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產品工程設計范文1
Abstract: Product design and development quality is the core competitiveness of enterprises. Product design determines the innate quality, and design determines the cost of products. Product design and development phase is the best prevention stage of the process operations, therefore, companies should pay special attention to design and development phase, using the best design programs to produce customer and business double satisfactory product.
關鍵詞:設計與開發;先天質量;預防措施;最佳設計方案
Key words:design and development;innate quality;preventive measures;the best design program
中圖分類號:F274文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)23-0054-01
0引言
產品的工藝設計與開發在整個設備生產運營過程中起著十分重要的作用。
首先弄清設計開發的概念。設計和開發概念是:將顧客、法規等要求轉換為規定的產品圖樣及質量特性和產品實現過程規范的一組過程。這里包括將產品的要求轉換為設計要求,并確定實現設計要求的原理方案、結構方案、參數及容差的過程,即全部產品設計過程。
在整個產品生產運營周期中,設計和開發的影響是及其深遠的,不僅會影響設計階段本身的結果,而且會對后續的加工、裝配、使用、銷售和服務帶來巨大的影響,企業在貫徹ISO9000標準中,特別是在貫徹ISO9001標準時,在整個質量體系要求的20個要素中,要算“設計控制“這個要素的工作量最大,幾乎要占貫徹ISO9001標準的20%以上。從中,也不難知道設計控制在質量管理中的地位和重要性。設計和開發的作用如下。
1企業經營的核心
產品的設計和開發水平的高低,直接關系著企業的發展前途和命運。生產的設備所呈現的技術水平、質量水平、生產效率及利潤,首先取決于產品設計階段。特別是對于工程項目來說,其成敗關鍵在于設計階段。由此可見,設計在企業發展中有著舉足輕重的地位。產品設計質量的好壞,直接關系到產品的市場競爭力。
2產品設計質量決定了產品“先天質量”
產品生產運營過程包括:設計、開發、生產、安裝和服務。設計和開發在產品質量形成過程中,處于最初階段。最終產品質量的優劣、能否滿足顧客需求首先取決于設計和開發的質量。產品的設計和開發包括市場調研、研究和開發、設計、制定規范、試驗驗證、審核確認等環節,是實現產品更新換代,提高產品質量水平的前提。究其對產品質量的影響,按美國著名的質量管理專家朱蘭的理論,約有80%左右的質量問題是可以在設計階段發現并予以消除。產品質量(包括內在質量和外觀質量)“先天不足”必然導致“后患無窮”,不僅會影響到產品本身質量,還會直接影響到生產管理秩序和企業的經濟效益。因此,設計和開發過程中的質量管理,應是質量管理的起點,是質量管理體系在產品實現過程中的首要一環。對設計開發階段嚴格加以控制,把質量問題的隱患盡可能在設計階段就加以排除,確實是解決產品先天不足的上上策,是產品順利生產、熱銷的關鍵,是企業”質量求效益”的有力保證,同時也是“預防為主,不斷改進“的現代質量管理思想的體現。雖然在設計和開發過程中,通過周密策劃、嚴格控制力求避免“先天不足”,但實際上,對于一些超出現有經驗的產品,技術上難度大的產品,一時不能完全控制住的現象是相當多的。這就要求設計相關人員及時研究產品標準、規范與客戶要求的差異,研究本企業與國內外同類產品的差異,及時修訂標準及規范,以最大限度地滿足客戶的需求。
3產品設計開發決定產品的成本
據統計,產品成本的70%~80%取決于產品設計。對于工程項目和大量生產的產品來說,真可謂“設計一條線,落筆千萬金”。設計所采用的原理方案簡易與復雜;結構的合理性;標準化、通用化、系列化水平;容差的合理確定;能耗、材耗水平;材料價值及其利用率等都直接影響著產品成本。設計過程中,既不能一味的追求質量而不考慮成本,也不能只考慮節約成本而不考慮質量,這都是客戶所不希望和接受的。這就要求設計人員不斷研究質量水平與成本水平之間的關系,尋求最佳折衷方案,以滿足質量要求的低成本滿足客戶的需求,達到雙贏的效果。
4優良產品設計開發是最重要的預防措施
產品質量的好壞,設計開發是關鍵。在設計和開發過程中,發現質量缺陷越早越好,問題發現的越早付出的代價越小;問題發現的越晚付出的代價越大。
產品設計過程中的預防是最經濟、最有效的預防。然而,要做好這種預防除了豐富的經驗之外,尚需全面開展FMEA(失效模式及影響分析)活動。特別是采用新的原理、新結構、新材料、新工藝時,應經過充分的驗證和試驗,需要格外慎重,做到萬無一失。
為了得到優良的產品設計,得到最優方案是關鍵。如何得到最佳設計方案呢?這就要求從以下幾方面著手進行。首先要加強設計的評審工作。設計評審是設計控制過程的一部分,是設計控制的一個重要手段,是為了能及時發現和糾正設計中存在的缺陷與不足,設計評審是早期預防系統的一個重要組成部分。實踐證明,現代產品發生的故障中,最嚴重的缺陷往往都產生于設計本身造成的先天不足。為了盡可能地把設計缺陷消除在設計過程之中,提高設計質量,必須運用設計評審這樣一種有效的控制手段,以利于及早采取糾正和改進措施。設計評審可以在設計過程的任何階段進行,在任何情況下該過程完成后都應進行。在設計的適當階段,約有計劃地對設計結果進行正式地評審,并形成文件。每次設計評審的參加者應包括與被評審的設計階段有關的所有職能部門的代表,需要時也應包括其他專家。這些評審記錄應予以保存。
總之,產品設計的作用是相當重要的,這里只簡單的闡述了幾個方面。實現滿足客戶要求的設計方案不是唯一的,如何獲得最佳設計方案是關鍵。最佳設計方案要從技術經濟角度綜合考慮,以實現產品預期的技術經濟指標。可以引用成熟的方法來優化各種參數和容差,發揮集體智慧、團隊精神以及專家系統的建立來解決原理方案和結構方案設計問題。設計優化可以在滿足產品質量要求的前提下,努力提高產品質量,降低產品成本,從而達到客戶與企業雙贏的最佳效果。
參考文獻:
產品工程設計范文2
關鍵詞：產品生命周期管理；工業設計流程；并行工程；手機設計
中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1001-828X（2012）02-0-02
引言
隨著計算機技術和創新管理的發展，以往串行的工業設計流程已遠不能應對激烈的市場競爭，如何使工業設計在產品創新中發揮更大作用變得十分重要。二十世紀九十年代以來，產品并行工程設計和PLM等概念的提出為工業設計發展有重要意義。國內外專家認為PLM的發展促進工業設計信息化，但是，多數并行工程的研究應用在產品開發過程中，工業設計作為產品開發的一個獨立環節，又參與整個開發過程，因此工業設計流程也隨著PLM的發展而變化.有必要對基于PLM的工業設計各個環節的運行做深入研究。手機作為主要通訊工具，如何在PLM的背景下縮短產品生命周期、應對變幻莫測的市場變化十分必要。
一、產品生命周期管理對工業設計的影響
1.文獻綜述
2002年美國咨詢公司CIMdata對PLM從三層含義來詮釋其對促進信息化的重要性。即PLM是一種策略、一種理念和一系列軟件[1]。國內學者曹陽提出了綜合利用并行工程和工業設計使能技術，整合工業設計串行過程，重構工業設計并行過程的新思路。劉國豪[2]認為加強工業設計融入先進管理技術系統的深入研究，優化和重構工業設計流程，有利于充分發揮工業設計在產品集成開發中的作用。關于PLM對產品開發的影響，國內外學術界已經取得了一定的成果，但是單獨把工業設計拿出來研究的還不多，不夠深入。
2.產品生命周期管理的含義及定位
隨著信息技術的發展，產品生命周期管理已經逐漸被企業接受并蓬勃發展。產品生命周期管理(PLM)是一種支持產品全生命周期信息的創建、管理和應用的技術。它強調對產品生命周期內跨越供應鏈的所有信息進行管理和利用。產品生命周期管理是一個發展很快、比較新的領域，對它的定義也有不同的理解。美國著名咨詢公司CIMdata在2002年了一份PLM報告，對PLM進行定義：(1)PLM是一種商業戰略，即與產品創新有關的信息技術總稱；(2)PLM是一種理念，即對產品從創建到到使用，再到最終報廢等全產品生命周期的數據信息進行管理的理念；(3)PLM是軟件產品，這些軟件不僅針對產品開發過程中的數據進行管理，同時也包括產品數據在生產、營銷、采購、服務和維修等部門的應用。
3.并行工程的含義以及國內外發展狀況
由于產品生命周期管理強調對全生命周期的管理，各個部門的對接變的十分重要，所以并行工程成為現代工業設計的發展方向。1988年美國國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、并行地設計產品及其相關過程(包括制造過程和支持過程)的系統方法。要求產品開發人員從一開始就考慮到產品全生命周期內各階段的因素。并強調各部門的協同工作，最大限度地減少設計反復，縮短設計、生產準備和制造時間。
目前，并行工程已經在國外得到廣泛應用，如飛機、計算機、機械以及電子類產品。相對國外，中國的并行工程發展較晚，20世紀90年代，并行工程引起政府和學術界的高度重視。我國在實施新一代CIMS工程時，863主題專家組織相關專家進行研究和技術開發，使我國在并行工程的理論研究、技術開發等方面趕上世界先進水平。
工業設計貫穿整個產品生命周期，無論是前期的用戶調研和概念設計，還是新產品的造型等工業設計都發揮著重要的作用。工業設計并行工程不僅可以縮短產品生命周期的時間，而且可以最大限度的減少資源浪費。工業設計和產品生產的各個環節發生對接。
4.PLM對工業設計的影響
現代的工業設計流程需要適應新管理和新技術的要求，因此工業設計是新產品開發的重要環節。這主要是有幾個因素構成，先進的技術在發展；客戶的需求在變化；產品生命周期在縮短，研究表明[3]，在過去50年間，產品生命周期已經縮短到原來得四分之一，新產品不再有五到十年的生命周期，甚至已經出現上市一代，儲存一代，開發一代的趨勢；還有就是來自國內外的激烈競爭。由于各個階段和各部門的并行，使產品可能出現的錯誤盡早修正，避免在產品生命周期后期才發現不足，節省成本、人力等，使產品生命周期時間縮短。
工業設計的信息化離不開PLM的發展。設計師團隊將通過PLM系統交換和共享產品數據和思路，協同完成設計工作。產品生命周期管理(PLM)、產品數據管理(PDM)、產品主模型(PMM)的共同作用使產品生命周期的時間縮短。所有用戶可以通過PMM軟件完成他們的技術任務。PMM貫穿整個產品生命周期，產品生產的所有數據都包含其中。產品主模型的功能可用于用戶研究、概念設計、產品設計、工藝設計、產品制作、市場分析、環境分析、使用分析等等。工業設計師、工程設計師、軟件工程師、廣告設計師等能夠在異域空間端對端地共享產品主模型技術。不同部門的工作人員并行，通過對數據信息的管理盡早發現、修改錯誤，達到縮短產品生命周期的目的，同樣有益企業對成本的控制。
二、現代工業設計流程
1.傳統的工業設計串行過程
串行工程是把整個產品開發全過程細分成很多步驟，每個部門和個人都只做其中的一部分工作，而且是相對獨立進行的，工作做完以后把結果交給下一個部門。即從需求分析、產品結構設計、工藝設計一直到加工制造和裝配是―步步在各部門之間順序進行。傳統的工業設計串行過程把用戶調研、概念設計、模型設計、工藝制作、生產制造、產品上市分為先后順序(如圖1)，各個環節幾乎沒有對接。工業設計的串行過程以遠不能適應當今的市場。羅伯特.庫伯認為速度產生競爭優勢和較高的盈利能力，而且速度意味著較小的意外。串行的工業設計會造成材力、財力和人力的浪費。造成用戶調研和設計環節的脫節。
圖1 傳統的工業設計串行過程
2.PLM背景下的工業設計
工業設計從用戶調研到產品上市，可以分為六個環節。用戶調研應貫穿整個產品生命周期，各階段表現其不同的特征，制定出需求分析報告，由PDM軟件整理出的數據共享到虛擬的產品主模型中，通過PDM提供的數據和其它部門進行并行，縮短產品生命周期的時間，提高效益。概念設計要和用戶設計溝通，根據用戶調研的結果和數據進行概念設計，包括新產品的可行性、使用環境、材質、控制成本等，在產品主模型中可以和各部門交流，制定可行性分析報告，盡早發現問題，進行質量監管，縮短產品生命周期的時間。3D建模階段需要使用專業的工業設計軟件，如3DMAX、PRO/E、RHINO、ALIAS、CAD等。制定3D模型評估報告和結構設計進度計劃表。同時，工業設計軟件需要和PLM、PDM、PMM協同工作。詳細設計，3D建模之后由設計評審反饋給建模，建模要與結構設計評審和硬件設計評審及時溝通，考慮操作性和審美因素等，制定結構設計評審記錄和硬件設計評審記錄。通過對3D模型和結構設計的修改以及硬件設計、軟件設計的溝通實施模型設計。模型設計需要通過結構設計的評審和模具制作驗證，對其進行修改，制定結構設計內部和外部的記錄以及模具制作進度表。生產制造受質量監管和成本控制，上市后的銷售直接反饋給生產制造。整個工業設計流程與結構設計、硬件設計、軟件設計并行，并以PLM、PDM、PMM為基礎，使工業設計每個環節與其它團隊盡可能并行且以數據為依據、文檔記錄，及時對其數據和信息管理，提高產品質量，縮短產品生命周期時間，增加市場競爭力(如圖2)。
圖2 PLM背景下的工業設計流程圖
三、PLM背景下的手機設計開發研究
隨著信息技術、計算機技術、網絡技術的發展，手機的發展趨勢表現為產品生命周期縮短、更新換代速度換代速度加快、顧客需求多樣化、個性化。以前由于技術受限制，串行的手機設計延長了生命周期的時間，現代的手機設計流程可分為兩種：第一種是ID，即工業設計；第二種是MD(結構設計)，第一種更有利于企業和設計公司搶占市場。由于以往工業設計和結構設計之間存在矛盾，造成開發時間變長，成本隨之增加。
手機設計由多個部門和人員構成，并且有相關技術做支持，包括產品生命周期管理(PLM)、產品數據管理(PDM)、產品主模型(PMM)，手機設計制造流程大致可分為工業設計、結構設計、硬件設計、軟件設計、項目管理、資源開發部、質量監管。工業設計中的幾部分(市場調研、概念設計、模型設計、工藝設計、試產準備、產品上市)與結構設計、硬件設計、軟件設計并行。項目管理、資源開發部和質量監管要貫穿整個設計過程。項目管理的任務是管理項目的進度和協調各部門的關系，資源開發部發掘新材料，保證材料充足，手機開發流程必須是一個質量保證的過程。盡可能的使各部門之間的并行來達到最大限度縮短產品生命周期的時間。
結語
隨著傳統的工業設計串行過程模式自身弊端的暴露和信息技術、計算機技術、網絡技術的發展，基于PLM背景下的并行工程等先進技術和理念必然會代替之前的串行工業設計流程。PLM影響下的工業設計流程已經不僅需要和設計團隊對接，更要適應市場的需求；再者，PLM不僅是一種技術，也是一種理念，對它的深入研究有利于從根本上發揮工業設計在產品創新中的地位?；赑LM的工業設計流程研究有利于縮短產品生命周期的時間，實現工業設計流程中的各部門對接，以此來提高市場競爭力。
參考文獻：
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[3]羅伯特.G.庫伯.新產品開發流程管理:以市場為驅動[M].北京:電子工業出版社,2010:7-8.
作者簡介：劉國豪（1967-），男，河南信陽人，教授，從事設計管理和設計文化方向研究。
產品工程設計范文3
關鍵詞：工業工程 產品設計 總體實訓
工業工程是目前世界上被大家認可的可以有效地提高生產效率和經濟效益的把生產技術與科學管理有效地結合起來的一門相對邊緣的學科。它涵蓋了管理工程、制造工程和系統工程的相關內容。伴隨著世界現代工業的飛速發展，工業工程專業的課程體系也得到了不斷的完善，所含內容逐漸豐富。但隨著學科的不斷擴充，教學內容越來越廣泛，工業工程專業高速發展帶來的弊端也日益凸顯，尤其突出的就是實踐環節薄弱，實際經驗不足。這些弊端不能僅從高校單方面的角度來解決，而應該聯合企業共同探求實際可行的方案。
1 工業工程專業培養目標
工業工程專業以制造業為對象、制造業信息化為背景，培養具備綜合應用現代制造工程、現代管理理論、信息技術應用和系統工程方法的知識、素質和能力，培養適應現代企業對生產管理和信息化建設需求，富有責任心、主動性和創造力的，知識面寬、適應能力和溝通能力強，具有解決制造領域復雜問題能力的、既懂技術又會管理的高層次復合型人才。工業工程專業的學生首先應具有較扎實的自然科學基礎，以及較好的人文、藝術和社會科學基礎，而在素質和技能方面，應具備基本的工程素質，能夠看懂工程圖紙，并運用機械工程的基本理論和方法解決簡單產品的設計、工藝問題。另外，還應掌握包含在工業工程學科里面必需的系統工程、制造工程和管理工程等學科的基礎理論和基本技能。在具體實施企業方案時，應能夠靈活應用工業工程專業的基本理論和方法，解決企業在生產、物流和倉儲管理的實際問題。
2 《產品結構設計》的課程設置規劃
本課程作為工業工程專業的一門實踐性強的專業核心課程，其主要任務是學習產品功能的設定、常用材料的種類和特性以及加工工藝、產品結構設計的原則以及與產品造型有關的通用結構設計知識，使學生掌握與產品設計相關的基本知識，具有產品結構設計的基本技能，能夠完成簡單產品設計中從功能定義到材料選擇以及最終的結構設計。
2.1 本課程的知識模塊包括：①產品材料與表面處理工藝常識；②塑料件結構設計的基本原則；③鈑金類產品結構設計基本原則；④模具基礎知識；⑤產品結構布局設計；⑥產品典型結構。其目的是使學生掌握結構設計的基礎知識，培養學生的三維空間想象能力，在實際應用中培養學生的新產品開發以及應用計算機繪圖的能力。
2.2 課程的重點內容包括：①常用塑膠材料基本知識；②常用金屬材料基本知識；③常用表面處理知識；④產品結構設計總原則；⑤產品結構關系分析與結構繪圖的基本要求。
3 《產品結構設計》課程的教學思路
3.1 選用教材。目前還沒有適合工業工程專業使用的《產品結構設計》教材，所以國內普遍做法是選用產品結構設計方面教材，暫定的教材是黎恢來編寫的《產品結構設計實例教程》。該教材將作者十幾年的產品結構設計經驗總結而成，系統、精細、全面地介紹了產品結構設計知識及設計全過程，明確了產品結構設計的概念和崗位職責，并通過講解一款電子產品的全套產品結構設計的整個過程，幫助學生融會貫通，更加高效地學習和掌握實用技巧。
3.2 教學內容。依據工業工程專業的整體人才培養方案和教學大綱的具體要求，將《產品結構設計》分為六大模塊，每個模塊里面包括若干的章節，各章節之間既自成體系，又互相有銜接，條理清晰，通俗易懂。①“產品材料與表面處理工藝常識”模塊，主要介紹注塑工藝理論、常用塑膠材料和金屬材料基本知識，以及注塑件、鈑金件表面處理方法。塑膠的定義及分類方面，介紹ABS、PS、PP、PVC等的應用范圍、注塑模工藝條件和化學和物理特性，重點是使學生了解注塑件的常見問題分析及解決，比如縮水、飛邊、熔接痕、頂白、塑膠變形等。金屬材料方面，介紹一些金屬的特性和應用范圍，比如不銹鋼、鋁、銅、鎳和鋅合金。常用表面處理知識方面，主要涉及塑料二次加工的基本知識，學生需要了解絲印、移印、燙印、超聲波焊接、噴涂、電鍍和模內覆膜等表面處理工藝。②“塑料件結構設計規范”模塊，重點介紹塑料件在設計和修改階段需掌握的通用設計規范，比如塑料件的料厚、脫模斜度、圓角設計，能夠分析塑料件的加強筋、孔、支撐面的使用范圍。在細節部分，應了解塑料件文字、圖案、螺紋和嵌件設計。③“鈑金件結構設計規范”模塊，介紹鈑金類產品設計的工藝要求，包括沖裁、折彎、拉伸、成形工藝，并且讓學生了解壓鑄類產品結構設計的工藝要求。在此模塊的教學中，應引入企業實際產品案例進行講解，以便于學生更好地掌握鈑金件的設計規范。④“塑料模和鈑金?；A知識”模塊，介紹塑料模和鈑金模的基本類型及典型結構，包括模具概述，模具的分類、注塑機介紹等，重點講解的是注塑模結構里面的澆注系統、頂出系統、排氣系統和行位與斜頂，以及二板模和三板模之間的區別和應用，以“實用、夠用”為度，學生只需了解典型的模具結構，不需要進行后期的模具設計。⑤“產品結構布局設計”模塊，主要介紹殼體形狀結構、密封結構、卡扣結構、螺釘柱結構、螺紋連接結構和嵌件連接結構等知識，以及各個特征的定義、作用和設計原則，特別是特征在使用時的相互配合關系。拓展知識方面，要了解塑料零件自攻螺柱及通過孔設計規則，以及模具設計與產品結構設計之間的聯系。⑥“典型產品結構”模塊，重點介紹目前國內普遍使用的三大產品（電子產品、家電產品和電動產品）的典型結構設計知識。每類產品選取一款經典的已批量的產品作為藍本，深入解剖結構知識在產品設計的運用。比如電子產品選手機為代表產品，講解手機產品各零部件的結構、前殼與底殼的止口設計、LCD屏限位結構設計和電池固定結構設計，以及內藏攝像頭結構設計。家電產品則以電吹風為例，學生要掌握電吹風的功能、材料、結構工藝性等，了解CAD軟件在電吹風設計中的應用，能對產品塑料件進行結構分析。在此過程中，還要掌握項目管理方面的知識。
3.3 教學方法。在教學中，提倡基于工作過程為導向的項目化教學，理論教學與實踐練習相結合，增加實踐課時的比例，培養產品設計的實踐能力。教師引導學生建立實用合理的知識結構，強化學生的自覺體驗和掌握知識的遷移能力，淡化理論和實踐的界限。在基礎知識夠用的前提下，采用任務驅動教學法、項目教學法，通過在具備多媒體教學設施的校內實訓基地開展新產品和新工藝的開發工作，使學生體會具體產品的外觀造型和結構設計過程，提高學生的綜合應用能力和實際應用能力。
4 《產品結構設計》在工業工程專業總體實訓的具體應用
在面向制造業的工業工程專業總體實訓里，結合各校的實際情況，以典型產品的流水線裝配設計為主體，總體實訓內容分為五個階段：前期的準備環節、產品設計與組裝環節、生產線裝配改善環節、三維系統模擬環節、總結交流環節。在這些實訓中，可以實現“教-學-做”一體化的行動教學，讓理論和實踐緊密結合，從而使學生在知識和技能上達到雙重提高；另一方面，可以鍛煉學生的綜合專業知識運用能力，提高團隊協作能力，也有利于提升學生的實際動手能力，更好地讓學生參與企業模擬項目，融入企業生產實踐。在產品設計與組裝環節，教師把學生分成六人左右的項目組，根據企業的某一個典型產品布置項目任務書。學生綜合考量校內實訓基地的實際條件和設備，運用產品結構設計的知識，共同完成項目。在此過程中，教師可以對新產品提出具體的要求，比如產品的結構尺寸不能過大，必須與生產線相匹配；結合人因工程學，運用動作分析和雙手操作分析，在工藝上要符合車間的零部件裝配順序，有利于工序和工位的確定；新產品各零部件的裝配要牢固可靠，可以滿足多次拆卸而不容易損壞；產品的價格應合理，要用最少的成本做出符合客戶要求的產品；考慮試驗的可行性和零部件的可修改性。
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產品工程設計范文4
本文以ZL40G環保型輪式裝載機為例，就機械材料的選用與設計、所要遵循的要點和所需考慮問題，提出幾點建議和設想。
1、環保型材料的利用
1）盡量采用能再生利用的材料和資源
在各系統及部件設計中所選用的材料盡量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用過程中對環境無害的材料，特別是結構件的設計應盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結構和無毒材料，提高工程機械材料的再生率。
2）長壽命、低能耗及減輕重量的設計原則
通常來說，延長產品壽命就等于減少了機械的生產量和降低其報廢量，降低產品能耗可減少對環境的污染，而減輕產品重量即可減少材料和資源的消耗。要從減少環境負荷的角度盡可以考慮各系列產品同類零部件的互換性和通用性。為此應在保持主機各項性能參數前提下，盡量減少主機和附屬作業裝置或機具的體積和重量，提高動力傳動系統零部件的強度和耐久性能，實現液壓系統的輕量化和高效率。
3）盡量采用低環境負荷材料
工程機械零部件設計中應盡可能不使用氟利昂（空調）、含氯橡膠、樹脂及石棉等有害材料。如裝載機駕駛室和內飾上使用難以自然分解且對環境有害的工程塑料及其它一些非金屬材料都加重了資源浪費和環境污染；在儀表、散熱器及蓄能電池等采購生產中，應盡可能減少或替代鉛的使用量。因此在主機設計中一些附屬零部件選用新型環保型材料很重要。
4）廢棄零部件處理的污染最小化及綜合成本最優化
工程機械產品在設計初始階段就要考慮報廢件處理簡單、費用低和污染小，零部件要解體方便、破碎容易，能焚燒處理或可作為燃料回收。
2、環保型工程機械產品設計
1）選用低公害發動機
發動機是工程機械所有系統中對環境影響最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環保型水冷增壓柴油機能大大降低對環境的負荷。目前歐美發達國家正在通過采用一系列新的技術手段、措施或應用新型的環保燃料來進一步降低排放、噪聲等，努力適應第三次排放法規要求。
2）降低整機振動與噪聲
減振與降噪應該是產品設計中最需關注的焦點問題。例如在裝載機設計中，動力裝置采用雙向減振懸掛系統就能克服整機動力傳動系統與車架之間的共振、噪聲及對動力系統的疲勞破壞；后橋設計成中心擺動結構能使后橋擺動中心與動力輸入中心重合，很好地減少附加力矩對傳動系統不停沖擊所產生的振動與噪音，避免在崎嶇不平道路上整機各部件相互沖擊所產生的噪聲。除選擇低噪聲的發動機外，主機的結構布置或系統的結構設計也可以進行某些針對性的改進。如冷卻風扇可不再由發動機直接驅動，而可單獨由液壓馬達帶動，這便于將風扇與發動機隔開并將整個發動機密封起來，從而使噪聲不能通過風扇出風口傳到外部，降低噪聲對環境的影響；通過優化液壓管路排列來降低液壓油泵振動、閥節流和油管振動產生的噪聲；可在機罩等覆蓋件處設計粘貼吸音隔音材料；可設計全密封整體式駕駛室，密封減震，隔音降噪，真正體現“以人為本”的設計宗旨。
3）液壓系統的清潔和防滲漏
保持傳動液壓油的清潔度對工程機械的液壓傳動非常重要，因此精心設計工程機械液壓系統（如采用高效高精度過濾裝置）十分必要，這樣就可去除油液中微塵垃圾、機械磨損物等雜質，減少液壓元件故障與磨損、延長常用液壓元件的使用壽命，降低液壓油的更換頻率；同時可有效避免液壓油在工作中溫度升得過高過快，延長換油間隔時間，減少對周邊作業環境的污染。另外通過采用增壓液壓油箱，可改善泵的吸油效果從而延長其使用壽命，并且能很好地防止外界灰塵和水分進入油箱，提高整個液壓系統的清潔度。液壓系統的滲漏對周圍環境的污染是目前部分工程機械產品中普遍存在的，液壓管路采用耐腐蝕、防老化、具備優良密封性能的進口優質膠管很有必要；為了減少損壞軟管的廢棄量，設計時應在可能的條件下盡量使用硬管；對設計過程中只能采用軟管并且容易破裂時油液流出而污染環境。
4）系統高效節能的設計
工程機械的高效節能也是環境保護的重要一環，減少能源消耗即意味著減少對環境的污染。故選用電控高性能長壽命節能型發動機是研制環保型機械最基本的一環；另外在設計時采用雙泵分合流技術、液壓負荷傳感技術、靜液驅動技術等都可達到節能降耗的目的。
3、工程機械產品人性化的設計
1）環保安全關懷型駕駛室的設計
如采用防紫外線輻射玻璃的全密封整體式、經減震降噪處理的“安全環保型”駕駛室，室內配置無氟環保型冷暖空調，并設計FOPS及POPS駕駛室以確保駕駛員的安全；充分運用人機工程學設計原理，如司機座椅可全方位調節、功能集成的單操縱手柄、可調式轉向驅動器、全自動換擋裝置、電子監控與故障自診斷系統，再輔以合理美觀的顏色搭配，可大大改善司機的工作環境，緩解疲勞，提高作業效率。
2）自動加脂裝置或集中系統的配置
傳統的手動加注脂費時費力，而且通常有多余的油液溢出來污染周邊環境。因此研制環保型工程機械就能自動定時加注脂的設備，如集中系統就能自動定時給各鉸銷加注黃油，其加油量經過仔細計算后設定，可很好地保證各銷軸得到足夠的而又沒有多余的油溢出，既環保又方便。另外對于小型機械，鑒于降低設計成本，可采用密封的銷軸或使用新型材料的特殊軸套、或設計二級防塵結構等防止外部異物的進入和內部油脂的排出，從而延長加注油的間隔，減少對環境的污染。
3）外觀美學設計
傳統的工程機械產品一直是外形粗放、笨重的形象，環保型產品更應注重外觀美學和車身的流線型設計，達到機器的環境的諧和，給人以視覺上的美感。如發動機機罩就可進行造型別致美觀的流線型設計，整機的標識標牌應精心布置、設計，良好地體現環保特色。
4）人性化設計
工程機械控制技術的電子化代表了當今技術的發展趨勢，采用微機控制技術，實現了各種工況下自動判斷、挖掘機器發動機的功率輸出，達到發動機的最佳功率匹配，減少發動機的燃油消耗，并自動診斷機器狀態，使機器使始終能保持良好狀態，因此控制和操縱的人性化能大大提高作業的安全性和舒適性。
產品工程設計范文5
關鍵詞：工程機械；產品形態；設計
1.工程機械產品形態分析
1.1 材質分析
在對工程機械產品形態設計之前進行材質分析是十分重要的一步，因為只有充分了解材質的特性，才能選擇合適形態將材質的性能完全表現出來，同時在另外一個方面如果利用比較良好的材質就可以在很大程度上使工程機械產品設計以最簡約的方式充滿藝術性。
1.2 工程機械產品功能分析
只有完全了解產品的功能才能有根據地對產品進行設計，才能從根本上選擇與產品功能相適應的形態，才能保證設計出來的形態不脫離產品功能而存在。
1.3 線形與色彩分析
工程機械產品的形態設計中的色彩設計不僅僅要滿足使用者的審美要求，美觀大方，同時還要與工程機械產品的使用環境相協調，只有這樣才能在最大程度上發揮工程機械產品的功能與使用效果，甚至還有可能給使用者帶來超值感受。同時在產品形態設計中還要分析機械產品的線條特征，盡量在線條設計時做到靜中有動、直中有曲的形式美。
2.工程機械產品形態設計原則
合理的工程機械產品形態設計應該是在保證產品基本使用功能的基礎之上，使其制造成本最低，因此工程機械產品的形態設計必須要遵循一定的原則。首先工程機械產品的形態設計必須要嚴格符合國家的產業發展政策和有關法令法規。
人性化設計原則，工程機械產品是一個與使用者、使用環境息息相關的產品，在實際的使用中，產品所發揮的功能、帶給使用者的心理體驗會直接影響用戶對其設計的評價，因此產品形態設計中應該以用戶為中心，確保設計出的工程機械產品完全符合“以人為本”的設計原則。
3.工程機械產品的形態設計方法分析
3.1 計算機輔助形態設計技術
3.1.1形態造型特征設計技術
形態造型特征設計技術是一種高層次的輔助設計方法，它將不同類型的形態實現方法、構成方法以及造型風格表現方式進行有效調整，結合專業化描述詞匯給設計師提供專業的造型工具。同時進一步促進計算機輔助設計技術更好的應用于形態設計方面。
3.1.2草圖設計技術
草圖設計技術是為了滿足工業設計師手繪習慣發展的一種造型技術。它縮小了傳統CAD系統與工業設計之間的差距，草圖設計技術的重心主要體現在兩方面：（1）人機交互技術，在設計系統的過程中進行有效的模擬設計手繪。（2）草圖重建技術。目前，在國內外已經出現了基于草圖的CAD系統。通常情況下，草圖設計技術是建立在CAD造型平臺的幾何模型上，給設計師提供了網格的草圖板，設計師可以根據其中的比例關系來勾畫各種造型曲線，同時在自定義選項獲取特征線和平面形。
3.1.3自由曲面設計技術
現代產品形態設計的風格逐漸趨向簡潔與人性化，自由曲面造型得到廣泛的應用，計算機輔助形態設計也開始注重它的發展。目前自由曲面設計技術是LAID的重點研究之一，它主要采用的是曲面特征設計（SurfaceFeatureDesign），在曲面特征設計中包括基本表面、移動特征和串通圖形。
3.1.4線型設計技術
所謂線型設計技術就是要遵循在工業設計中的美學原則，按照一定線型組織方式來組織線型，從整體上來協調各部的效果，確保整體造型的美觀。線型的設計在選取線型和布置上對造型有很大的影響，線型的設計在產品造型設計中具有重要的作用，是不可缺少的重要組成部分之一。
3.2 工程機械產品形態設計法則
3.2.1人機工程法則
人機工程學的范圍與很多理論學科都有重要的聯系，他的領域很大，很多企業非常重視這門學科，在市場信息的發展過程中，如果產品比較容易好進行運轉，所以他的地位非常重要。因此可以說這門科學是許多公司的重要理論依據，以此為方向，提高自身的企業內部產品的質量和企業的整體的輿論和評價。在工業的市場發展中，兩者的相互作用是最主要的原因，這樣可以提高產品質量和工作能力，實現高效的運行。
3.2.2形式美法則
在整個的人類社會前進過程中，有一個人們所共同認可的理念：盡管每一個時代的背景不一樣，文化理念不一樣，對美的概念也有不同的認識。不過這個審美原則是一直沒有變化的，保持固定的。我們可以借鑒這個原則應用于機械的審美設計。有位名人說過，有生命的物體通過相互競爭從而實現層次，主要原因是整體的大趨勢是保持原則的，所以說整個規劃不會出現大的變化，成為標準。
3.2.3工程機械產品形態設計中的視錯覺的應用
由于人眼的特殊結構，再加上人在觀察事物時總是受到形、光、色的相互干擾以及周圍環境因素的制約，因此就產生了視錯覺。在設計中，無論是平面還是立體，經常遇到視錯覺現象，因此視錯成了設計中一個注目的問題，有意識地利用這些視錯覺，往往能取得意想不到的效果，其中在工程機械產品的形態設計中常應用到的有分割錯覺、大小錯覺、凸凹錯覺、光滲錯覺等。
3.2.4工程機械產品的色彩設計
色彩作為視覺審美的核心，深刻地影響著人們的視覺感受和情緒狀態。人類對色彩的感覺最強烈、最直接，印象也最深刻。產品的色彩來自于色彩對人的視覺感受和生理刺激，以及由此而產生的豐富的經驗聯想和生理聯想，從而產生復雜的心理反映。在工程機械產品的色彩設計中要考慮到功能和安全因素、企業文化和理念因素、產品形象要素、環境色彩因素等的影響。
4.結束語
值得注意的是，工程機械產品的形態設計要設計法則，在滿足功能要求、設計美學、人機工程學等前提下，運用現代的觀念去改造和提煉，將它們有機結合起來，創造出形態美觀，功能良好，具有特色和差異化的產品。
參考文獻：
產品工程設計范文6
關鍵詞：產品設計、易用性、合理性、以人為本、高效
中圖分類號：J524文獻標識碼：A文章編號：1005-5312（2012）15-0197-01
一、易用工程概念
易用工程即產品的易用性，國際標準組織（ISO）對它的定義是：“在特定的環境中，特定的使用者實現特定的目標所依賴的產品的效力、效率和滿意度”。因此，易用性是一種以用戶為中心的設計概念，其重點在于讓產品的設計能夠符合用戶的習慣與需求。通俗的說，產品的易用性體現在是否好用上。
易用工程在設計中充分考慮到了人的價值，堅持以人為本的設計原則。無論什么產品，設計都要充分考慮它的整個生命周期中，用戶如何使用才更方便更合理，用戶在使用過程中，產品要合乎客觀規律，合乎人的生理、心理需要, 使人更正確、迅速、舒適、有效地使用產品。正如美國設計家普羅斯所說的：人們總以為設計有三維: 美學、技術和經濟，然而更重要的是第四維：人性。產品的易用性則充分體現了設計的人性關懷。
二、易用工程體現以人為本的設計思想
設計師本身也是消費者，因此設計師自己與消費者需求的結合，已成為產品設計的一個重要支撐點。閉門造車是設計中人性化體現的桎梏,設計師應該逐步轉換自己的設計思維,真正做到為人而設計，這就需要設計師拋棄自命不凡的個性體驗, 真正把用戶作為上帝深入到用戶中去了解他們的真正需求，這樣才會設計出簡潔易用的產品。
另外，易用工程以人為本的思想還體現在對特殊人群的關懷上。我國的人口總量和人口結構化決定了我們的社會中存在著大量的殘疾人和老年人群體，在社會發展過程中他們所面臨的困難和帶來的各種社會問題日益突顯出來，解決這些問題需要全社會的共同努力，這也正是工業設計本身所承擔的任務之一。
三、易用工程的屬性
（一）易學性：指用戶很容易能掌握如何使用產品?，F在市場上的老年人手機，按鍵非常大而且顯而易見，背部有緊急呼叫按鍵，老年人對新事物認知能力較差，所以這樣的手機對于老年人而言非常易懂。
（二）高效性：使用有效并且能很快實現預期目標。沃爾沃公司設計的設備L220G輪式裝載機榮獲了2011年紅點設計大獎，其特別之處在于裝載機的燃油高效性及高產能設計，并且擁有了更強的液壓系統。產品同時兼顧易操作性和燃油高效性。
（三）容錯性：操作過程中允許出現錯誤，并能簡單快速的糾正，不影響產品使用。
（四）滿意度：用戶對產品表示滿意并樂于使用。如圖四，優秀的游樂場充分考慮到兒童的愛玩的性格特點，提供了豐富多彩的游樂項目，給使用者帶來了很高的滿意度。
四、實現易用的設計原則
（一）易見
易見就是單憑觀察，用戶就能知道產品的狀態和該產品供選擇可以采取的行動。產品本身就能夠說明問題，產品中位置和操作方法應該是自然、顯而易見的關系，能夠使客戶一看就明白產品的各項功能。例如使用者在想如何操作變化無常的現代計算機和其它電子產品而遭遇麻煩，這不是使用者的錯，而是設計人員的錯，這是設計上出現了問題。
（二）映射
每個人的腦子里，都儲存有大量的知識，這些知識對高效的使用產品一樣非常有用，在環境中，這些知識當第一次遇到時非常有用。例如，關于飲水機的兩個水龍頭，大多數人不假思索就知道紅的是熱水，藍的是冷水。這就是產品的設計與我們大腦里已形成的火是紅的，水是藍的映射。
（三）反饋
反饋對于產品的易用性至關重要。通過不斷的的反饋，讓用戶明白自己的操作的結果。如果沒有反饋用戶便會琢磨自己的操作是否能產生預期的效果。例如，Windows操作系統中沙漏的圖標，讓我們用戶一眼就明白當前的狀態是需要等待，而不至于等得不耐煩去惡意敲擊鍵盤，屏幕顯示“正在……中，請稍候”遠比圖像一動不動的要好。因而易用性設計是產品設計的生命之源,是企業競爭取勝的關鍵,它既能提高產品的競爭力,更能突出產品中的人性化特征。
參考文獻：
[1]Donald Norman .設計心理學[M].北京：中信出版社,2003 ,23.
[2]Donald Norman . 情感設計[M].北京：電子出版社,2005 ,8.
