產(chǎn)品設(shè)計是從制訂出新產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書起到設(shè)計出產(chǎn)品樣品為止的一系列技術(shù)工作。其工作內(nèi)容是制訂產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書及實(shí)施設(shè)計任務(wù)書中的項(xiàng)目要求(包括產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)、規(guī)格、型式、材質(zhì)、內(nèi)在和外觀質(zhì)量、壽命、可靠性、使用條件、應(yīng)達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等)。產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)該做到: (1) 設(shè)計的產(chǎn)品應(yīng)是先進(jìn)的、高質(zhì)量的,能滿足用戶使用需求。(2) 使產(chǎn)品的制造者和使用者都能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。(3) 從實(shí)際出發(fā),充分注意資源條件及生產(chǎn)、生活水平,作適宜的設(shè)計。(4) 注意提高產(chǎn)品的系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化水平。其主要種類有:新產(chǎn)品自行設(shè)計;外來樣品實(shí)物測繪仿制;外來圖紙設(shè)計;老產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計。
組合設(shè)計
組合設(shè)計(又稱模塊化設(shè)計)是將產(chǎn)品統(tǒng)一功能的單元,設(shè)計成具有不同用途或不同性能的可以互換選用的模塊式組件,以便更好地滿足用戶需要的一種設(shè)計方法。當(dāng)前,模塊式組件已廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品設(shè)計中,并從制造相同類型的產(chǎn)品發(fā)展到制造不同類型的產(chǎn)品。組合設(shè)計的核心是要設(shè)計一系列的模塊式組件。為此,要從功能單元,即研究幾個模塊式組件應(yīng)包含多少零件、組件和部件,以及在組合設(shè)計時每種模塊式組件需要多少等。
當(dāng)今,在面臨競爭日益加劇、市場分割爭奪異常激烈的情況下,僅僅生產(chǎn)一種產(chǎn)品的企業(yè)是很難生存的。因此,大多數(shù)制造廠家都生產(chǎn)很多品種。這不僅對企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的適應(yīng)能力提出新的要求,而且顯然要影響產(chǎn)品設(shè)計的技能。生產(chǎn)管理的任務(wù)之一,就是要尋求新的途徑,使企業(yè)的系列產(chǎn)品能以的成本設(shè)計并生產(chǎn)出來。而組合設(shè)計則是解決這個問題的有效方法之一。
計算機(jī)輔助設(shè)計
計算機(jī)輔助設(shè)計是運(yùn)用計算機(jī)的能力來完成產(chǎn)品和工序的設(shè)計。其主要職能是設(shè)計計算和制圖。設(shè)計計算是利用計算機(jī)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計等基于工程和科學(xué)規(guī)律的計算,以及在設(shè)計產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時,為使某些性能參數(shù)或目標(biāo)達(dá)到而應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)所進(jìn)行的計算。計算機(jī)制圖則是通過圖形處理系統(tǒng)來完成,在這一系統(tǒng)中,操作人員只需把所需圖形的形狀、尺寸和位置的命令輸入計算機(jī),計算機(jī)就可以自動完成圖形設(shè)計。計算機(jī)輔助設(shè)計常用軟件:Alias、Rhino、Autocad、Pro/E、CATIA、Solidworks、UG NX、CAXA等。
面向?qū)ο笤O(shè)計
面向可制造與可裝配的設(shè)計是在產(chǎn)品設(shè)計階段設(shè)計師與制造工程師進(jìn)行協(xié)商探討,利用這種團(tuán)隊工作,避免傳統(tǒng)的設(shè)計過程之中“我設(shè)計,你制造”的方式而引起的各種生產(chǎn)和裝配問題以及因此產(chǎn)生的額外費(fèi)用的增加和終產(chǎn)品交付使用的延誤。書籍參考由機(jī)械工業(yè)出版社出版《面向制造和裝配的產(chǎn)品設(shè)計指南》。
▲需求原則:產(chǎn)品的功能要求來自于需求。產(chǎn)品要滿足客觀的需求,這是一切設(shè)計基本的出發(fā)點(diǎn)。不考慮客觀需要會造成產(chǎn)品的積壓和浪費(fèi)??陀^需求是隨著時間、地點(diǎn)的不同而發(fā)生變化的,這種變化了的需求是設(shè)計升級換代產(chǎn)品的依據(jù)??陀^需求有顯需求和隱需求之分,顯需求的發(fā)展可導(dǎo)致產(chǎn)品的不斷改進(jìn)、升級、更新、換代;隱需求的開發(fā)會導(dǎo)致創(chuàng)造發(fā)明,形成新穎的產(chǎn)品。
▲信息原則:設(shè)計過程中的信息主要有市場信息、科學(xué)技術(shù)信息、技術(shù)測試信息和加工工藝信息等。設(shè)計人員應(yīng)、充分、正確和可靠地掌握與設(shè)計有關(guān)的各種信息。用這些信息來正確引導(dǎo)產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計與詳細(xì)設(shè)計,并使設(shè)計不斷改進(jìn)提高。
▲創(chuàng)新原則:設(shè)計人員的大膽創(chuàng)新,有利于沖破各種傳統(tǒng)觀念和慣例的束縛,創(chuàng)造發(fā)明出各種各樣原理獨(dú)特、結(jié)構(gòu)新穎的機(jī)械產(chǎn)品。
▲系統(tǒng)原則:每個機(jī)械產(chǎn)品都可以看做一個待定的技術(shù)系統(tǒng),設(shè)計產(chǎn)品就是用系統(tǒng)論的方法來求出功能結(jié)構(gòu)系統(tǒng),通過分析、綜合與評價決策,使產(chǎn)品達(dá)到綜合。
▲收斂原則:為了尋求一個嶄新的產(chǎn)品,在構(gòu)思功能原理方案時,采用發(fā)散思維;為了得到一個新型產(chǎn)品,則必須綜合多種信息,實(shí)行收斂思維。在發(fā)散思維基礎(chǔ)上進(jìn)行收斂思維,通常都會取得很好的效果。
▲優(yōu)化原則:這屬于廣義優(yōu)化,包括方案擇優(yōu)、設(shè)計參數(shù)優(yōu)化、總體方案優(yōu)化。也就是、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地完成設(shè)計任務(wù)。
▲繼承原則:將前人的成果,有批判地吸收,推陳出新,加以發(fā)揚(yáng),為我所用,這就是繼承原則。設(shè)計人員悟性地掌握繼承原則,可以事半功倍進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計,可以集中主要精力去解決設(shè)計中的主要問題。
▲效益原則:設(shè)計中必須講求效益,既要考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,又要考慮社會效益。
▲時間原則:加快設(shè)計研制時間,以搶先占領(lǐng)市場。同時,在設(shè)計時,要預(yù)測產(chǎn)品研制階段內(nèi)同類產(chǎn)品可能發(fā)生的變化,保證設(shè)計的產(chǎn)品投入市場后不至于淪為過時貨。
▲定量原則:在方案評選、造型技術(shù)美學(xué)、產(chǎn)品技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)效益等的評價,都盡量采用科學(xué)的定量方法。
▲簡化原則:在確保產(chǎn)品功能前提下,應(yīng)力求設(shè)計出的產(chǎn)品簡化,以降低產(chǎn)品成本,并確保質(zhì)量。在產(chǎn)品初步設(shè)計階段和改進(jìn)設(shè)計階段,尤應(yīng)突出運(yùn)用這個基本原則。
▲審核原則:要實(shí)現(xiàn)、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計,必須對每一項(xiàng)設(shè)計步驟的信息,隨時進(jìn)行審核,確保每一步做到正確無誤,竭力提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。
概念開發(fā)和產(chǎn)品規(guī)劃
在概念開發(fā)與產(chǎn)品規(guī)劃階段,將有關(guān)市場機(jī)會、競爭力、技術(shù)可行性、生產(chǎn)需求的信息綜合起來,確定新產(chǎn)品的框架。
這包括新產(chǎn)品的概念設(shè)計、目標(biāo)市場、期望性能的水平、投資需求與財務(wù)影響。在決定某一新產(chǎn)品是否開發(fā)之前,企業(yè)還可以用小規(guī)模實(shí)驗(yàn)對概念、觀點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)可包括樣品制作和征求潛在顧客意見。
詳細(xì)設(shè)計階段
詳細(xì)設(shè)計階段,一旦方案通過,新產(chǎn)品項(xiàng)目便轉(zhuǎn)入詳細(xì)設(shè)計階段。該階段基本活動是產(chǎn)品原型的設(shè)計與構(gòu)造以及商業(yè)生產(chǎn)中的使用的工具與設(shè)備的開發(fā)。
詳細(xì)產(chǎn)品工程的核心是“設(shè)計--建立--測試”循環(huán)。所需的產(chǎn)品與過程都要在概念上定義,而且體現(xiàn)于產(chǎn)品原型中(利用超媒體技術(shù)可在計算機(jī)中或以物質(zhì)實(shí)體形式存在),接著應(yīng)進(jìn)行對產(chǎn)品的模擬使用測試。如果原形不能體現(xiàn)期望性能特征,工程師則應(yīng)尋求設(shè)計改進(jìn)以彌補(bǔ)這一差異,重復(fù)進(jìn)行“設(shè)計--建立--測試”循環(huán)。詳細(xì)產(chǎn)品工程階段結(jié)束以產(chǎn)品的終設(shè)計達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求并簽字認(rèn)可作為標(biāo)志。
小規(guī)模生產(chǎn)的階段
小規(guī)模生產(chǎn)的階段,在該階段中,在生產(chǎn)設(shè)備上加工與測試的單個零件已裝配在一起,并作為一個系統(tǒng)在工廠內(nèi)接受測試。在小規(guī)模生產(chǎn)中,應(yīng)生產(chǎn)一定數(shù)量的產(chǎn)品,也應(yīng)當(dāng)測試新的或改進(jìn)的生產(chǎn)過程應(yīng)付商業(yè)生產(chǎn)的能力。正是在產(chǎn)品開發(fā)過程中的這一時刻,整個系統(tǒng)(設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、工具與設(shè)備、零部件、裝配順序、生產(chǎn)監(jiān)理、操作工、技術(shù)員)組合在一起。
增量生產(chǎn)
小規(guī)模生產(chǎn)的階段。在增量生產(chǎn)中,開始是一個相對較低的數(shù)量水平上進(jìn)行生產(chǎn);當(dāng)組織對自己(和供應(yīng)商)連續(xù)生產(chǎn)能力及市場銷售產(chǎn)品的能力的信心增強(qiáng)時,產(chǎn)量開始增加。