环境决定了产品设计活动。从以下工作中，我们不难看出对设计环境规划进行研究所体现的内容。一是产品设计环境的规划方法的科学提出；二是总结和归纳出影响产品设计环境因素。产品设计环境在诸多方面得以表现，并是客观存在的。在科学分析产品所处设计环境的前提下，才能进行设计环境的合理配置。为了规避环境威胁，可提出相应的应对措施来克服设计环境中存在的不利因素。产品的研发所具有的含义如下：第一，产品的开发所指的产品具体是什么；第二，在低端、中端、高端等档次定位中，划分出在该类产品中所要开发的产品定位。

四、规划产品设计业务层

1.规划机械产品设计内容

设计目标的制定受到设计内容的牵制，通常机械产品的设计内容通过机械产品设计流程角度及机械产品结构功能的视角展开分析。从设计流程的视角来看，实际设计机械产品阶段的主要内容为样机实验、模拟与仿真、装配设计、零部件设计等详细设计、方案设计、功能的设计等等。从结构功能的视角来看，分别由控制操纵系统、执行系统、传动系统、动力系统共同构成。

2.规划设计内容具体流程

在规划产品设计内容的过程中，表现了设计任务的确定、设计资源的利用、设计内容的规划、设计目标的有效分析等。为了提升设计效率，防止重复设计等情况的发生，在规划设计内容时，需要对已成形的零部件设计资料以及工程设计经验预先考虑。

3.规划设计方法

促使工程设计者高效率进行设计工作的具体手段和工具就是科学、有效的设计方法。要完成产品的设计应选择适当的方法、结合所确定的设计内容和设计目标，这就是规划产品设计方法目标。下面以降低地基受设备传来的动载荷为例进行介绍。要将其有效削减，就必须设计隔振，可运用如下公式进行求解：

假设传给地基未隔振的动载荷为Q（t）=Q0sinωt，而N（t）为传给地基隔振后的动载荷，将一次隔振作为方法，处理Q（t）为内容，O=N（t）定义为设计目标。

4.规划设计过程

在实际设计工作之前，应制定出合理的规划，因此有必要严谨研究产品设计过程。针对设计目标进行求解的一系列活动就是所谓的设计过程，在设计现代产品与物力、财力、人力息息相关。一般情况下，设计产品过程，可分为四个设计阶段，具体为设计概念、具体设计、分析设计、试制样机。但是，这些设计的过程往往将设计前期规划忽略，仅注重设计的具体的实施，所以在过程的完整性上存在不足。非完整性和完整性是技术系统中的两派，技术系统是所有设计工作的统称。为了提升设计产品的质量，应在完整技术系统中纳入设计产品的过程，这样就可以有效避免设计中存在的随意性、盲目性和片面性。设计过程管理方法的合理提出、设计计划的具体制定、设计任务的科学划分、设计步骤的合理确定是处理好产品设计过程中主要问题的关键。在划分设计任务过程中，同时应结合具体设计团队与各个子任务，对任务中存在的集成性、并行性、独立性进行充分考虑。在设计过程中，设计计划的制定不能忽略。在进行设计计划的制定时，应对设计活动时间进行估计，将各个子任务所需完成的时间科学地确定，需要形成计划表，从宏观上、整体项目中，具体到每项设计内容完成所需要的时间来进行设计。除此之外，还应将管理的理念运用于整体设计过程。在规划产品设计阶段，要重视研发设计项目的复杂性，而复杂性来自于任务组织，同时也来自于工程自身方面。

通常情况下，设计产品的检验最好通过一段时间的实际使用后再开展，但是在市场竞争日趋激烈的大环境下，使用后检测缺乏有效性。所以，在设计阶段就应该严格产品设计的质量问题，最好将问题控制在设计规划阶段。检验产品设计质量的方法主要包括两类：一类是质量监控放在设计过程中，质量评价可分阶段实施。日常中使用较频的方法有价值工程评价方法、系统分析方法以及模糊评价方法等，这些都属于事前检验。另一类是在完成产品制造后，通过用户或者试验等方式进行检验，该方法属于事后检验。而我们提倡的是将两者有机结合的方法进行规划设计检验，在设计时尽量确保质量问题。

在实际的设计工作中应用指导与规划，并将产品设计科学、有序地进行规划，是为了确保产品能获得高品质的设计。在规划产品设计检验层时，应从多角度、多方面来检验和分析设计的产品。为了有效规避潜在因素的存在，设计前应将可能发生的问题充分考虑，也给检验减轻负担、节省修改和完善所花费的精力和时间，提升效率。在针对机械产品进行设计时，首先应从系统性角度出发，并结合有效、全面的产品设计规划措施。要确保高质量、高效率的产品设计工作，科学、合理的规划理论是不可或缺的。

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TJ

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1673-0046（2014）3-0167-02