现代机械制造工程(第二章)13572.pptx

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1、第二章 现代设计技术2新产品开发的重要意义新产品开发的重要意义u产品是企业的生命线u产品满足消费者的需求，是社会繁荣的标志u产品是社会制造技术水平的体现u产品也是技术发展的推动力u新产品采用新技术原理、新设计构思研制生产的全新型产品，或应用新技术原理、新设计构思，在结构、材质、工艺等任一方面比老产品有重大改进，显著提高了产品性能或扩大了使用功能的改进型产品。据据有有关关资资料料统统计计，产产品品设设计计成成本本约约占占产产品品成成本本的的1010，但但却却决决定定了了产产品品制制造造成成本本的的70%80%70%80%，在在产产品品质质量量事事故故中中，约约有有50%50%是是由由于于不不良良

2、设设计计所造成的。比如飞机水平尾翼的控制螺杆长期磨损失效导致的飞行事故所造成的。比如飞机水平尾翼的控制螺杆长期磨损失效导致的飞行事故。3新产品开发过程新产品开发过程u源于市场，归于市场u新产品开发过程涉及企业内部众多部门，不仅受到企业内部各种因素的影响，同时还要受到企业外部各种条件的制约。这些内部因素包括：企业本身的人员素质、管理水平、技术水平、经济实力等。外部条件包括：相关技术的现实发展水平，当时当地所能提供的技术手段(材料、元件、设备等)，以及国家的有关政策、法律等。u因此，新产品开发是一个技术科学、管理科学、人文科学的综合作用过程。立邦漆，中国盘龙柱事件“光脚岛”卖鞋4立邦公司广告宣传事

3、件立邦公司广告宣传事件5现代设计技术概述现代设计技术概述设计是人类高级而复杂的创造性思维活动，它是运用已有的知识和技术解决问题或创造出新事物以满足社会需要的一种技术活动，是创造人为事物的科学。现代设计技术是根据产品功能要求和市场竞争(时间、质量、价格等)的需要，应用现代技术和科学知识，经过设计人员创造性思维、规划和决策，制定可以用于制造的方案，并使方案付诸实施的技术。涉及范围相关支撑科学技术系统工程技术虚拟现实技术人工智能技术多媒体技术数据标准与接口技术数据库技术人机工程学设计方法学决策支持系统计算机网络技术6传统设计技术的继承和发展，多专业和多学科交叉，综合性技术。现代设计技术静态、经验、被

4、动、手工传统设计技术7主体技术基础技术支撑技术应用技术传统设计理论与方法各产品领域知识与技术计算机辅助设计技术现代设计方法学可信性设计技术设计试验技术相关学科与技术先进制造工艺材料科学自动化技术系统管理技术自然科学政治经济文化社会科学市场营销学.现代设计技术体系结构现代设计技术体系结构8现代设计技术体系结构现代设计技术体系结构u基础技术传传统统的的设设计计理理论论与与方方法法，特特别别是是运运动动学学、静静力力学学与与动动力力学学、材材料料力力学学、结结构构力力学学、热热力力学学、电电磁磁学学、工工程程数数学学的的基基本本原原理理与与方方法法。是是现现代代设设计计技技术术的的坚坚实实的的理理论

5、论基基础，是现代设计技术发展的源泉。础，是现代设计技术发展的源泉。u主体技术CADu支撑技术现代设计方法学 平平行行设设计计、系系统统设设计计、功功能能设设计计、模模块块化化设设计计、价价值值工工程程、质质量量功功能能配配制制、反反求求工工程程、绿色设计、模糊设计、面向对象的设计（绿色设计、模糊设计、面向对象的设计（DFXDFX），工业造型设计等。），工业造型设计等。可信性设计 主主要要包包括括：可可靠靠性性设设计计，安安全全性性设设计计、防防断断裂裂设设计计、疲疲劳劳设设计计、防防腐腐蚀蚀件件设设计计、减减摩摩和和耐耐磨磨损损设设计计、动动态态分分析析与与设设计计、健健壮壮设设计计、耐耐环环

6、境境设设计计、维维修修性性设设计计和和维维修修保保障障设设计计、人人机工程设计等。机工程设计等。设计试验技术 产品性能试验、可靠性试验、环保性能试验与控制、数字仿真试验和虚拟试验产品性能试验、可靠性试验、环保性能试验与控制、数字仿真试验和虚拟试验u应用技术针针对对实实用用目目的的解解决决各各类类具具体体产产品品设设计计领领域域的的技技术术，如如机机床床、汽汽车车、工工程程机机械械、精精密密机机械械的的现现代代设设计计内内容容，可可以以看看作作是是现现代代设设计计技技术术派派生生出出来来的的丰丰富富多多采采的的具具体体技技术群，促进了产品质量与性能的提高。术群，促进了产品质量与性能的提高。9方法

7、维产品规划方案设计技术设计施工设计分析综合评价决策时间维逻辑维可靠性设计优化设计 模块化设计 现代设计技术的三维特点10u产品规划-需求分析、市场预测、可行性分析、总体参数、制约条件和设计要求；u方案设计-功能原理设计，确定原理方案；u技术设计-将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构；u施工设计-指工程图绘制，工艺文件编写，说明书编写等。现代设计技术的时间维现代设计技术的时间维11分析-明确设计任务本质；综合-综合各种因素，探求解决方案；评价-对多种方案进行比较和评定，方案调整和改进；决策-确定最佳的设计方案现代设计技术的逻辑维现代设计技术的逻辑维现代设计技术的逻辑维现代设计技术

8、的逻辑维12现代设计技术发展趋势与未来现代设计技术发展趋势与未来核心因素质量、时间、成本（T,Q,C）1314现代设计技术发展趋势与未来现代设计技术发展趋势与未来设计过程数字化(CAD)并行设计集成地、平行地处理产品设计制造及其相关过程的系统方法。特征：信息资源共享，即时交互、协同。协同设计不同的设计人员之间，不同的设计组织之间，不同部门的工作人员之间，均可实现资源共享，实时交互，协同参与，合作设计。以提高设计效率，避免不必要的重复性工作。面向环境与生态的绿色设计绿色材料绿色能源绿色设计（可回收）绿色制造综合智能优化设计基于知识的人工智能建模和寻优引入新的数学方法和理论依托多媒体虚拟现实技术建

9、立人机一体化智能综合优化技术体系15CAD技术简介新产品设计要求概念设计产品模型描述分析计算和仿真设计结果 满意否？详细设计工程数据库产品数据模型图纸及有关文件CAPP、CAD图形终端及交互设备人机交互市场预测YNCAD技术流程图1需求分析2问题定义3综合设计4分析、优化5评价6表示7几何造型8工程分析1需求分析2问题定义3综合设计4分析、优化5评价6表示9产生设计结果并评价10自动绘图CAD系统的组成 实时输入输出装置实时输入输出装置 图形显示终端图形显示终端图形输入设备图形输入设备主主 机机 外外 存存 数据库数据库程序库程序库图形库图形库 输输 入入 设设 备备 数字终端数字终端数字终端

10、数字终端数字终端数字终端 外外 围围 设设 备备 硬拷贝硬拷贝装装 置置打印机打印机硬拷贝硬拷贝装装 置置磁带机磁带机磁带机磁带机纸纸 带带穿孔机穿孔机绘图机绘图机数控机床数控机床CAM20外存外存储储器器磁带磁盘优盘计计算机算机（主机）通通讯讯接口接口输输入入设备设备键盘、数字化仪、光笔、鼠标器图图形形显显示器示器设备设备字符终端图形显示器输输出出设备设备打印机自动绘图机21零件造型、产品装配产品渲染、动态显示、运动仿真工程分析，如有限元分析、优化设计、可靠性设计绘制工程图样、编制物料清单（BOM)计算机辅助设计的基本概念CADCAD技术主要功能技术主要功能22计算机的支持和参与 利用计算机

11、信息存储、逻辑推理、长时间重复工作、快速精确的计算等能力和特长，提高产品设计效率和质量；设计者的主导作用 计算机不可能完全取代人进行设计作业；主要辅助完成技术设计 不可能也没有必要涉及产品设计的所有环节。CAD技术特征20世纪50年代CAD技术的萌芽期1950：图形显示设备；1958：滚筒式绘图仪、平板绘图仪20世纪60年代CAD技术的成长期SketchPAD图形系统；CADAM、GRAPHIC1软件系统；60年代末美国安装的CAD工作站已达200多台套20世纪70年代CAD技术的发展期线框模型、曲面模型成熟；各种CAD功能模块基本形成20世纪80年代CAD技术的普及期PC微机、工作站CAD系

12、统得到广泛使用；实体建模成熟；1988年美国CAD系统达63000套20世纪90年代CAD技术集成化期计算机辅助设计技术的发展计算机辅助设计技术的发展计算机辅助设计技术的发展计算机辅助设计技术的发展24 线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表结构；表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构；实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信息，有 扫描表示法、边界表示法、构造实体几何法等结构形式；特征造型：以具有工程语义的各类特征来定义描述形体的方法，便于CAD/CAM技术的集成。计算机辅助设计的关键技术产品的造型建模技术产品的造型建模技术25单一数据库：与设计相关数据来自同一数据库，实现产品相关性

13、设计，提高设计质量，缩短开发周期。相关性设计：任何设计改动，都将及时反映到其它相关环节上。如：零件图-产品装配图-零件数控程序-二维工程图；左视图-主视图-俯视图-三维实体模型；单一数据库与相关性设计单一数据库与相关性设计NURBS（Non-Unifrom Rational B-Splines）可统一自由曲线/曲面和规则曲线/曲面的数学模型，简化系统结构，有利于曲线、曲面操作和修改。NURBSNURBS曲面造型技术曲面造型技术26CAD与CAX集成涉及建模技术、工程数据管理、数据交换接口等技术。包括如下集成：CAD/CAE/CAPP/CAM-工程设计领域集成；CAD/ERP-与管理系统集成；异

14、地、异构系统企业间CAD集成，如全球化设计、虚拟设计、虚拟制造及虚拟企业等。CADCAD与与CAXCAX集成技术集成技术目的：支持异构、跨平台的工作环境。如：IGES（InitialGraghicalExchangeSystem)原始图形交换标准；STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData)产品数据模型交换标准。标准化技术标准化技术 27计算机辅助产品的概念设计 难题：建模和推理计算机支持的协同设计 难题：信息实时可靠交换；异构环境下可靠运行；通讯方法与手段海量信息处理 存储、管理和检索技术 智能CAD技术：将人工智能技术与CAD技术融为一体，难

15、题：解决人类思维模型建立和表达 CAD与虚拟现实（VR）技术的集成 VR向设计者提供视觉、听觉、触觉等直观、自然、实时的感知，目前VR所需软硬件价格昂贵，技术开发难度大计算机安全 技术保密，防病毒感染计算机辅助设计的研究热点28优良性能设计基础技术u可靠性设计u系统动态设计u摩擦学设计u优化设计29可靠性设计可靠性设计u二次大战美国空军由于故障而损失飞机达21000架，比被击落的飞机多1.5倍。u可靠性是由美国航空部门提出，到了20世纪50年代电子产品平均使用失效率达到了11010-11012（1/h）水平。u60年代末建立了以强度应力为基础的机械产品可靠性模型。u目前，机械产品的可靠性设计已

16、趋成熟。大飞机安全吗？大飞机安全吗？大飞机安全吗？大飞机安全吗？u国产大飞机安全性能如何？经测算，人在各种最精密的仪器间工作出错的概率是10的-6次方，也就是每百万飞行小时会有一次人为失误，由于这个人为的失误，会酿成飞机的故障甚至灾难。uC919副总设计师黎先平介绍，在飞机制造环节，中国商飞的要求比这个数更苛刻。u在关键的核心技术上，商飞要求防出错概率达到10的-9次方，最高的地方，也就是有可能造成机毁人亡的重大项目是10的-11次方，达到每千亿个小时的保障。3031u理论基础概率统计学u可靠性的概念产品在规定条件下和规定时间区间内，完成规定功能的能力,当用数值来表示时，就称为可靠度。可靠性设

17、计就是在满足产品功能、成本等要求的前提下，使产品可靠地运行的设计过程。它包括确定产品的可靠度、失效率、平均无故障的工作时间(平均寿命)u系统的可靠性设计建立可靠性模型串联、并联、混联、备用冗余系统可靠度预测可靠度分配32可靠性设计的主要内容可靠性设计的主要内容可靠性设计的主要内容可靠性设计的主要内容u故障机理和故障模型研究研究产品元件材料老化失效机理，掌握老化规律，揭示影响老化因素，建立失效机理模型。u可靠性试验技术研究试验是取得可靠性数据主要来源，发现产品设计和研制阶段的问题，恰当的试验方法有利于保证和提高产品的可靠性，能够节省人力和费用。u可靠性水平的确定制定相关产品的可靠性水平等级，为产

18、品的可靠性设计提供依据。33产品的工作能力 产品完成规定功能所处的状态；可靠度 产品在规定条件下和规定时间区间内，完成规定功能的能力,当用数值来表示时，就称为可靠度R(t)，可靠度愈大，工作愈可靠，0R(t)1；失效率 表示产品工作到某一时刻后，在单位时间内发生故障的概率(t)，失效率愈低，产品愈可靠。平均寿命 不可修复产品-发生失效前的工作时间（MTTF）可修复产品 -相邻两故障间工作时间（MTBF）可靠度的许用值 灾难性的：R（t）1 经济性的：损失重大时：R（t）0.99 损失不大时，R（t）0.90 无后果：R（t）00zRPFz50 大型优化u按约束条件：无约束优化和有约束优化；u求

19、解方法：准则法、数学规划法 线性规划、非线性规划和动态规划。优化问题的分类优化问题的分类优化问题的分类优化问题的分类53 优化设计数学模型优化设计数学模型优化设计数学模型优化设计数学模型目标函数：min F（X）设计变量：X=x1,x2,xn T 设计约束：gu(x)0 u=1,2,m hv(x)=0 v=1,2,p0g（X）0非可行域可行域x1x2054常用优化求解方法常用优化求解方法常用优化求解方法常用优化求解方法u遗传算法u神经网络法常用优化求解方法常用优化求解方法一维搜索法一维搜索法黄金分割法黄金分割法多项式逼近法多项式逼近法无约束非无约束非线性规划线性规划算法算法间接法间接法梯度法（

20、最速下降法）梯度法（最速下降法）牛顿法（二阶梯度法）牛顿法（二阶梯度法）DFPDFP变尺度法变尺度法直接法直接法PowellPowell法（方向加速）法（方向加速）单纯形法单纯形法有约束非有约束非线性规划线性规划算法算法直接法直接法网格法网格法随机方向法随机方向法复合形法复合形法间接法间接法拉格郎日乘子法拉格郎日乘子法罚函数法罚函数法可变容差法可变容差法56优化设计步骤优化设计步骤u设计对象的分析u设计变量和设计约束条件的确定u目标函数的建立u合适的优化计算方法的选择u优化结果分析57优化设计步骤58方案设计u是根据产品总的功能要求，创造出相应的原理方案来。u方法功能分析法通过将总功能分解为相

21、互独立的功能元，对于每一个功能元列出所有可能的可行方案，再按一定的规则将这些元方案组合起来形成总方案，然后对这些总方案进行筛选和评估，最后确定实现总功能的最佳总体方案可由计算机辅助完成创造性思维法59圆柱面的加工方案圆柱面的加工方案u总体方案车削，磨削，拉削，套料钻，拉拔，滚压u车削方案设计母线：主轴回转导线：刀架直线运动齿轮、齿条，丝杠、螺母，四连杆，曲柄滑块，凸轮，带轮，链轮，液压、气动等60如图对称两杆桁架：2P300KN，2L1500mm，H900mm，E2.1105N/mm，7.85103Kg/m3，s350N/mm2，D25-60mm、B3-8mm。求解：满足强度前提下桁架重量最轻

22、时的管径D及壁厚B。优化设计举例优化设计举例优化设计举例优化设计举例61设计变量：确定目标函数：62强度约束条件强度约束条件压应力不大于屈服极限s：稳定性约束条件稳定性约束条件压应力不大于压杆稳定的临界应力k：边界约束条件边界约束条件限制尺寸取值的约束条件：确定约束条件求解结果：B=4mm,D=44.4mmW=10.26Kg63u创新设计技术u快速响应设计技术u智能设计技术u仿真与虚拟设计技术u工业设计技术竞争优势创建技术竞争优势创建技术64创新设计技术创新设计技术u概述无重要新技术，但在形式上翻新含有（开发了）新技术u创新与设计思维创造性思维形式直觉思维（灵感）逻辑思维根据所提出的创造目标，

23、进行逻辑推理式的思维，把目标展开、分解和综合，寻求各层分目标的解，然后找出最终整体解，用主动的可按部就班的工作方式向目标逼近。创新思维法则外部因素激发创造激情增强信息获取方式促进知识融合思维形式创新工作方法人的创造力65快速响应设计技术u快速响应设计技术提出背景据估计，近30年来出现的新技术、新产品，己远远超过了过去两千年的总和。一种新产品从构思、设计、试制到商业性投产，在19世纪大约要经历70年的时间，在20世纪两次世界大战之间则缩短为40年，战后至60年代更缩短为20年，到了70年代以后又进一步缩短为510年，而到现在许多新产品的更新周期只需23年甚至更短的时间。66快速响应工程的含义快速

24、响应工程的含义 u建立快速捕捉市场动态需求信息的决策机制u实现产品的快速设计u追求新产品的快速试制定型u推行快速响应制造的生产体系 从组织形式到技术路线进行变革从组织形式到技术路线进行变革从组织形式到技术路线进行变革从组织形式到技术路线进行变革在企业内部，应改变传统的以注重规模和成本为基础建立起来的生产管理系统和组织形式，按照快速响应制造的战略思想，探索一套全新的组织生产方式。例如将生产部门从以功能为基础的工序组合改变为以产品为对象的加工单元，并且尽量采用各种先进制造技术手段等等。从面向全局的视野出发，以产品为纽带，以效益为中心，不分企业内外、地域差异，实行动态联盟，有效地组织产品的设计、制造

25、和营销。企业在确定产品目标后，可以只先进行总体设计，即功能设计、方案设计和经济分析，然后通过公共信息网络，寻找最佳的零部件供应商和制造商，进行跨地区、跨行业的合作，实行生产资源的优化组合。67快速响应设计关键技术快速响应设计关键技术u重用产品信息资源在新产品的设计、研制和制造过程中，尽量重用已有的信息资源(尤其是机电产品中的成熟零部件)，对于那些确实必须新作的产品信息(如新技术、新结构、新零部件)，也尽量通过先期的开发活动加以创建，实现快速设计。u虚拟制造将有关产品制造过程的信息从实际制造过程中抽取出来，依靠计算机的高速大规模信息处理能力，实行由计算机试验(仿真)、虚拟制造和智能优化组成的一个

26、相对独立的软过程，以代替传统的样机(模型)制作、实物试验、反复修正的硬过程，达到在产品正式投产之前，就能通过在计算机上的试验、改进和优化，迅速完成对产品的性能预测和设计定型。68u用变型设计实现快速响应设计的策略利用成熟产品的设计，利用企业的产品信息资源，最大限度的控制新零件的种类和数量，并在加快整个生产周期的同时，有效地控制成本和保证质量。业务过程重组信息资源重组产品结构重组u逆向工程快速响应设计关键技术快速响应设计关键技术69智能设计技术智能设计技术u智能设计提高人机系统中计算机的智能水平，使计算机更好地承担设计中各种复杂任务，成为设计工程师得力的助手和同事。传统设计现代设计：部分使用专家

27、系统先进设计u设计分类及其与智能设计的联系常规设计创新设计：迫切需要智能设计的实现u智能CAD系统的关键技术设计过程的再认识设计知识的表示多方案的并行设计多专家系统协同合作以及信息处理再设计与自学习机制多种推理机制的综合运用智能化的人机接口和设计过程中人的参与设计信息的集成化70人工智能应用人工智能应用打造机器人科学家打造机器人科学家u不管按照何种标准，确定大约12个基因在1个酵母细胞中扮演的角色都只能是一项较为“初级”的发现，但如果上演这一发现的并不是人类科学家而是一个机器人，这一发现便是一项重大突破了。2009年4月，威尔士阿贝里斯特威兹大学设计的机器人“亚当”成为第一个能够在不借助人类智

28、慧情况下上演科学发现的全自动系统。u长久以来，机器人便被用于进行各种实验，它们强大的计算能力曾经帮助科学家完成人类基因组排序工作。与其它同类不同的是，亚当是第一个能够在没有人类干预情况下完成从假设到实验再到重新形成假设这一过程的机器人。亚当的实验刊登在科学杂志上。u发明人罗斯金表示人工智能几乎拥有无限的科研潜力。在将来的某一天，一台计算机便可以上演能够与爱因斯坦狭义相对论相提并论的发现。他说：“我们找不到这种事情为何无法发生的任何内在理由。计算机能够成为一名出色的象棋选手，也能够做一些特殊的事情。在我看来，这就是将在科学界发生的事情。”71仿真与虚拟设计技术以以计计算算机机系系统统为为工工具具

29、，以以相相似似原原理理、信信息息技技术术和和控控制制论论为为基基础础，根根据据系系统统实实验验的的目目的的，建建立立实实际际或或联联想想的的系系统统模模型型，并并在在不不同同条条件件下下，对对模模型型进进行行动动态态运运行行（实实验验）的的一一门门综综合合性技术。性技术。u虚拟现实（VR）：飞行员驾驶系统、汽车驾驶系统u仿真与虚拟设计技术发展前景与发展趋势u仿真与虚拟设计技术发展特点仿真与虚拟设计（VirtualDesign）技术逐步融合发展VD与CAD/CAM/CAE密不可分VD与RP技术结合将真正搭起设计与制造的桥梁7273u芬兰公司Senseg的E感觉技术不仅可以让用户触摸屏幕上的图片，

30、还能感觉到摸的是什么。触觉象素利用电场和震动，可以模拟从干燥到湿润，从粗糙到润滑的大量的质感。从理论上说，这样的界面可以在小到智能手机，大到银幕的屏幕上工作。74虚拟手套虚拟手套75工业设计技术工业设计技术u概述从解决人造物和人之间的关系问题出发，从工业产品美学的角度来考虑。从人造物与人的关系出发，尤其是从人的需求、市场的需求，从人的生活和工作方式与质量的角度出发，全面提高产品的设计质量，提高产品的宜人性。而不像工程设计那样，主要是解决人造物中“物与物”之间的关系问题(如机械、设备、交通工具)等。例：老年人用手机u技术前沿影响因素：现代技术条件、现代生产条件、现代经济和市场状况、现代文化艺术风

31、格、现代社会价值标准u技术发展趋势76全寿命周期设计技术全寿命周期设计技术u概述u全寿命周期设计技术u并行设计技术u面向制造的设计技术u绿色设计u再制造技术77全寿命周期设计技术全寿命周期设计技术u概念 不不仅仅是是设设计计产产品品的的功功能能和和结结构构，而而且且要要设设计计产产品品的的全全寿寿命命周周期期，即即要要考考虑虑产产品品的的规规划划、设设计计、制制造造、经经销销、运运行行、使使用用、维维修修、保保养养直直到到回回收收再再用用处处置置的的全全过过程程。意意味味着着在在设设计计阶阶段段就就要要考考虑虑到到产产品品生生命命历历程程的的所所有有环环节节，以以求求产产品品全全寿寿命命周周期

32、期设设计计的的综综合合优优化化。所所以以全全寿寿命命周周期期设设计计旨旨在时间、质量、成本和服务方面提高企业的竞争力。在时间、质量、成本和服务方面提高企业的竞争力。u技术特点是一个系统集成过程，以并行方式设计产品及相关过程面向制造的设计是其重要组成内容分布式设计环境统一的数据模型，统一的知识表达模式。产品数据管理（PDM）是实现该技术的关键u应用优点缩短了产品投放市场的时间提高质量降低成本增强市场竞争力78案例案例u汽车召回(RECALL)就是投放市场的汽车，发现由于设计或制造方面的原因存在缺陷，不符合有关的法规、标准，有可能导致安全及环保问题，厂家必须及时向国家有关部门报告该产品存在问题、造

33、成问题的原因、改善措施等，提出召回申请，经批准后对在用车辆进行改造，以消除事故隐患。目前实行汽车召回制度的国家有美国、日本、加拿大、英国、澳大利亚等我国自2004年10月1日正式实施缺陷汽车产品召回管理规定。据国家质检总局缺陷产品管理中心的数据统计，2004年召回32万余辆；2005年召回6万余辆；2006年召回34万余辆。截至2007年11月，国内已累计召回缺陷汽车130万余辆，涉及45家国内外企业的107种车型，召回次数达103次。79u2009年，丰田在华两家合资企业广汽丰田、一汽丰田宣布，由于零部件出现缺陷，自8月25日开始，召回部分凯美瑞、雅力士、威驰及卡罗拉轿车，涉及车辆总计688

34、314辆。这是我国2004年实施汽车召回制度以来，数量最大的一项召回。u此次召回的车辆分别有：2006年5月15日至2008年12月31日生产的凯美瑞384736辆、2008年5月15日至2008年12月31日生产的雅力士22767辆、2008年2月18日至2008年12月25日生产的威驰35523辆、2007年5月17日至2008年12月25日生产的卡罗拉245288辆。u根据召回报告，召回的原因是同一供应商供应给两家企业的零部件出现缺陷，因驾驶员侧的电动车窗主控开关控制模块在制造过程中润滑脂涂抹过多，可能导致内部短路，引起开关发热、熔损，操作时有卡滞感，车窗无法正常升降，极少部分会导致车门

35、内饰板熔损。80并行设计技术并行设计技术(ConcurrentDesign/Engineering)(ConcurrentDesign/Engineering)u概述 并行设计是一种对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。其思想是在产品开发的初始阶段，即规划和设计阶段，就以并行的方式综合考虑寿命周期中所有后续阶段，包括工艺规划、制造、装配、试验、检验、经销、运输、使用、维修、保养直至回收处置等环节，降低产品成本，提高产品质量。最重要的问题是如何处理各个任务间的耦合及协调并行设计群体的活动方式，因此，有效建立并行设计模型和优先顺序是并行设计技术发展的突破点

36、。u优点使早期生产中工程变更次数减少50以上产品开发周期缩短4060制造成本降低3040产品的报废及返工率减少758182市场市场生产准备生产准备生产准备生产准备制造资源准备制造资源准备装配系统配置装配系统配置原材料准备原材料准备外协件购买外协件购买产品制造产品制造产品制造产品制造零件加工零件加工部件装配部件装配产品装配产品装配质检、包装质检、包装产品定义产品定义产品定义产品定义产品规划产品规划方案设计方案设计结构设计结构设计详细设计详细设计生产规划生产规划生产规划生产规划加工工艺规划加工工艺规划装配工艺规划装配工艺规划装配系统规划装配系统规划过程仿真过程仿真过程仿真过程仿真加工过程仿真加工过

37、程仿真装配过程仿真装配过程仿真产品性能仿真产品性能仿真产品运行仿真产品运行仿真CECE开发过程开发过程开发过程开发过程8384858687并行工程的应用实例并行工程的应用实例并行工程的应用实例并行工程的应用实例88并行工程的应用实例并行工程的应用实例并行工程的应用实例并行工程的应用实例u某铁路机车制造(集团)公司原有的产品开发过程是串行的，串行的产品开发过程形成了产品设计、工艺会签、生产准备、样机试制、实验、运用考验大循环，从而导致的缺陷有：产品开发周期长；产品开发的信息流是单向的，下游的设计结果不能及时反馈给上游进行设计评价和修改，产品设计质量差；产品设计与工艺准备的好坏直接反映在最终产品上

38、，这种大循环不易控制产品质量，造成实物修改次数和产生废品的可能性增大，从而增加了产品的开发成本。u采用并行工程方法可以有效地克服这些缺陷，带来的诸多益处包括产品开发周期被缩短35%；产品设计修改请求偶尔来自于工艺装备制造、样机试制、鉴定性试验、运用考验阶段，可以降低实物制造、修改次数以及产生废品的可能性，进而降低产品的开发成本等。89并行设计的关键技术u并行环境下的信息抽象与建模技术建立能够表达和处理有关产品生产周期各阶段所有信息的统一的产品模型(STEP，QFD)STEP从多种角度对产品的综合属性做出了定义，这种定义遍及了产品的全部生命周期，还包括产品的每个组成部分，能够对产品在整个生命周期

39、内进行完整一致的描述，它就提供了产品数据在并行设计环境下共享的基础。u计算机辅助设计评价和决策DFMA与RPM在设计中必须保持产品及零部件功能的独立性在设计中必须使产品及零部件的信息量为最少如：使构成产品的零件数量最少，使单个零件的功能尽量多，使装配方向最少，发展模块化的设计，使设计标准化，选择易于装配的紧固件，在装配中尽量减少调整，使设计的零件易于定位等等。u支持并行设计的分布式计算机环境（协同设计）9091面向制造的设计技术（面向制造的设计技术（DFMDFM）概述面向制造的设计DFM(DesignForManufacturing)是全寿命周期设计的重要研究内容之一，也是产品设计与后继加工制

40、造过程并行设计的方法。在设计阶段尽早考虑与制造有关的约束，全面评价和及时改进产品设计，可以得到综合目标较优的设计方案，并可争取产品设计和制造一次成功，以达到降低成本、提高质量、缩短产品开发周期的目的。92u主要内容零件的可加工性，定性的衡量该零件是否能加工出来，并预估零件的加工成本、加工时间及加工成品率。部件和整机的可装拆性。零部件加工和装配质量的可检测性。零部件和整机件能的可试验性。零部件和整机的可维修性。零部件及材料的可回收性。产品成本的70以上决定于产品的设计u技术发展特点经验方法大多采用少量几个指标（时间、费用等）来定性评价零件的可制造性，而且仅凭经验确定权值，不能正确反映零件的可制造

41、性。定量方法一般采用经验公式评价可制造性，只能近似估计。对系统进行DFM对零件DFM效果更好。应综合考虑产品的结构工艺性、加工工艺性、装配工艺性、成本等影响因素，建立全面合理的产品可制造性评价体系。9394面向制造的设计技术（面向制造的设计技术（DFMDFM）u关键技术计算机辅助概念设计(CACD)产品可制造性模型及其评价方法的研究：可制造性相对于一定的制造资源(加工设备、刀具、夹具、量具)而言并行设计过程建模，本质是反复迭代的过程设计试验技术u技术发展突破点系统总结面向制造的机械零部件结构设计知识，建立面向制造的机械零部件结构设计专家系统建立面向制造的机械零部件结构信息特征模型建立面向制造的

42、机械部件和整机装配设计的专家系统建立面向制造的机械部件结构的并行设计支持系统95案例案例 枭龙战机的研发过程枭龙战机的研发过程96u定义绿色产品是指以环境和环境资源保护为核心概念而设计生产的可以拆卸并分解的产品。其零部件经过翻新处理后，可以重新使用。绿色产品从生产到使用乃至回收的整个过程都符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，以及利用资源再生或回收循环再用的产品。对资源利用率最高，对能源消耗最低。u内涵优良的环境友好性。产品从生产到使用乃至废弃、回收处理的各个环节都对环境无害或危害甚小。这就要求企业在生产过程中选用清洁的原料，清洁的工艺过程，生产出清洁的产品；用户在使用产品时不产生

43、环境污染或只有微小污染；报废产品在回收处理过程中产生的废弃物很少。最大限度地利用材料资源。绿色产品应尽量减少材料使用量，减少使用材料的种类，特别是稀有昂贵材料及有毒、有害材料。这就要求设计产品时，在满足产品基本功能的条件下，尽量简化产品结构，合理使用材料并使产品中零件材料能最大限度地再利用。最大限度地节约能源。绿色产品在其生命周期的各个环节所消耗的能源应最少 绿色产品设计技术97可持续发展的概念及内涵可持续发展的概念及内涵人类应享有以与自然相和谐的方式过健康而富有生产成果的生活的权利，并公平的满足今世后代在发展与环境方面的需要。98绿色壁垒案例绿色壁垒案例绿色壁垒案例绿色壁垒案例u在美国，西欧

44、主要国家以及日本之间，展开了建立汽车贸易壁垒的新较量，这 标 志 着 世 界 汽 车 三 大 市 场 之 间 的 贸 易 摩 擦 又 将 升 级。由于日本轿车在美国和欧洲市场上长期受到顾客的欢迎，日本轿车在美欧市场的份额是美欧企业在日本市场份额的几倍。欧盟试图通过制订和实施新的汽车排放标准来限制日本汽车在欧洲市场的增长。新的环境保护标准要求，到2008年。欧洲市场销售的所有轿车的二氧化碳排放量要比1995年下降25%，这无疑是冲着日本和韩国企业而来的。对此，韩国的汽车企业认为在技术上难以达到而反对；日本汽车工业协会则表示与欧洲企业共同努力。但是不明确表示保证届时达标。欧盟准备在各成员国一致通过

45、新的排放标准之前，先拿日本和韩国企业开刀，即首先强制要求日韩企业先达标，否则不能向欧洲市场出口。据分析，由于在欧洲市场上，从日本进口的轿车以高级休闲车和大型轿车为主，其平均的二氧化碳排放水平比欧洲当地生产的车要高出近10%。若要达标，日本车就要平均减少31以上的二氧化碳排放量。99绿色壁垒案例绿色壁垒案例绿色壁垒案例绿色壁垒案例u日本政府也不示弱，在1999年3月19日，日本政府与欧盟就汽车废气排放标准谈判破裂后，日本立即采取了针锋相对的策略：实施“歧视性”节能修正法新法案。在1999年4月l日实施的该法案规定，到2010年，在日本市场上销售的不同质量和用途的汽车必须达到相应的节能标准，以减少

46、汽车的废气排放。具体规定是：两人（按110千克计）乘坐时总质量在1000千克以下的汽油轿车，到2010年要比1995年的相当车型节能17.7%；同期10001249克的轿车，要节能25.7%；12501499千克的轿车，要实现30%以上的节能；15001749千克以上的轿车，到2010年要1995年分别实现节能24和9.7。由于美国和欧洲生产的轿车在日本市场有近90%属于1250于克以上的范围，即几乎所有的美欧轿车都要在日本市场上受到更加严格的节能要求；而日本车在国内市场由于主要是轻型和微型车，因此受此修正法案的影响就没有外国企业那样大。美国政府向世贸组织提交了一份意见书，该意见书指出，日本单

47、方面提高汽车节能标准是直接阻碍国外汽车进口的不正当行为。要求世贸组织正式调查。100绿色设计绿色设计u绿色产品设计的主要内容及评价标准绿色产品设计的概念及其评价标准在市场层面上的标准：产品在使用过程中用少量能源和资源且不污染环境，使用后可以易于拆卸、回收和翻新或能够安全废置并长期无虑。绿色产品设计的主要内容及方法材料的选择与管理可回收性设计可回收材料及其标志可回收工艺与方法可回收性经济评估可回收性结构设计可拆卸性设计成本分析设计数据库u绿色产品设计特点u绿色产品设计关键技术101绿色产品设计特点绿色产品设计特点u在产品整个生命周期内，优先考虑产品环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利

48、用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。102绿色产品设计关键技术绿色产品设计关键技术u面向环境的设计技术(DFE)在产品的整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性和人身健康及安全性等）和基本属性，并将其作为设计目标，使产品在满足环境目标要求的同时并保证应有的基本性能、使用寿命和质量等。u面向能源的设计技术用对环境影响最小和资源消耗最少的能源供给方式支持产品的整个生命周期，并以最少的代价获得能量的可靠回收和重新利用的设计技术，从而全面指导、优化产品设计过程。u面向材料的设计技术u人机工程设

49、计技术依据人的心理和生理特征设计产品，使之符合人的使用要求，改善环境，优化人机系统，使之达到最佳配合，以最小的劳动代价获取最大的经济成果。103欧洲最大的太阳能电站欧洲最大的太阳能电站 104阿尔梅利亚阿尔梅利亚PsAPsA太阳能热发电站太阳能热发电站105全球最大太阳能办公大楼亮相山东德州全球最大太阳能办公大楼亮相山东德州106挪威启用世界首个漂浮式风力发电站挪威启用世界首个漂浮式风力发电站107悬在货轮上方的巨型高科技风筝提供辅助动力。悬在货轮上方的巨型高科技风筝提供辅助动力。108太阳能飞机太阳能飞机109110面向材料的设计技术面向材料的设计技术u传统设计的缺点所用材料种类繁多较少考虑

50、材料的加工过程及其对环境的影响较少考虑材料报废后的回收处理切屑较少考虑所用材料本身的生产过程火箭燃料u以材料为对象，在产品的整个生命周期（设计、制造、使用、废弃）中的每一阶段，以材料对环境的影响和有效利用作为控制目标，在实现产品功能要求的同时，使其对环境污染最小和能源消耗最少的设计技术。111马自达开发汽车内饰用生物塑料马自达开发汽车内饰用生物塑料马自达开发汽车内饰用生物塑料马自达开发汽车内饰用生物塑料(2006.5)2006.5)u据日经BP社报导，马自达为汽车内饰专门开发了一种外观品质、强度、耐热性俱高的生物塑料。这种生物塑料采用玉米和石油为原料，前者占88%，后者占12%；生成后的生物塑