产品工程设计范文

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前言

工程设计是工程建设的灵魂，设计方案决定着工程的功能和技术指标，影响着工程建设阶段的质量、成本和进度，也影响着工程运行阶段的能耗、效率、运行维护的难易程度以及费用高低，还关系到工程运行结束拆除回收阶段的难易程度等众多方面。根据国外数据统计，设计费用的累计费用在工程项目总投资中所占的比例不到20%，但对工程项目的影响占到75%以上［1］，因此，应对工程设计阶段予以高度的重视。将全寿命期理念引入工程设计环节，使工程从形成阶段就有系统化的思想作为指导，立足于全寿命期进行设计，避免了“短命工程”的出现，有利于提高工程的实施效率，实现工程全寿命期的价值最大化。

1全寿命期的概念

全寿命期是指产品寿命历程的所有环节，包括产品的规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养，直到回收再利用处置的全寿命周期过程。［2］结合工程的具体实际，工程全寿命期可定义为工程从构思到结束(被拆除)的全部时间。在工程全寿命期中工程经历由产生到消亡的全过程。［3］

2全寿命期的设计理念

全寿命期的设计理念最早出现在发达国家的武器系统的研发过程中，后广泛用于制造业的产品设计中，将该理念引入工程建设领域，可以说是一种借鉴与创新，将有助于改善我国工程建设领域管理主体间割裂、脱节的现状。全寿命期设计，与传统设计不同，它立足于长远发展的角度，在产品设计的初期就考虑到产品的整个寿命历程，将与产品寿命历程中可能涉及到的因素在设计阶段就囊括进去，从而使产品在整个寿命历程内，具有较强的经济性、适用性和安全可靠性，能够最大限度地发挥产品的综合效益。因此，无论是产品设计还是工程设计都应该基于全寿命期理念进行设计。工程全寿命期设计就是基于全寿命期理念的工程设计方法，即由设计人员在工程的规划和设计过程中运用全寿命期的理论和方法进行整体优化，使工程在系统、物质和技术等方面达到工程全寿命期目标。［3］工程本身也是一种产品，与产品有很大程度的相似性。它们都有完整的寿命期，而且寿命期过程也比较接近，它们在设计时都要考虑全寿命期的费用、质量、方便制造、使用和维护、环保等因素，设计理念十分相近，因此，产品全寿命期设计的成功经验对于工程全寿命期设计的实践有一定的借鉴意义。

3与产品设计相比，工程全寿命期设计的特殊性

目前，我国工程全寿命期设计尚处于实践的初期阶段，未形成完整的体系，因此，可以考虑借鉴产品全寿命期设计的成功经验。但是工程又不同于普通的制造业产品，建筑生产具有单件性、系统复杂、参与者众多、外部约束多、寿命期长和订货生产等特性，是一种特殊的生产过程，因此，借鉴产品全寿命期设计理念时还必须结合工程以及建筑生产本身的特殊性。

3.1工程具有单件性

在制造工业中，由于工业产品都是批量生产的，因而产品全寿命期的设计成果可以在数万件产品中反复使用。同时，产品通过不断地经历设计、生产、使用和意见反馈的过程逐渐定型，并形成了规范化的产品设计标准和统一的实施流程。可以说产品全寿命期的设计成果有着十分广泛的适用面，通过价值工程活动，如果一件产品通过设计改进节约一元钱，那么就可以节约上千元甚至上百万元［4］，除了经济效益以外，它所产生的社会效益与环境效益也是极大的。可以说产品全寿命期设计的效益就是通过这种批量生产的累计效益实现的。而工程全寿命期设计的效益体现在单件产品上。工程具有单件性，不同类型的工程，有着不同类型的技术指标、功能目标要求，即使是同类型的工程，每个工程也有不同的外部环境、实施条件制约，技术指标也不完全相同。因而对于工程来说，全寿命期设计往往是一次性的，生产活动不重复进行。由于工程的单件性特点，导致工程无法形成规范化的设计标准和统一的实施流程，每个工程都要进行特殊设计。有些人认为工程全寿命期设计是劳民伤财的做法，耗费了大量的时间，所获得的成果却没有广泛的适用性。笔者认为这种看法是十分肤浅的，虽然工程全寿命期设计所取得的经济效益、社会效益和环境效益仅局限地反映在本次工程建设上，但由于工程体量大，耗资多，影响的长期性和广泛性，在设计环节引入全寿命期理念，所带来的效益是不可估量的。尤其是对于量大面广的一般性工程项目，它们虽然受外界环境的影响，设计要求有所不同，但其大体上还是具有同一性的，在某一个工程项目上应用全寿命期设计取得的成功，可以在同质工程中起到辐射全局的作用，并起到相应的参考、样板的作用。此外，随着科学技术和管理理念的发展，我国的工程建设领域逐渐朝着产业化的方向发展。预制装配技术的诞生为工程产业化的发展奠定了技术基础，同时也为工程全寿命期设计开拓了一个新的道路。建筑生产逐渐划分为工业化生产和工程建设两部分［5］。工业化生产主要是指预制品及半成品在工厂生产，其本质与一般制造业并无太大不同，是一个有序可预测的过程，为工程全寿命期设计的普及化和标准化提供了应用和发展的空间。

3.2工程系统复杂，参与者众多

在制造工业中，产品相对体量小而单一，设计过程简单，一般在研究所或工厂的设计科、公司的发展部门进行即可，涉及的专业工种相对较少。同时，产品各个阶段的组织相对连续，产品的目标容易得到保证。而工程系统复杂，它的设计对象包含了许多专业工程子系统，每个子系统内部又包含了众多的产品或材料，涉及的专业多，设计过程复杂，需要进行系统集成。传统的工程设计被分割为若干个独立的专业系统设计，彼此之间缺乏有机的联系，设计工作的重点在于满足建设功能和质量、工期、成本三大目标的要求，而工程全寿命期设计则要求利用全寿命期的相关理论，通过对建设功能、专业技术、各专业工程子系统的集成管理，整体优化设计，实现工程的全寿命期目标。此外，我国工程全寿命期的各阶段相对独立，工程的设计、施工、运行往往由不同的主体负责实施，这些工程实施主体在各自阶段的目标各不相同，往往会影响到工程全寿命期总目标的实现。由此可见，工程全寿命期设计是一个十分复杂的系统设计过程，既要考虑各个专业工程子系统之间的协调和统一，又要考虑各个全寿命期目标之间的协调和统一，还要考虑到各个阶段不同实施主体之间的博弈。随着我国建筑业的高度细化分工，工程的参建单位越来越多，相互间的协调越来越困难，团队工作显得尤为重要。团队工作是进行工程全寿命期设计的关键所在，包括纵向一体化和横向一体化两个方面，纵向一体化是指通过项目各阶段的整合使参与者能够紧密地共同工作，通过工程参与方的合作，实现工程项目的整体最优，可以通过合同的形式来实现，也可以通过承发包方式的创新来实现，如设计施工总承包模式等。横向一体化是指将一个阶段的各个环节工作综合起来，使各参与方能够共同工作，保证各个环节全面受控，达到工程项目的整体最优。横向一体化的实现，离不开BIM的支持［6］。具体表现为通过建立信息技术平台，可以使得在工程设计初期，各专业工程子系统的设计人员可以在这个平台上进行共同设计，效能分析和碰撞检验，避免不必要的返工，同时施工人员可以通过BIM的技术支持，较早地参与到设计过程，对设计的可施工性提出宝贵意见，进行及时的交流与意见反馈。运用这种并行设计的理念，借助BIM的技术支持，进行工程全寿命期设计，使设计更科学更高效。

3.3工程外部约束多，全寿命期长

在制造工业中，产品生产一般在车间完成，生产过程常常是连续比较平稳的，生产过程控制比较容易，而且产品的全寿命期相对较短，外部影响较小。而工程是围绕工程现场作业的，生产过程是不连续和不平衡的，而且都是露天作业，质量不容易控制，受外部环境的影响较大，同时工程的全寿命期相较于工业产品往往较长，在这个较长的时间历程，往往会出现很多的变化，在设计初期进行全面的考虑，难度与复杂性都较高，因而在工程全寿命期设计过程中，需要结合现场的实际情况，设立应急措施以及制定设计变更的标准化程序，为建设阶段的顺利实施奠定基础，同时还应根据当地的历史文化地域特色，因地制宜地进行设计，确保工程设计与外部环境的协调性。工程与环境的关系非常密切。在工程设计中不仅要考虑环境因素对工程规划和各个工程专业工程设计的影响(如抗震设计等)，还要考虑到工程的设计可能会给环境带来的影响，也就是所谓的工程的环境代价。在运用价值工程进行工程设计方案的评比决策时，需要从全寿命期的角度考虑工程的成本，尤其需要关注它的环境成本，将环境保护放在工程设计的关键位置上，全面实现工程的经济、社会和环境效益的协调统一。

3.4工程为订货生产

在制造工业中，产品一般都是批量生产，面向众多用户。在产品的设计过程中，设计人员往往具有很大的设计自，使用和维护也相对比较简单。而建筑生产的特点则是订货生产，即工程是在业主指定的地点“定制”生产的，在这个过程中业主起到了很大的作用。业主不是简单地接收工程，而是参与到工程的决策、设计、施工的全过程中，对工程进行宏观控制。工程设计作为工程建设的初始阶段，在设计过程中必须综合考虑工程建设相关方的要求。工程业主(开发商)作为工程的接收者，必然会对工程设计的目标和功能提出很多要求，工程的直接使用者(购房者)作为工程设计产品的终端用户，他们的需求一定程度上反映了市场的导向，也会影响到工程的设计方案与理念。要想在工程建设领域切实推行工程全寿命期设计的理念，必须加强工程业主(开发商)和工程的直接使用者(购房者)对全寿命期理念的认识，从而通过供需关系的影响，将全寿命期设计的理念落实到位。

4小结

全寿命期理念符合科学发展观的本质要求，将其引入工程的设计阶段，让人们从更高的角度和更长远的时间跨度去看待工程问题，有利于提高工程的实施效率，实现工程全寿命期的价值最大化。在全寿命期的理论基础上，将工程设计与产品设计进行比较，有助于在产品全寿命期设计既有实践的基础上，结合工程的实际特点，更好地在工程建设领域推行和应用工程全寿命期设计理论，实现工程全寿命期的集成目标。在我国推行工程全寿命期设计，笔者认为要从以下几个方面努力:首先是政府层面，政府应将全寿命期设计提升到一个新的高度，将其列入行业发展规划之中，制定相应的考评和奖励政策，保障和鼓励全寿命期设计的实施。其次是项目各参与方协同合作与信息共享，借助并行设计以及BIM技术工具，进行及时的互动与交流。加强行业内的宣传力度，提高项目各参与方(尤其是工程业主和工程直接使用者)对工程全寿命期的认识，切实保障工程全寿命期设计的落实。最后，通过工程技术专业和管理专业的集成创新，推动建筑业向着产业化和装配化的方向发展，为工程全寿命期设计的标准化和规范化提供可能。

参考文献:

［1］成虎，章蓓蓓．工程全寿命期设计流程和准则研究［J］．东南大学学报:哲学社会科学版，2010，12(1):21－24．

［2］全寿命周期［EB/OL］．百度百科，2013－7－8/2014－3－11．［3］成虎．工程全寿命期管理［M］．北京:中国建筑工业出版社，2011．

［4］饶聘毅．价值工程在建筑业的推广应用研究［D］．杭州:浙江大学，2003．

［5］黄如宝，杨贵．精益建设的基础理论与应用理论研究［J］．建筑管理现代化，2006，22(3):9－12．

［6］徐奇升，苏振民．IPD模式下精益建造关键技术与BIM的集成应用［J］．建筑经济，2012，33(5):90－93．

［7］陈永高，孙剑．基于工程建设总承包模式的并行设计管理研究［J］．中国港湾建设，2007，27(6):31－34．

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关键词:设计与开发;先天质量;预防措施;最佳设计方案

Key words:design and development;innate quality;preventive measures;the best design program

中图分类号:F274文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)23-0054-01

0引言

产品的工艺设计与开发在整个设备生产运营过程中起着十分重要的作用。

首先弄清设计开发的概念。设计和开发概念是:将顾客、法规等要求转换为规定的产品图样及质量特性和产品实现过程规范的一组过程。这里包括将产品的要求转换为设计要求,并确定实现设计要求的原理方案、结构方案、参数及容差的过程,即全部产品设计过程。

在整个产品生产运营周期中,设计和开发的影响是及其深远的,不仅会影响设计阶段本身的结果,而且会对后续的加工、装配、使用、销售和服务带来巨大的影响,企业在贯彻ISO9000标准中,特别是在贯彻ISO9001标准时,在整个质量体系要求的20个要素中,要算“设计控制“这个要素的工作量最大,几乎要占贯彻ISO9001标准的20%以上。从中,也不难知道设计控制在质量管理中的地位和重要性。设计和开发的作用如下。

1企业经营的核心

产品的设计和开发水平的高低,直接关系着企业的发展前途和命运。生产的设备所呈现的技术水平、质量水平、生产效率及利润,首先取决于产品设计阶段。特别是对于工程项目来说,其成败关键在于设计阶段。由此可见,设计在企业发展中有着举足轻重的地位。产品设计质量的好坏,直接关系到产品的市场竞争力。

2产品设计质量决定了产品“先天质量”

产品生产运营过程包括:设计、开发、生产、安装和服务。设计和开发在产品质量形成过程中,处于最初阶段。最终产品质量的优劣、能否满足顾客需求首先取决于设计和开发的质量。产品的设计和开发包括市场调研、研究和开发、设计、制定规范、试验验证、审核确认等环节,是实现产品更新换代,提高产品质量水平的前提。究其对产品质量的影响,按美国著名的质量管理专家朱兰的理论,约有80%左右的质量问题是可以在设计阶段发现并予以消除。产品质量(包括内在质量和外观质量)“先天不足”必然导致“后患无穷”,不仅会影响到产品本身质量,还会直接影响到生产管理秩序和企业的经济效益。因此,设计和开发过程中的质量管理,应是质量管理的起点,是质量管理体系在产品实现过程中的首要一环。对设计开发阶段严格加以控制,把质量问题的隐患尽可能在设计阶段就加以排除,确实是解决产品先天不足的上上策,是产品顺利生产、热销的关键,是企业”质量求效益”的有力保证,同时也是“预防为主,不断改进“的现代质量管理思想的体现。虽然在设计和开发过程中,通过周密策划、严格控制力求避免“先天不足”,但实际上,对于一些超出现有经验的产品,技术上难度大的产品,一时不能完全控制住的现象是相当多的。这就要求设计相关人员及时研究产品标准、规范与客户要求的差异,研究本企业与国内外同类产品的差异,及时修订标准及规范,以最大限度地满足客户的需求。

3产品设计开发决定产品的成本

据统计,产品成本的70%~80%取决于产品设计。对于工程项目和大量生产的产品来说,真可谓“设计一条线,落笔千万金”。设计所采用的原理方案简易与复杂;结构的合理性;标准化、通用化、系列化水平;容差的合理确定;能耗、材耗水平;材料价值及其利用率等都直接影响着产品成本。设计过程中,既不能一味的追求质量而不考虑成本,也不能只考虑节约成本而不考虑质量,这都是客户所不希望和接受的。这就要求设计人员不断研究质量水平与成本水平之间的关系,寻求最佳折衷方案,以满足质量要求的低成本满足客户的需求,达到双赢的效果。

4优良产品设计开发是最重要的预防措施

产品质量的好坏,设计开发是关键。在设计和开发过程中,发现质量缺陷越早越好,问题发现的越早付出的代价越小;问题发现的越晚付出的代价越大。

产品设计过程中的预防是最经济、最有效的预防。然而,要做好这种预防除了丰富的经验之外,尚需全面开展FMEA(失效模式及影响分析)活动。特别是采用新的原理、新结构、新材料、新工艺时,应经过充分的验证和试验,需要格外慎重,做到万无一失。

为了得到优良的产品设计,得到最优方案是关键。如何得到最佳设计方案呢?这就要求从以下几方面着手进行。首先要加强设计的评审工作。设计评审是设计控制过程的一部分,是设计控制的一个重要手段,是为了能及时发现和纠正设计中存在的缺陷与不足,设计评审是早期预防系统的一个重要组成部分。实践证明,现代产品发生的故障中,最严重的缺陷往往都产生于设计本身造成的先天不足。为了尽可能地把设计缺陷消除在设计过程之中,提高设计质量,必须运用设计评审这样一种有效的控制手段,以利于及早采取纠正和改进措施。设计评审可以在设计过程的任何阶段进行,在任何情况下该过程完成后都应进行。在设计的适当阶段,约有计划地对设计结果进行正式地评审,并形成文件。每次设计评审的参加者应包括与被评审的设计阶段有关的所有职能部门的代表,需要时也应包括其他专家。这些评审记录应予以保存。

总之,产品设计的作用是相当重要的,这里只简单的阐述了几个方面。实现满足客户要求的设计方案不是唯一的,如何获得最佳设计方案是关键。最佳设计方案要从技术经济角度综合考虑,以实现产品预期的技术经济指标。可以引用成熟的方法来优化各种参数和容差,发挥集体智慧、团队精神以及专家系统的建立来解决原理方案和结构方案设计问题。设计优化可以在满足产品质量要求的前提下,努力提高产品质量,降低产品成本,从而达到客户与企业双赢的最佳效果。

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产品造型设计的特点主要体现在两个方面，一方面是技术与艺术的统一，另一方面是功能与形式的统一。其一，产品外观设计是产品形态是审美的创造，结合了设计师的艺术趣味与审美理解。它与产品的价值相关联，代表了产品的“气质”。设计师运用点、线、面等不同的形态元素表达了不同的设计理念，怀旧或前卫、正统或反叛、简洁或繁琐、直接或含蓄、理性或感性。这些呈现出现的形象特点形成产品的“风格”[2]。但我们也应该很明确的认识到产品不同于艺术品，产品设计不能是简单的设计师自身的直觉经验，而是系统地将多重功能和多重限制联系起来，其中有人的因素、经济的因素、工程的因素等等，设计师需要系统地将设计、创造、工艺、生产结合成整体，才能让创意更好地融入到产品之中。其二，功能是指产品所具有的效用，并被接受的能力，产品本身所具有的特定的功能能够体现其应用价值，因此才会被生产和销售。从另一个角度来讲，产品其实是功能的载体，产品设计的根本目的是实现某种特定的功能，产品的试题结构就是功能的载体。产品形态首先是为了表达产品的功能和性能特征，显示出在技术上的合理性，使人们对其功能有形象的认知。优秀的产品形式能够将产品的用途、用法、效果及公共价值准确无误地告诉消费者[2]。在生活中，产品的功能超越了纯粹的基本能力，呈现多元化趋势，如产品在基本使用功能外，还有能带来审美、娱乐等精神功能的作用。所以，好的产品造型设计是使用功能与精神功能相融合的外在表现，是形式和功能共存的产物。

2产品造型中人机工程学的作用

从以上产品造型设计的特点中我们不难看出，优秀的设计最终是要获得一种使生产者和消费者都满意的整体，体现“以人为本”的设计价值观。这个设计价值观直接推动了人机工程学的发展。人机工程学是20世纪80年代左右开始在国内发展的一门新兴交叉学科，随着现代社会经济和科学技术的快速发展，其发展更是超出人们的预期。该学科的显著特点是研究人、机、环境三要素自身特性的基础上，不仅仅注重对单一要素的优化，而是将“人”、“机”、“环境”三要素纳入“人-机-环境”综合体中进行系统的研究，旨在充分利用这三要素之间的内在关联性探寻系统优化设计方案。人机工程学的研究对象主要是：在工业设计中与人体有关的问题[3]。例如，人体形态特征参数、人的感知特性、人的反映特性以及人在劳动中的心理活动等。基于该学科的特点，其理论和方法可为设计中考虑“人的因素”提供人体尺度数据；可为设计中“机的功能”合理性提供科学依据；可为设计中考虑“环境因素”提供设计准则；可为“人-机-环境”系统设计提供整体思路；可为贯彻“以人为本”的设计思想提供可行方法。因而工业与工程设计成为人机工程学主要应用领域。在产品造型设计中，该学科理论与方法贯穿与设计的全过程，逐步将设计水平提升到人们所最求的高度。

3产品造型中人机工程学应用的要点

在产品造型设计中考虑人机工程学也就是考虑人与产品的交互方式、交互界面的设计，运用人机工程学的基本原理分析产品中人的因素，从基本的生理要素、心理要素着手，并将人的因素的研究融入到产品造型设计的全过程中。

3.1生理要素应用

人体尺寸是产品设计的基本资料，通过人体测量可获得人体的静态尺寸和动态尺寸。人体的静态尺寸是结构尺寸，而人体的动态尺寸是功能尺寸，它包括操作者在工作姿态或某种操作状态下的测量尺寸。动态人体尺寸测量的重点是人在执行某种动作时的身体特征。动态人体尺寸测量的特点是在任何一种人体活动中，身体各部分协调而连贯的完成动作指令[3]。但是对于大小不一的人体尺寸，其指令也有差异，设计不可能全部实现。根据尺寸的性质，在同一个产品的各个部分，为了适应不同的人体尺寸，满足大部分的人体需求，必须参考不同的数据[2]。例如由PeterOpsvik设计的Balans凳，考虑到不同乘坐者年龄、坐姿。这款人体工程学椅子看上去似乎不稳想小孩玩的木马，但是坐上去却不是如此。坐上去以后椅子会子安前倾一个角度，保证你的脊柱是一条直线，脖子自然伸直，想弯都弯不了，而且肌肉完全不受力不紧绷。

3.2心理因素应用

根据用户的感觉、知觉特性、认识、学习和出错情况进行产品使用方式、操作界面的设计，以适应用户的职业需要、行动方式需要、认知需要和操作需要，以减少用户学习的时间，减少操作出错[3]。如：Nissan日产Pivo概念电动汽车设计，Pivo最特别的地方是革新式的360度车仓旋转功能及90度车轮旋转功能，当你驾驶Pivo时，从此不用再倒车入库，只要将车头做180度旋转，即可正向开车入库。这一操作方式的设计，完全从用户感知特性出发，做到轻松驾驶。

3.3产品造型设计流程中人机工程学的并行应用

传统的产品造型设计采用阶段性的流程进行，各阶段的工作按时间组织顺序进行。人机工程学被放在第一阶段的概念设计中作为基础数据使用，这容易导致在结构设计和工艺设计及后期模具设计中出现数据不足数据不符的现象，造成设计的变更和制造成本的提高。本文认为应将人机工程学的使用作为一个系统、集成的过程，在产品造型设计的各个阶段设计中同步进行，相互协同。从全局优化的角度出发，达到缩短产品开发周期、提高质量、降低成本的目的。

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人体工程学（Ergonomics）一词源于希腊文，由“ergon”（意为“劳动、工作”）和“nomos”（意为“规则、规律”）组合而成，其字面的含义是关于工作和劳动规律的科学。人体工程学在不同的语言环境中还有“人类工程学”（Human Engineering）、“人因工程学”（Human Factors Engineering）、“人—机系统”（Man—Machine System）、“生物工艺学”（Biotechnology）、“工程心理学”（Engineering Psychology）、“人间工学”等称谓。国际人体工程协会（International Ergonomics Association，缩写为IEA）的会章对人体工程学做出的定义是：“这门学科是研究人在工作环境中的解剖学、生理学、心理学等诸方面的要素，研究人——机——环境系统中的相互作用着的各组成部分（效率、健康、安全、舒适）在工作条件下，在家庭中，在休假的环境里，如何达到最优化的问题。”由此，如何将有关人的科学资料应用于设计问题，最大限度地提高劳动工作效率和生活质量，保障人们身心健康与全面发展，是人体工程学学科的研究之本。人体工程学在飞机驾驶中最先得到应用，特别是用于与视觉显示相关的问题上，即使仪表的设计及其布局与人眼感知的生理及心理机制相适应，随后，广泛应用于更大范围内的产品设计中。

20世纪50年代，几乎在同一个时期，两架飞机的设计开启了人类关注人体工程学的时代。第一架飞机是英国的彗星号飞机，作为世界上第一架民用喷气式客机，被誉为“设计史上最漂亮的飞机之一”，因为它的设计着眼于外观的优美，机身上点缀的左右对称的方形窗花，增加了整体美感。然而，正是因为这个“美丽设计”，使高压密封舱中的压力都集中到窗角从而产生裂缝，令其在试飞时就坠落了；另一架飞机是1953年泛美世界航空公司购买的波音公司军用运输机的民用机型，它的设计着眼于内部，获得了巨大的成功，其设计由设计师提古和他的助手吉迪斯完成。提古设计了一个与飞机等大的模型，通过几十次的模拟飞行来试验机舱的座椅和厨房设计是否合理，难能可贵的是，当时的波音公司完全支持这一计划，最后确定了可活动的塑料模板、镶入式壁灯、曲线高座位椅、组合式服务车以及一种安静协调的色彩方案。貌似耗资巨大的设计却成为设计史上的经典之作，因为它成了战后商业飞机的标准设计。值得注意的是，这两架飞机的设计差别还不仅仅是机舱外部设计和内部设计的差别，更重要的是后者将安全问题进行了充分考虑，而且放到了乘客身上。

1961年，美国设计师亨利·德雷夫斯出版了《人体测量》一书，书中收录了大量有关人体尺寸的资料。这本书的出现意味着设计不仅成为一门科学，而且这门科学是关于人的科学，它所提供的比例成为衡量设计师安全责任意识和人文情怀的客观尺度。因为它主要针对机械和工具制造的，关注人的因素，因此被称为人体工程学。在《人体测量》中，人体尺寸的资料包括当时左撇子、色盲和聋哑人所占的比例等数据，也就是说，从一开始，人体工程学便负载了强烈的人道主义精神，以及对产品设计天然的关注。

一般而言，产品设计具有五点准则：实用性和安全性、维修、价格、销售力、外观。用人体工程学减少安全隐患，确保其安全性，一直是设计界的共识。人体工程学在产品设计的各个领域都受到重视，许多产品的外观也是根据它得到改进，比如鼠标。这个1984年诞生的小精灵是20世纪最优秀的设计之一，它延伸了人的手指，使人对电脑的操作更加方便和自如。当苹果公司首次将鼠标设计任务交给哈特默特·艾斯林格和他的青蛙工作室的时候，他们呈上的是方盒子造型。到了1987年，这一设计小组为“苹果SE”的设计中就有了实质性的改变：盒子的表面增加了一个斜坡，以适应手掌的弯曲度。现在再来看我们熟悉的鼠标的造型——椭圆的外观呈弧形，很容易被握紧在人的手掌中，而摊开的食指和中指恰好轻松地落在它的左右键上，这一改变使得人机和谐关系被推进了重要的一步。从鼠标这个小的产品上，我们看到了人体工程学的威力。

人体工程学的应用涉及产品设计的各个方面，从座椅、课桌、卧具，到服装、运动鞋、牙刷，再到汽车驾驶室、电站控制室、宇航员座舱，处处离不开人体工程学。判断产品设计优劣的首要标准就是看它是否符合人体工程学的相关要求。人体工程学将产品设计置于一个崭新的发展思路之内，在设计方法和设计理论依据上给予支持。例如，通过研究人体对环境中各种物理因素如声、光、热、振动、尘埃的反应和适应能力，分析这些普遍存在的环境因素对人体的生理、心理以及工作效率的影响程度，用科学的数据来确定人在具体环境中的舒适状况和安全限度，从而为产品设计提供与环境因素相关的准则，保障人的身体健康、安全以及工作的高效运作。丹麦设计师保罗·汉宁森设计的PH灯之所以获得国际声誉，就在于它充分考虑了人的眼睛对柔和灯光的需要，PH灯重叠灯罩的设计在客观上避免了光源眩光对眼睛的刺激，而经过分散的光源缓解了与黑暗背景的过度反差，视觉上更为舒适。

高速发展的社会，迅猛进步的技术，不断更新的产品，这一切必然导致人类对产品设计评价标准的变化。例如，信息化状态下，越来越多的人在仪表和显示器前停留越来越长的时间，由此产生了新的人机问题。工作方式转变所带来的人的运动机能衰退、心血管病、腰肌劳损、椎间盘突出等“办公室病”成了人体工程学家关注的热点。可以预见，人们对产品设计以及随之带来的行为，将会更加重视方便、舒适、可靠、价值、安全和效率等方面的评价，人体工程学的应用，会更加深入和广泛。

参考文献：

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中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2012）02-0-02

引言

随着计算机技术和创新管理的发展，以往串行的工业设计流程已远不能应对激烈的市场竞争，如何使工业设计在产品创新中发挥更大作用变得十分重要。二十世纪九十年代以来，产品并行工程设计和PLM等概念的提出为工业设计发展有重要意义。国内外专家认为PLM的发展促进工业设计信息化，但是，多数并行工程的研究应用在产品开发过程中，工业设计作为产品开发的一个独立环节，又参与整个开发过程，因此工业设计流程也随着PLM的发展而变化.有必要对基于PLM的工业设计各个环节的运行做深入研究。手机作为主要通讯工具，如何在PLM的背景下缩短产品生命周期、应对变幻莫测的市场变化十分必要。

一、产品生命周期管理对工业设计的影响

1.文献综述

2002年美国咨询公司CIMdata对PLM从三层含义来诠释其对促进信息化的重要性。即PLM是一种策略、一种理念和一系列软件[1]。国内学者曹阳提出了综合利用并行工程和工业设计使能技术，整合工业设计串行过程，重构工业设计并行过程的新思路。刘国豪[2]认为加强工业设计融入先进管理技术系统的深入研究，优化和重构工业设计流程，有利于充分发挥工业设计在产品集成开发中的作用。关于PLM对产品开发的影响，国内外学术界已经取得了一定的成果，但是单独把工业设计拿出来研究的还不多，不够深入。

2.产品生命周期管理的含义及定位

随着信息技术的发展，产品生命周期管理已经逐渐被企业接受并蓬勃发展。产品生命周期管理(PLM)是一种支持产品全生命周期信息的创建、管理和应用的技术。它强调对产品生命周期内跨越供应链的所有信息进行管理和利用。产品生命周期管理是一个发展很快、比较新的领域，对它的定义也有不同的理解。美国著名咨询公司CIMdata在2002年了一份PLM报告，对PLM进行定义：(1)PLM是一种商业战略，即与产品创新有关的信息技术总称；(2)PLM是一种理念，即对产品从创建到到使用，再到最终报废等全产品生命周期的数据信息进行管理的理念；(3)PLM是软件产品，这些软件不仅针对产品开发过程中的数据进行管理，同时也包括产品数据在生产、营销、采购、服务和维修等部门的应用。

3.并行工程的含义以及国内外发展状况

由于产品生命周期管理强调对全生命周期的管理，各个部门的对接变的十分重要，所以并行工程成为现代工业设计的发展方向。1988年美国国家防御分析研究所完整地提出了并行工程(CE―Concurrent Engineering)的概念，即“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。要求产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期内各阶段的因素。并强调各部门的协同工作，最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。

目前，并行工程已经在国外得到广泛应用，如飞机、计算机、机械以及电子类产品。相对国外，中国的并行工程发展较晚，20世纪90年代，并行工程引起政府和学术界的高度重视。我国在实施新一代CIMS工程时，863主题专家组织相关专家进行研究和技术开发，使我国在并行工程的理论研究、技术开发等方面赶上世界先进水平。

工业设计贯穿整个产品生命周期，无论是前期的用户调研和概念设计，还是新产品的造型等工业设计都发挥着重要的作用。工业设计并行工程不仅可以缩短产品生命周期的时间，而且可以最大限度的减少资源浪费。工业设计和产品生产的各个环节发生对接。

4.PLM对工业设计的影响

现代的工业设计流程需要适应新管理和新技术的要求，因此工业设计是新产品开发的重要环节。这主要是有几个因素构成，先进的技术在发展；客户的需求在变化；产品生命周期在缩短，研究表明[3]，在过去50年间，产品生命周期已经缩短到原来得四分之一，新产品不再有五到十年的生命周期，甚至已经出现上市一代，储存一代，开发一代的趋势；还有就是来自国内外的激烈竞争。由于各个阶段和各部门的并行，使产品可能出现的错误尽早修正，避免在产品生命周期后期才发现不足，节省成本、人力等，使产品生命周期时间缩短。

工业设计的信息化离不开PLM的发展。设计师团队将通过PLM系统交换和共享产品数据和思路，协同完成设计工作。产品生命周期管理(PLM)、产品数据管理(PDM)、产品主模型(PMM)的共同作用使产品生命周期的时间缩短。所有用户可以通过PMM软件完成他们的技术任务。PMM贯穿整个产品生命周期，产品生产的所有数据都包含其中。产品主模型的功能可用于用户研究、概念设计、产品设计、工艺设计、产品制作、市场分析、环境分析、使用分析等等。工业设计师、工程设计师、软件工程师、广告设计师等能够在异域空间端对端地共享产品主模型技术。不同部门的工作人员并行，通过对数据信息的管理尽早发现、修改错误，达到缩短产品生命周期的目的，同样有益企业对成本的控制。

二、现代工业设计流程

1.传统的工业设计串行过程

串行工程是把整个产品开发全过程细分成很多步骤，每个部门和个人都只做其中的一部分工作，而且是相对独立进行的，工作做完以后把结果交给下一个部门。即从需求分析、产品结构设计、工艺设计一直到加工制造和装配是―步步在各部门之间顺序进行。传统的工业设计串行过程把用户调研、概念设计、模型设计、工艺制作、生产制造、产品上市分为先后顺序(如图1)，各个环节几乎没有对接。工业设计的串行过程以远不能适应当今的市场。罗伯特.库伯认为速度产生竞争优势和较高的盈利能力，而且速度意味着较小的意外。串行的工业设计会造成材力、财力和人力的浪费。造成用户调研和设计环节的脱节。

图1 传统的工业设计串行过程

2.PLM背景下的工业设计

工业设计从用户调研到产品上市，可以分为六个环节。用户调研应贯穿整个产品生命周期，各阶段表现其不同的特征，制定出需求分析报告，由PDM软件整理出的数据共享到虚拟的产品主模型中，通过PDM提供的数据和其它部门进行并行，缩短产品生命周期的时间，提高效益。概念设计要和用户设计沟通，根据用户调研的结果和数据进行概念设计，包括新产品的可行性、使用环境、材质、控制成本等，在产品主模型中可以和各部门交流，制定可行性分析报告，尽早发现问题，进行质量监管，缩短产品生命周期的时间。3D建模阶段需要使用专业的工业设计软件，如3DMAX、PRO/E、RHINO、ALIAS、CAD等。制定3D模型评估报告和结构设计进度计划表。同时，工业设计软件需要和PLM、PDM、PMM协同工作。详细设计，3D建模之后由设计评审反馈给建模，建模要与结构设计评审和硬件设计评审及时沟通，考虑操作性和审美因素等，制定结构设计评审记录和硬件设计评审记录。通过对3D模型和结构设计的修改以及硬件设计、软件设计的沟通实施模型设计。模型设计需要通过结构设计的评审和模具制作验证，对其进行修改，制定结构设计内部和外部的记录以及模具制作进度表。生产制造受质量监管和成本控制，上市后的销售直接反馈给生产制造。整个工业设计流程与结构设计、硬件设计、软件设计并行，并以PLM、PDM、PMM为基础，使工业设计每个环节与其它团队尽可能并行且以数据为依据、文档记录，及时对其数据和信息管理，提高产品质量，缩短产品生命周期时间，增加市场竞争力(如图2)。

图2 PLM背景下的工业设计流程图

三、PLM背景下的手机设计开发研究

随着信息技术、计算机技术、网络技术的发展，手机的发展趋势表现为产品生命周期缩短、更新换代速度换代速度加快、顾客需求多样化、个性化。以前由于技术受限制，串行的手机设计延长了生命周期的时间，现代的手机设计流程可分为两种：第一种是ID，即工业设计；第二种是MD(结构设计)，第一种更有利于企业和设计公司抢占市场。由于以往工业设计和结构设计之间存在矛盾，造成开发时间变长，成本随之增加。

手机设计由多个部门和人员构成，并且有相关技术做支持，包括产品生命周期管理(PLM)、产品数据管理(PDM)、产品主模型(PMM)，手机设计制造流程大致可分为工业设计、结构设计、硬件设计、软件设计、项目管理、资源开发部、质量监管。工业设计中的几部分(市场调研、概念设计、模型设计、工艺设计、试产准备、产品上市)与结构设计、硬件设计、软件设计并行。项目管理、资源开发部和质量监管要贯穿整个设计过程。项目管理的任务是管理项目的进度和协调各部门的关系，资源开发部发掘新材料，保证材料充足，手机开发流程必须是一个质量保证的过程。尽可能的使各部门之间的并行来达到最大限度缩短产品生命周期的时间。

结语

随着传统的工业设计串行过程模式自身弊端的暴露和信息技术、计算机技术、网络技术的发展，基于PLM背景下的并行工程等先进技术和理念必然会代替之前的串行工业设计流程。PLM影响下的工业设计流程已经不仅需要和设计团队对接，更要适应市场的需求；再者，PLM不仅是一种技术，也是一种理念，对它的深入研究有利于从根本上发挥工业设计在产品创新中的地位。基于PLM的工业设计流程研究有利于缩短产品生命周期的时间，实现工业设计流程中的各部门对接，以此来提高市场竞争力。

参考文献：

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[2]刘国豪.基于并行工程的工业设计流程构建[J].装饰,2010,206(06):82-83.

[3]罗伯特.G.库伯.新产品开发流程管理:以市场为驱动[M].北京:电子工业出版社,2010:7-8.

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其一是海天草菇老抽的上色效果，炒菜前可能与别的老抽酱油区别不太大，但是爆炒之后，别的酱油炒的菜已经变黑变暗了，但是海天草菇老抽炒出的菜颜色依然色红润鲜亮，这倒底是为什么？

其二是太太乐鸡精的配方，盐的含量不低但并不感觉咸。大家可以检测一下这个品牌的鸡精产品盐的含量，烧菜你用同样的盐加进去，大多数的鸡精会感觉咸，但是太太乐的鸡精却不会，这倒底是为什么？

其三是东古腐乳的成本控制，这家由国营老厂转制的企业，腐乳产品的成本控制可能是全国做得最好的，东古可以用多数企业的制造成本进行销售还可以赚钱，这倒底是为什么？ 有很多的企业和个人，宣称已经发现超过上述企业的办法，将样品寄给我们，但是要么指标不符，要么不能规模化生产。

这是调味品行业的几大迷团，我想这篇文章发表之后，还会有更多的技术迷团反馈给我们，因此，调味品企业要走模仿的路，要取得量上大的增长，要走得远，活得久，是比较困难的，价格就是一个难以逾越的障碍。那么当子类产品存在行业技术标杆的障碍的时候，企业应该如何来应对？

其实，这些难以一时突破的技术障碍，就像当年二战时固若金汤的马其诺一样，你正面进攻，必死无疑，解决的办法是绕过去。

鸡精市场从一个每年以50%速度成长的子类，变成一个被外资企业控制全国战局的产业，真正的洗牌路用了不到8年的时间，中国本土鸡精企业，8年抗战，并没有胜利，取而代之的是，全国大势已去，缩成地方品牌。

在这样的背景下，食神骨味素的异军突起令人侧目。如同当年坚固的马其诺防线，并不需要去攻一样，食神骨味素绕过了鸡精调味品血肉横飞的红海，开辟了骨味肉味调味品的蓝海，产品一经面世，立即引起轰动；骨味素强调两大卖点，一是肉骨鲜香，滋味醇厚；二是补钙；卖点一巧妙地将自己和鸡精区格开来，开创一个新的品类，中国人喜欢吃肉骨头，食神骨味素强调通过先进的骨髓提取工艺制成能简单调味能使菜肴具有肉骨头的香味和滋味；卖点二利用饮食同源的理论，将“骨髓”“钙”“食补”紧紧结合在一起，言之成理，令人信服。

发展中的调味品企业，多数会寄希望快速跟进领先产品的办法，来迅速获得业绩增长，而实际上标杆企业，就像开车一样，别人的车开在前面，可以随时挡住你的前进。

很多的企业在跟进陶华碧老干妈的时候，就遇到这一问题，先是陶华碧在老干妈品牌上打下埋伏，等待各家企业把老干妈类产品炒得火热的时候，老干妈宣称，老干妈不是一个品类，而是一个品牌，别人都不能叫，一下子把别人的市场接收过来；其它企业，不得不改称油辣椒；老干妈的起家产品是风味豆豉，这个是老干妈等一批企业教育出来的市场，因此量是最大的，很多的企业为图简便，感觉得活得很好，不愿去做辛苦地的创新，但是从2005年开始，老干妈已经在悄悄地把风味豆豉产品变成甩给跟进者的手榴弹，标准产品从每瓶5.5元，在超市做4.8元特价，跟进企业以为只是做一段时间，起先没有在意，在这个期间，一些企业被迫跟进降价销售，但是，没有想到，老干妈的特价一做就是两年，此期间，油辣椒产业单位产品全线价格下降，直到2007年全行业原材料涨价，这时，跟进企业才回过神来，到原材料涨价的时候，老干妈的市场总量已经足以支撑不涨价，在原材料涨价期间，一大批跟进的企业选择了关门。在2005年，我们监控到陶华碧在卖场里面将主力产品风味豆豉做特价连续超过3个月的时候，已经引起极大关注，经过调查分析，发现陶华碧在降价销售的时候，把精力的重点放在推广鲜牛肉沫等其它重点产品上来，敏感地分析出，陶华碧在实施大胆的市场收复计划，及进帮助我们辅导的企业及时调整了产品战略，从而在行业洗牌过程中避免了损失。

上面讲了两个方面的问题，

一是当产业里面有技术领先的情况，

二是产业里面有行业领先者如何竞争的问题，都说明了创新的重要性，当然创新不是胡思乱想，最好是与熟悉调味品行业的专业策划机构共同开发产品。市场上其实有很多创新失败的例子，如“大骨酱油”“凉拌味精”“增香肉精”等，昙花一现，费时费力，还让企业走了弯路. 此外，包装创新也是一个迅速差异化的途径，调味品的包装形式，已经呈多样性变化，从最的630ml统一玻璃瓶，发展到海天开发500ml标准圆瓶，以加加为首的异形瓶，味高创导的PET瓶，还有袋装、铁罐装产品，调味品包装已经百花齐放，有一些企业已经不满意国内的包装形式，已经走出国门，到日本，台湾地区，欧美国家等寻找包装的灵感，如湖南一调味油企业的包装就借鉴日本一饮料包装，山东一调味品企业借用意大利油料包装，轻易吸引住国内消费者的眼球，在品牌夹缝中打开局面。

调味品经销商如何应对新一轮洗牌

调味品的经销渠道，正在静悄悄地发生着极大的改变，与前几轮拼资金，比实力的优胜劣汰不同，新的竞争已经不再是资金、客情、品牌方面的竞争，而更多的是经销商战略方面的竞争。

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中图分类号：TB472文献标识码： A

引言

机械设计的理论在人们长期的理论研究与工程实践中已经变得很成熟。特别是在满足机械运动特性要求和动力特性要求下设计理论已经很完善。从事机械设计的工程师通常对机械设计及工程设计实践有较高的水平，他们会利用先进的设计方法，如优化设计、CAD、有限元方法等，大大提高了机械设计的效率，所设计的产品的质量是良好的。

一、价值工程

价值工程，它是通过各相关领域的共同协作，以及对所针对研究对象的功能与成本费用进行全面系统地分析，不断地进行创新，目的旨在提高研究对象的价值的一种思想方法或者管理技术。

在价值工程中，价值 V ( Value)、功能 F ( Function)以及成本 C ( Cost )三者的概念分别是：

（一）功能（F）概念

产品的功能是指产品或者产品的作用能够满足人们某种需求的一种属性，它包括质和量的两个方面进行考量，其中质的考量主要是从功能的项目或内容的角度进行，而量的考量主要是从每种功能所能够满足人需求达到的程度来进行的。

（二）成本（C）概念

在价值工程中，它所研究的成本具体是指产品的全寿命周期的费用。至于全寿命周期则是指我们用户从购买产品的这一时刻开始，直到产品的寿命结束那一阶段的全部时间。而全寿命周期费用则是指在这一周期内，所有为实现产品功能而所花费的全部费用。其中，产品的全寿命周期是指产品从最初的产品设计、产品制造、产品销售、产品使用、产品维修到产品报废的整个生命周期。

（三）价值（V）概念

至于价值工程中的价值概念，它是描述产品功能的实现程度与产品全寿命周期费用之间比例关系的量值，是功能与成本的直接综合反映。通常，按价值工程分析，认为如果是按照用户的需求，能够以最低的全寿命周期费用实现产品的必要功能，则认为产品的价值最大。

二、机械设计与产品价值

（一）产品设计决定产品价值

产品设计决定产品价值。在产品设计生产阶段，设计师便要了解用户的需求、确定产品的功能、设计产品的形态、选择产品的材质，所以产品的价值在这个阶段便已经确定，好的产品设计不但能更好地满足用户的需求，也能带来良好的经济效益。

（二）价值分析促进产品改进

价值分析不是单纯的降低成本，而是找到产品功能与成本的平衡点，为企业寻求更长远的经济利益，使产品设计得到重视。随首人们自我意识的增强和消费观念的日趋成熟，“华而不实”、"不好看”的产品渐渐被人们所抛弃，取而代之的是形式与技术完美结合的产品。所谓“形式”是指情感、人机、美学等感觉因素的合理结合并赋予产品的物质呈现形式;而“技术”而是指技术与工艺赋予产品应有的功能，两者之间的相互统一才是消费者理想中的产品状态。当一件产品的形态与技术出现不平衡时，则要通过价值分析对其进行再设计以保证两者之前的平衡。

三、机械产品方案设计原理

（一）总体布局设计

机械产品的总体布局要求布局设计需要有全局的观点，不仅要从机械产品本身的的调度出发，还要考虑到整个产品的人-机关系、环境条件等各项因素在内的综合影响。同时，还需要按照简单、合理、经济等几项原则，具体地来确定产品中各零部件之间的空间位置关系，包括相对位置关系和相对运动关系。此外，总体布局设计还应努力达到以下几个目标：功能表达的合理性、结构的紧凑性、比例的协调性、经济实用等一系列要求。

（二）人机系统设计

机械产品在生产运行过程中，还是需要人的操作和控制，即使是高度自动化的设备在某些时候也是离不开操作人员的操控。因此，研究人机系统的设计是产品设计必不可少的一项任务。 人机系统的设计要求产品的技术参数以及结构需要与人的生理以及心理的习惯相适应，两者关系协调得好，则认为产品是人性化设计的。而且，人机系统的设计的主要目的是为了使得操作更加顺畅、有效以及简单，尽可能减少操作人员操作的复杂性；同时，产品的设计还须要尽可能地减少操作人员在视觉、记忆和逻辑思维等方面的难度，降低操作的错误机率，使得操作人员能够在较短的时间内，达到对产品设备进行熟练的操作的技能水平。与此同时，在设计中也需要考虑人体作业空间的设计等等。

（三）机械环境系统设计

由于我们的机械产品始终是处在外界的环境中的，所以外界环境的好坏对机械产品工作时候的性能、运行的稳定性等一些指标还会有一定的影响。当然，产品设备的运行也可能会对周围的环境产生一定的影响，因此，机械产品与所处的外界环境之间是相互影响的。所以，在进行产品设计的时候，我们还需要考虑机械产品运作时候可能对环境产生的污染，做到尽可能保护环境。

四、基于价值工程的机械产品设计方案评价的研究

（一）选择对象

本文讨论的是南方水田作业的全喂入履带式联合收割机，它是能同时完成收割、输送、脱粒、清选、装袋等联合作业的机械。收割机结构复杂，组成零部件繁多，机器主要由履带行走底盘、割台、中间输送装置、脱粒清选装置、动力系统、液压系统、电气系统及操纵系统等组成，见图 1

图 1 全喂入履带式联合收割机示意图

（二）情报收集

1.用户调查 通过现场访问一些老用户和潜在的用户，选择用户比较关注的方面或潜在的需求进行摸底调查：如期望的功能和理想价格等。

2.同行厂家调查 同类企业的产品覆盖范围、成本、利润情况，市场占有率、产品特色等。

3.外部情况 了解国家相关政策，产品推荐发展方向，配套技术的发展情况等；国外收割机技术的发展方向等。

（三）产品设计方案评价

第一种方案：产品底盘由机械变速改为液压无级变速，液压伺服转向，前进和后退只需拉动主变速杆无需换挡，实现无级变速行走，减轻操作者的工作强度，同时作业效率提高 10%左右，由于采用无级变速整机成本增加约 6000 元。没有解决对作物品种的适应性问题。

第二种方案：采用液压无级变速带来的效率和成本提高基本同第一种方案。采用双横置脱粒滚筒，一定程度上能提高机器对作物品种的适应性，但由于结构原因也不能彻底解决，同时由于流程变化机器需要的功率增大，发动机需要重新选型，综合整机成本需要增加 8000 元左右，受机构宽度和重心影响，该机型以后扩展的潜力不大。

第三种方案：采用液压无级变速带来的效率和成本提高基本同第一种方案。采用纵置脱粒滚筒，大大提高机器对作物品种的适应性，由于流程结构变化，综合整机成本也是需要增加 8000 元左右。该机型最大的优势是结构合理，滚筒沿振动筛长度方向布置，在该机型的基础上扩展的空间很大。

通过产品价值指数的分析可以看出，第三种方案的价值指数最高，综合其它各个方面综合评价，结合自身的设计、制造水平，经过可行性论证，2011 年公司决定以第三种方案为基础开发纵置脱粒装置的收割机。

结束语

价值工程的成功应用，使我们认识到价值工程是一种确保功能、提高价值降低成本的行之有效的科学方法。争的严峻，各个生产部门都对机械产品和技术装备提出了日益增长的需求。这些都要求现代机械设计与价值工程的密切结合，真正做到人无我有，人有我多，人多我优，人优我廉，人廉我周，人周我新。设计出大量切合生产实际、品种齐全、高质量、高性能、多功能的现代化产品，以满足我国经济建设和国际市场的需要。

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工业工程是目前世界上被大家认可的可以有效地提高生产效率和经济效益的把生产技术与科学管理有效地结合起来的一门相对边缘的学科。它涵盖了管理工程、制造工程和系统工程的相关内容。伴随着世界现代工业的飞速发展，工业工程专业的课程体系也得到了不断的完善，所含内容逐渐丰富。但随着学科的不断扩充，教学内容越来越广泛，工业工程专业高速发展带来的弊端也日益凸显，尤其突出的就是实践环节薄弱，实际经验不足。这些弊端不能仅从高校单方面的角度来解决，而应该联合企业共同探求实际可行的方案。

1 工业工程专业培养目标

工业工程专业以制造业为对象、制造业信息化为背景，培养具备综合应用现代制造工程、现代管理理论、信息技术应用和系统工程方法的知识、素质和能力，培养适应现代企业对生产管理和信息化建设需求，富有责任心、主动性和创造力的，知识面宽、适应能力和沟通能力强，具有解决制造领域复杂问题能力的、既懂技术又会管理的高层次复合型人才。工业工程专业的学生首先应具有较扎实的自然科学基础，以及较好的人文、艺术和社会科学基础，而在素质和技能方面，应具备基本的工程素质，能够看懂工程图纸，并运用机械工程的基本理论和方法解决简单产品的设计、工艺问题。另外，还应掌握包含在工业工程学科里面必需的系统工程、制造工程和管理工程等学科的基础理论和基本技能。在具体实施企业方案时，应能够灵活应用工业工程专业的基本理论和方法，解决企业在生产、物流和仓储管理的实际问题。

2 《产品结构设计》的课程设置规划

本课程作为工业工程专业的一门实践性强的专业核心课程，其主要任务是学习产品功能的设定、常用材料的种类和特性以及加工工艺、产品结构设计的原则以及与产品造型有关的通用结构设计知识，使学生掌握与产品设计相关的基本知识，具有产品结构设计的基本技能，能够完成简单产品设计中从功能定义到材料选择以及最终的结构设计。

2.1 本课程的知识模块包括：①产品材料与表面处理工艺常识；②塑料件结构设计的基本原则；③钣金类产品结构设计基本原则；④模具基础知识；⑤产品结构布局设计；⑥产品典型结构。其目的是使学生掌握结构设计的基础知识，培养学生的三维空间想象能力，在实际应用中培养学生的新产品开发以及应用计算机绘图的能力。

2.2 课程的重点内容包括：①常用塑胶材料基本知识；②常用金属材料基本知识；③常用表面处理知识；④产品结构设计总原则；⑤产品结构关系分析与结构绘图的基本要求。

3 《产品结构设计》课程的教学思路

3.1 选用教材。目前还没有适合工业工程专业使用的《产品结构设计》教材，所以国内普遍做法是选用产品结构设计方面教材，暂定的教材是黎恢来编写的《产品结构设计实例教程》。该教材将作者十几年的产品结构设计经验总结而成，系统、精细、全面地介绍了产品结构设计知识及设计全过程，明确了产品结构设计的概念和岗位职责，并通过讲解一款电子产品的全套产品结构设计的整个过程，帮助学生融会贯通，更加高效地学习和掌握实用技巧。

3.2 教学内容。依据工业工程专业的整体人才培养方案和教学大纲的具体要求，将《产品结构设计》分为六大模块，每个模块里面包括若干的章节，各章节之间既自成体系，又互相有衔接，条理清晰，通俗易懂。①“产品材料与表面处理工艺常识”模块，主要介绍注塑工艺理论、常用塑胶材料和金属材料基本知识，以及注塑件、钣金件表面处理方法。塑胶的定义及分类方面，介绍ABS、PS、PP、PVC等的应用范围、注塑模工艺条件和化学和物理特性，重点是使学生了解注塑件的常见问题分析及解决，比如缩水、飞边、熔接痕、顶白、塑胶变形等。金属材料方面，介绍一些金属的特性和应用范围，比如不锈钢、铝、铜、镍和锌合金。常用表面处理知识方面，主要涉及塑料二次加工的基本知识，学生需要了解丝印、移印、烫印、超声波焊接、喷涂、电镀和模内覆膜等表面处理工艺。②“塑料件结构设计规范”模块，重点介绍塑料件在设计和修改阶段需掌握的通用设计规范，比如塑料件的料厚、脱模斜度、圆角设计，能够分析塑料件的加强筋、孔、支撑面的使用范围。在细节部分，应了解塑料件文字、图案、螺纹和嵌件设计。③“钣金件结构设计规范”模块，介绍钣金类产品设计的工艺要求，包括冲裁、折弯、拉伸、成形工艺，并且让学生了解压铸类产品结构设计的工艺要求。在此模块的教学中，应引入企业实际产品案例进行讲解，以便于学生更好地掌握钣金件的设计规范。④“塑料模和钣金模基础知识”模块，介绍塑料模和钣金模的基本类型及典型结构，包括模具概述，模具的分类、注塑机介绍等，重点讲解的是注塑模结构里面的浇注系统、顶出系统、排气系统和行位与斜顶，以及二板模和三板模之间的区别和应用，以“实用、够用”为度，学生只需了解典型的模具结构，不需要进行后期的模具设计。⑤“产品结构布局设计”模块，主要介绍壳体形状结构、密封结构、卡扣结构、螺钉柱结构、螺纹连接结构和嵌件连接结构等知识，以及各个特征的定义、作用和设计原则，特别是特征在使用时的相互配合关系。拓展知识方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通过孔设计规则，以及模具设计与产品结构设计之间的联系。⑥“典型产品结构”模块，重点介绍目前国内普遍使用的三大产品（电子产品、家电产品和电动产品）的典型结构设计知识。每类产品选取一款经典的已批量的产品作为蓝本，深入解剖结构知识在产品设计的运用。比如电子产品选手机为代表产品，讲解手机产品各零部件的结构、前壳与底壳的止口设计、LCD屏限位结构设计和电池固定结构设计，以及内藏摄像头结构设计。家电产品则以电吹风为例，学生要掌握电吹风的功能、材料、结构工艺性等，了解CAD软件在电吹风设计中的应用，能对产品塑料件进行结构分析。在此过程中，还要掌握项目管理方面的知识。

3.3 教学方法。在教学中，提倡基于工作过程为导向的项目化教学，理论教学与实践练习相结合，增加实践课时的比例，培养产品设计的实践能力。教师引导学生建立实用合理的知识结构，强化学生的自觉体验和掌握知识的迁移能力，淡化理论和实践的界限。在基础知识够用的前提下，采用任务驱动教学法、项目教学法，通过在具备多媒体教学设施的校内实训基地开展新产品和新工艺的开发工作，使学生体会具体产品的外观造型和结构设计过程，提高学生的综合应用能力和实际应用能力。

4 《产品结构设计》在工业工程专业总体实训的具体应用

在面向制造业的工业工程专业总体实训里，结合各校的实际情况，以典型产品的流水线装配设计为主体，总体实训内容分为五个阶段：前期的准备环节、产品设计与组装环节、生产线装配改善环节、三维系统模拟环节、总结交流环节。在这些实训中，可以实现“教-学-做”一体化的行动教学，让理论和实践紧密结合，从而使学生在知识和技能上达到双重提高；另一方面，可以锻炼学生的综合专业知识运用能力，提高团队协作能力，也有利于提升学生的实际动手能力，更好地让学生参与企业模拟项目，融入企业生产实践。在产品设计与组装环节，教师把学生分成六人左右的项目组，根据企业的某一个典型产品布置项目任务书。学生综合考量校内实训基地的实际条件和设备，运用产品结构设计的知识，共同完成项目。在此过程中，教师可以对新产品提出具体的要求，比如产品的结构尺寸不能过大，必须与生产线相匹配；结合人因工程学，运用动作分析和双手操作分析，在工艺上要符合车间的零部件装配顺序，有利于工序和工位的确定；新产品各零部件的装配要牢固可靠，可以满足多次拆卸而不容易损坏；产品的价格应合理，要用最少的成本做出符合客户要求的产品；考虑试验的可行性和零部件的可修改性。

参考文献：

[1]郭艳丽，李亨英，柴春锋.适应社会需求，提高IE人才实践创新能力的因素分析[J].高教论坛，2011（9）.

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[3]光昕，李沁.高职工业工程专业教育教学探索[J].中国成人教育，2009（23）.

[4]赵涛，路琨.我国工业工程学科的发展研究[J].高等工程教育研究，2003（2）.

[5]陆刚，孙宇博，卢明银，韩可琦.工业工程本科毕业设计与创新型人才培养[J].工业工程，2010（2）.

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工程机械产品的设计，是工程机械产品在生产过程中一个非常重要的环节。工程机械产品设计中的传统设计方法，已经无法满足工程机械在发展中的需求，不能适应工程机械市场的变化，现代设计方法在工程机械产品设计中的应用，有效的解决了传统设计方法应用于工程机械产品设计中存在的问题，提高了工程机械产品设计的水平与质量。

1.现代设计方法的概述

随着我国科学技术的深入发展，计算机技术在我国各个行业中的应用非常广泛，现代设计方法这一门新兴的学科应用而生，它是一个决策、寻优、综合的过程，以对产品进行设计为总的方向，主要的内容有：虚拟设计、相似性设计、三次设计、反求工程设计、价值工程、疲劳设计、人机工程、人工神经元计算方法、工业艺术造型设计、计算机辅助设计、动态仿真设计、有限元分析、优化设计、模块设计、可靠性设计等。工程机械产品在设计过程中应用现代设计方法的时候，通常都是利用计算机进行相关设计中的计算、分析以及决策。

现代设计方法具有以下几个特点：

1、现代设计方法在设计理论中进行了延伸，设计思维的出现了变化，设计的范畴也得到了有效的扩展。

2、现代设计方法中，综合了多元化的设计理论、设计方法、设计技术。

3、现代设计方法中，设计手段逐渐的虚拟化、并行化、计算机化、自动化、精确化、智能化。

2.现代设计方法在工程机械产品设计中的应用步骤

工程机械产品在设计过程中，对于现代设计方法的应用，必须经过几个的阶段，以下几个阶段是现代设计方法在工程机械产品设计中的应用步骤。

1、三维实体造型

工程机械产品设计中，应用现代设计方法完成全部阶段的前期，必须要完成工程机械产品设计中的原方案，这样能够有效的确定工程机械产品中所有零部件的结构与形状。在这一基础之上，利用三维实体造型软件对工程机械产品中零件的三维模型进行构建，构建出来的零件三维模型能够有效的将设计人员的思想展现出来，还要对工程机械产品采取针对性的力学实验研究，对工程机械产品中每一个零件的所具备的力学特性进行确定。

2、有限元结构分析

工程机械产品的三维实体造型构建好之后，要对工程机械产品中每一个零部件的应变性能与动态性能进行分析，如果分析出来的结果无法满足相关规定中对于零部件的标准与要求，就必须修改零部件的三维实体造型。工程机械产品设计中的有限元结构分析这一阶段，主要的作用就是提升工程机械产品在设计过程中的精确度，防止工程机械产量的设计出现问题。

3、优化设计

在对同一类型的工程机械产品进行生产的过程中，可以采取很多种设计方案对工程机械产品进行设计，不同的设计方案在工程机械产品设计中资源消耗的程度也不相同，所以必须对工程机械产品设计中的设计方案进行优化设计，选择最合理的设计方案，节省工程机械产品在设计中所花费的时间与资金成本，同时确保优良的设计效果。

4、动态仿真设计

在工程机械产品的设计中，一直使用动态设计或者是静态设计，都会在一定程度上增大工程机械产品设计实验的风险，这一形势下的设计成本也相对的比较高。动态仿真设计利用计算机网络技术，对工程机械产品中的结构在各种情况下所能够承受的负载，随着时间变化而变化的这一种情况进行模拟，还对工程机械产品中的位移、速度等一系列事项，采取幅域、时域的统计分析方式。所以，工程机械产品在设计过程中，对于动态仿真设计的应用非常重要。

5、零部件的详细设计

工程机械产品设计在经过上述四个阶段之后，工程机械产品的三维实体模型已经基本上完成了，下一个阶段的主要工作就是利用已经完成的三维实体模型，对其进行二维工程图设计，然后完成工程机械产品设计中的整体设计图。工程机械产品中的每一个零部件都非常的重要，任何一个零部件在设计环节中出现问题，都会导致工程机械产品出现相应的问题，所以在完成三维实体模型之后还要对工程机械产品中的零部件进行详细的设计，确保每一个零部件的设计质量，这对于工程机械产品的运用有着十分重要的作用。

3.现代设计方法在工程机械产品结构强度进行设计时的应用

1、强度的计算

以某一个工程机械车架为例子，车架中的钢板材料为9Cr最佳，许用应力为180MPa，车架材料所能承受的负载极限是340MPa，安全系数则为1.9，在这一条件之下，计算截面如图1所示。

然后进行应力的计算，计算出来的结果，如表1所示。

根据表一中的信息数据，可以推断出工程机械车架中的架高应力区，处于I-I、II-II、III-III这三个位置的截面处，但是一些主要荷载力都作用于这三个位置的截面处，这就造成I-I、II-II、III-III截面处发生应力集中的现象，导致这三个位置的截面处存在的应力最高，三个截面处的强度却降低了。由此可知，选择的工程机械材料中的许用应力值要高于最高截面处的应力，所以应该加强工程机械车架中外侧的板铰，对于车架其他部位硬度的设计，应该适当的为较低。

结语：

现代设计方法在工程机械产品设计中的有效应用，有利于工程机械产品在设计过程中保持精确性、安全性、稳定性，解决了传统设计方法在工程机械产品设计的应用中存在的一些问题，对于工程机械产品的设计有着十分重要的意义。

参考文献：

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一、课程设计思路

《产品的生产工艺》课程是机械类专业的一门综合实践课程，其依据专业人才培养目标，以目标中工艺员及其面向的职业岗位群为培养方向，重点培养和训练学生运用计算机辅助手段，制定机械加工工艺方案及解决现场常见的工艺问题的能力而设计的。

课程应以社会人才需求为前提。关注学生的已有知识、技能和经验，把学生原有的知识、技能和经验作为新知识、技能和经验的派生点，引导学生从原有的知识、技能和经验中，派生新知识、技能和经验。所以课程设计应以学生为中心，从学生的实际出发，强调学生的自主学习、自我构建。教师在进行教学设计时把可资利用的教学资源如人、机、料、法、环等要素当作一个有机的整体来考虑，以达到教学效果的最优化。

学生通过对《产品的生产工艺》课程的学习，能够清楚了解工艺员的工作流程，通过教学设计训练学生能利用已有学习成果分析问题、未能解决的问题如何利用资源来自主学习，合理承担风险，择优做出决策；训练学生完整、准确的获取工作信息，综合运用CAD/CAPP/CAM/PPS等辅助制造手段，能够根据资源状况进行产品的可制造性评估，合理利用零件模型的工艺数据，训练学生分析零件的机械加工工艺方案，工装夹、辅具的合理运用及简单设计，能够利用计算机软件编制复杂零件的加工程序；训练学生编制工作计划和进行生产调度，能在兼顾成本的基础上“外协” 加工，具备安全作业管理能力；一定的生产组织协调能力，对产品的综合检验并能够评定检测结果及规范填写过程记录，制定改进措施。通过角色竞赛培养学生的表达能力（能用书面和口头形式，有条理地表达较复杂事物）和积极的人生态度。通过导向性的教学设计培养学生自我学习能力，创新能力。在团队合作中培养学生容忍、沟通、果断、协调、分析、判断、决策、归纳、批评与接受批评、心里承受能力。在自主工作性学习中培养学生认真负责的精神，强烈的事业心和浓厚的工作兴趣，社会的适应性，行为的规范性。

二、课程设计实践

通过对工艺员工作岗位的实际工作过程的分析和归纳，形成工艺员典型工作过程。将工作对象产品（零、部件）、工具（CAD/CAPP/CAM软件）、方法（工艺策划、零部件编程、生产过程控制）、工作要求（遵循工作规范与技术标准）等要素融入课程学习与工作的全过程。选择同一范畴的产品（部件）为载体，形成学习领域。

在基于工作过程设计教学项目中，学习内容遵循基本的工作行为过程结构――资讯、计划、决策、实施、检查和评价，学生通过六步法的训练，学到了普适性的工作思路，随着学习的深入,能够从非独立到独立的完成的工作任务，提高了学生的职业适应能力，新技术的应用与基础技术的有机衔接。机械产品的设计、研发、分析与数控加工自动编程等。产品结构信息的表达由原来的二维图纸拓展到三维实体，但三维造型仍不能取代二维图纸，因此，课程所培养的产品表达能力――产品二维图样、产品的三维造型应并重，我们在每个学习情景中将产品图样识读、工艺策划、过程控制有机串联，按认知规律选择合适工作载体进行循环训练，实现学生技术能力的拓展和迁移。

注重课程内容的“开放性”设计：课程在CAD/CAM软件选择、配合部位干涉处理、编程方法等环节，用任务驱动、问题引导的教学方法，让学生自主选择使用工具和解决方案，可产生多个有价值的结果，用虚拟工资考核贯穿过程，使过程考核真实、准确、开放、易操作。

在学习中用流程图引导学生按其环节和步骤进行学习型工作。每个环节和步骤给出了可以利用的资源和应输出的资源。通过“经济效益定额表”可以知道你利用的资源的成本，通过过程记录、统计、公示，使学习方法、学习效果、学习成本信息共享。学习项目中的载体是以学习团队为单位合作完成的，团队组建用随机的方法完成，便于训练学生适应不同环境和与人交往，六个人一组，竞争六个角色：既工艺员、编程员；调动/采购/外协员；装配/检查员、过程控制。三个项目每个人轮换一次。虽然一个团队的利益是关联的，但角色的效益根据责任不同是有区别的，这种区别体现在经济效益定额考核系数上，承担的工作（学习）任务重（难）系数高，但完成的质量差或付出的成本高被扣除的系数也高，这样更能关注到学生个体的差异。同时每个环节和步骤规定了可量化考核的成果，但成果的表现形式不固定，鼓励学生自主、创新。过程考核以虚拟工资形式再现，激发学生主动、高效学习的热情，培养学生企业素养和成本、效益概念。在完成工作的同时训练学生的职业能力。

在教学方法上，采取任务驱动、问题引导、角色扮演、团队协作、特色PK、虚拟工资考核及等教学法，引导学生积极思考、乐于实践，提高教、学效果。

1．任务驱动:将工艺员工作过程涉及的专业技能设计到三个学习项目的载体中。通过任务导入教学，学生在完成任务时要运用已经学到的技能和方法来学习新的知识和技能才能完成任务。

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1、环保型材料的利用

1）尽量采用能再生利用的材料和资源

在各系统及部件设计中所选用的材料尽量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用过程中对环境无害的材料，特别是结构件的设计应尽可能采用比较容易装配和分解的大模块化结构和无毒材料，提高工程机械材料的再生率。

2）长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则

通常来说，延长产品寿命就等于减少了机械的生产量和降低其报废量，降低产品能耗可减少对环境的污染，而减轻产品重量即可减少材料和资源的消耗。要从减少环境负荷的角度尽可以考虑各系列产品同类零部件的互换性和通用性。为此应在保持主机各项性能参数前提下，尽量减少主机和附属作业装置或机具的体积和重量，提高动力传动系统零部件的强度和耐久性能，实现液压系统的轻量化和高效率。

3）尽量采用低环境负荷材料

工程机械零部件设计中应尽可能不使用氟利昂（空调）、含氯橡胶、树脂及石棉等有害材料。如装载机驾驶室和内饰上使用难以自然分解且对环境有害的工程塑料及其它一些非金属材料都加重了资源浪费和环境污染；在仪表、散热器及蓄能电池等采购生产中，应尽可能减少或替代铅的使用量。因此在主机设计中一些附属零部件选用新型环保型材料很重要。

4）废弃零部件处理的污染最小化及综合成本最优化

工程机械产品在设计初始阶段就要考虑报废件处理简单、费用低和污染小，零部件要解体方便、破碎容易，能焚烧处理或可作为燃料回收。

2、环保型工程机械产品设计

1）选用低公害发动机

发动机是工程机械所有系统中对环境影响最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪声、高效率的环保型水冷增压柴油机能大大降低对环境的负荷。目前欧美发达国家正在通过采用一系列新的技术手段、措施或应用新型的环保燃料来进一步降低排放、噪声等，努力适应第三次排放法规要求。

2）降低整机振动与噪声

减振与降噪应该是产品设计中最需关注的焦点问题。例如在装载机设计中，动力装置采用双向减振悬挂系统就能克服整机动力传动系统与车架之间的共振、噪声及对动力系统的疲劳破坏；后桥设计成中心摆动结构能使后桥摆动中心与动力输入中心重合，很好地减少附加力矩对传动系统不停冲击所产生的振动与噪音，避免在崎岖不平道路上整机各部件相互冲击所产生的噪声。除选择低噪声的发动机外，主机的结构布置或系统的结构设计也可以进行某些针对性的改进。如冷却风扇可不再由发动机直接驱动，而可单独由液压马达带动，这便于将风扇与发动机隔开并将整个发动机密封起来，从而使噪声不能通过风扇出风口传到外部，降低噪声对环境的影响；通过优化液压管路排列来降低液压油泵振动、阀节流和油管振动产生的噪声；可在机罩等覆盖件处设计粘贴吸音隔音材料；可设计全密封整体式驾驶室，密封减震，隔音降噪，真正体现“以人为本”的设计宗旨。

3）液压系统的清洁和防渗漏

保持传动液压油的清洁度对工程机械的液压传动非常重要，因此精心设计工程机械液压系统（如采用高效高精度过滤装置）十分必要，这样就可去除油液中微尘垃圾、机械磨损物等杂质，减少液压元件故障与磨损、延长常用液压元件的使用寿命，降低液压油的更换频率；同时可有效避免液压油在工作中温度升得过高过快，延长换油间隔时间，减少对周边作业环境的污染。另外通过采用增压液压油箱，可改善泵的吸油效果从而延长其使用寿命，并且能很好地防止外界灰尘和水分进入油箱，提高整个液压系统的清洁度。液压系统的渗漏对周围环境的污染是目前部分工程机械产品中普遍存在的，液压管路采用耐腐蚀、防老化、具备优良密封性能的进口优质胶管很有必要；为了减少损坏软管的废弃量，设计时应在可能的条件下尽量使用硬管；对设计过程中只能采用软管并且容易破裂时油液流出而污染环境。

4）系统高效节能的设计

工程机械的高效节能也是环境保护的重要一环，减少能源消耗即意味着减少对环境的污染。故选用电控高性能长寿命节能型发动机是研制环保型机械最基本的一环；另外在设计时采用双泵分合流技术、液压负荷传感技术、静液驱动技术等都可达到节能降耗的目的。

3、工程机械产品人性化的设计

1）环保安全关怀型驾驶室的设计

如采用防紫外线辐射玻璃的全密封整体式、经减震降噪处理的“安全环保型”驾驶室，室内配置无氟环保型冷暖空调，并设计FOPS及POPS驾驶室以确保驾驶员的安全；充分运用人机工程学设计原理，如司机座椅可全方位调节、功能集成的单操纵手柄、可调式转向驱动器、全自动换挡装置、电子监控与故障自诊断系统，再辅以合理美观的颜色搭配，可大大改善司机的工作环境，缓解疲劳，提高作业效率。

2）自动加脂装置或集中系统的配置

传统的手动加注脂费时费力，而且通常有多余的油液溢出来污染周边环境。因此研制环保型工程机械就能自动定时加注脂的设备，如集中系统就能自动定时给各铰销加注黄油，其加油量经过仔细计算后设定，可很好地保证各销轴得到足够的而又没有多余的油溢出，既环保又方便。另外对于小型机械，鉴于降低设计成本，可采用密封的销轴或使用新型材料的特殊轴套、或设计二级防尘结构等防止外部异物的进入和内部油脂的排出，从而延长加注油的间隔，减少对环境的污染。

3）外观美学设计

传统的工程机械产品一直是外形粗放、笨重的形象，环保型产品更应注重外观美学和车身的流线型设计，达到机器的环境的谐和，给人以视觉上的美感。如发动机机罩就可进行造型别致美观的流线型设计，整机的标识标牌应精心布置、设计，良好地体现环保特色。

4）人性化设计

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随着社会经济的发展，机械工业是国民经济发展的主要产业，为各个行业提供了发展所需要的技术装备，目前我国的基础建设力度不断加大，对工程机械产品的数量和质量都有了更高的要求，尤其是对节能环保的要求非常高，工程机械对资源的消耗及污染物的排放对环境产生着巨大的影响，如何在工程机械产品设计中高效的利用能源、资源，对环境进行保护，是我国机械工业在发展中所面临的新问题。因此，对于工程机械产品设计中的环保与节能问题，是机械工业发展中应该重视的问题。

1 工程机械产品设计中的节能环保

机械产品在设计的过程中，发动机应该选择低公害的产品，这是首先要考虑的问题。当前，世界上一些发达国家对污染物排放已经有了新的法律规范，对发动机污染物的排放主要通过新型无污染燃料的使用及新的技术手段等方式来解决。其次，降低产品整体噪声及振动。工程机械产品设计过程中的降噪与减震是难点和重点问题，在设计中如何贯穿以人为本的理念，就需要设计人员具备开阔的和创新的思维。例如，在发动机各部分构件中，噪声的主要来源是发动机进气和排气噪声，对于这两部分噪声的抑制主要通过高性能空气滤清器及排气消声器来完成，确保发动机稳定的运行。德国DEUTZ公司在发动机进、排气系统中流阻特性及消声特性较好，所以发动机的整体噪声要比国内发动机的噪声低很多。第三，液压系统防渗漏及清洁。系统中的颗粒污染物是导致液压系统故障的最主要原因，常常导致系统滞环增大、控制失灵及响应缓慢等问题，严重的可能引发灾难事故，所以，液压油的清洁工作非常重要。在设计过滤器时，应该考虑安装形式、过滤材料及过滤比几个方面，可以将液压油中的杂质去除，减少对元器件的磨损及故障的发生，延长设备的使用寿命，也有效的防止了对周围环境的破坏。第四，系统高效节能设计。国内厂家通常为了满足施工现场负载的变化，发动机一般运行设定为最大功率模式，尽管可以满足不同的工况，但是由于发动机转速一直都比较高，需要消耗大量的燃油。因此，动态节能模式的发动机运行状态，能够根据负载的不同，调节油耗，有效的节约了能源，此外在冷却系统节能、节能液压等新技术的开发及使用，都最大限度的降低了能源的消耗，节约了能源，保护了环境。

2 环保材料的应用

环保型材料在工程机械产品设计中的应用，能够达到保护环境、节约能源的目的。首先，材料及资源的选择尽量为可再生利用的，在产品加工中，对这些材料和资源尽可能进行回收利用；在结构设计时，斤两使用容易分解和装配的材料，有效的提高材料的再生利用率。其次，在环保型材料的选择时，必须要遵循低能耗、寿命长、负荷低的原则。站在环境保护的角度来考虑各产品及零部件的通用性和互换性。因此，要在确保主机性能的基础上，降低主机装置的重量与体积，提高零部件的耐久性和强度，保证液压系统的高效率。最后，选择低环境负荷材料。在工程机械零部件的设计过程中，一些含有有害物质的材料尽量不要选择，如树脂、石棉、氟利昂及含氯橡胶等材料，都含有有害物质或者对环境会带来危害。

3 工程机械产品的人性化设计

人性化设计在工程机械产品设计中所占的比重也越来越大，由于人性化设计对于产品的舒适性和安全性都有很大程度的提高，并且操作人员在操作的过程中，可以达到灵活操作和愉悦的目的，不会影响工作质量，相反还能提高工作效率，因此也是节能环保问题中应该重点考虑的内容。

近些年，工程机械人性化设计在我国有了很大的发展，首先，驾驶室设计方面取得了突破性进展，例如在座椅上设计出加热空气悬浮座椅，能够全方位进行调节，天窗设计为防紫外线辐射的透明玻璃天窗，手柄设计集成了多项功能，全自动换挡装置，可调式转向驱动器，电子装置及故障自诊断系统等，搭配美观的色彩，对司机的工作环境是极大的改善，有效的环节了司机的疲劳，使工作效率得到提高。

其次，集中系统与自动加脂装置的配置也有了更高的要求。以往的加脂方式为手动方式，耗费大量的时间和力气，如果所添加的油脂过多，就会溢出来，对周围的环境造成危害。现阶段，工程机械的环保要求及性能都有了提升，不同形式的自动定时设备也都得到使用，例如液控随动式油脂泵，不但能够定时给油，还能有效的提升的效果，在降低油脂消耗的基础上，提高了环保性能。

第三，外观设计的美学考虑。工程机械产品的外观基本上都是保持者笨重的形态，而新型环保节能产品对外观的样式则比较重视，主要是为了使机器与环境协调，在视觉上给人以美感，这样机械操作者会更愿意去操作。例如，给汽车驾驶室配备曲线玻璃罩，其几何形态与车体的几何形态相匹配，外观造型赏心悦目。

最后，系统的舒适性与可靠性设计。从工程机械技术的发展趋势来看，电子化的控制技术成为发展的必然路径，在控制方面中引入计算机控制技术能够使机械产品保持在良好的工作状态中，并且能够实现自动诊断功能，有效的降低了发动机的燃油消耗，也使得机械的可靠性和舒适性保持在较高的水平，操作方面也比较简单、方便。

4 结束语

通过上文分析可以看出，节能环保型的工程机械是发展的趋势，因此应该把握这一发展先机，从源头上开始注重节能环保设计，才能有效的推动整个工程机械产品设计行业的发展。节能环保工程机械产品的应用，不但能提高机械产品的经济效益，还能获取更多的社会效益和环境效益。

参考文献：

[1]吴景鑫.环保节能工程机械产品设计与趋势[J].科学与财富，2012（3）.

[2]何万亮.环保节能工程机械产品设计与发展趋势[J].中国新技术新产品，2011（2）.