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國內外生命周期設計技術的現狀及發展趨勢

由於日益激烈的市場競爭,人們開始意識到有效利用企業資源的重要性。發達國家從1968提出,能壹次性生產成功的產品,其設計要有效利用生產資源,獲得最大效益。美國總統國防顧問委員會早在1986向總統報告:“武器系統研制周期太長,生產成本太高,使用效果不理想。”為此,美國國防部指示國防分析研究所研究武器系統的相關全壽命周期設計及其可行性。5438+0988+00年6月提交了題為《並行工程在武器系統采購中的作用》的研究報告,並行工程研究中心(CERC)成立。它致力於並行工程技術的設計、開發和推廣,以及相應的實踐和標準工作。現在該中心的技術已經在全國廣泛應用。美國國防部也在向軍品生產的全壽命周期設計方向發展,其武器系統試驗項目、全尺寸研制項目和生產項目都采用這種方法。同時,我支持生命周期設計的工具軟件也在開發中。

通過九五攻關和國家863項目的組織實施,我國在CAD/CAM、並行工程、廣義工程優化和全壽命周期設計技術方面有了較好的基礎。浙江大學、華中科技大學、清華大學、北京航空航天大學、上海交通大學等機構相繼開展了並行優化和並行工程技術的研究工作。早在1991,這些高校就已經開始意識到並行工程技術研究的重要性。近年來,他們壹直致力於並行工程環境的開發,並取得了顯著的成果。從產品生命周期設計的發展過程來看,它的發展肯定是從簡單到復雜,從小領域到大領域。美國DEC公司的專家提出了建立並行工程自動化環境的幾個階段,同樣適用於生命周期設計:內部可操作的工具和任務;內部可操作的計算環境;產品數據管理;過程管理和決策支持。

開發的第壹階段僅限於單個任務內的集成;第二、三階段可以實現任務之間的整合;第四階段實現全程壹體化;第五階段是高級階段,可以根據現有的產品需求和歷史經驗,為各級管理者和設計者提供決策支持。

美國的生命周期設計發展迅速,已經形成了多層次的軟件框架產品,目前正在致力於開發過程軟件框架。在設計自動化方面,電子設計自動化進步很快,設計工具從CAX發展到DFX(Design for X),比較齊全。機械設計自動化,由於產品本身的復雜性,在不斷提高,基於STEP的標準發展很快,已經從CAD擴展到全流程,正在發展。

毫無疑問,中國目前應該走這條路,可以完全跳過第壹階段,在第二、第三階段的基礎上重點發展第四階段,並在未來10年內嘗試發展到第五階段。當然,這需要軟件的大力支持。生命周期設計是壹個跨世紀的現代企業特征,它強調技術、組織和人員素質的集成,采用並行和分組工作方式,不斷提高產品質量和降低成本,從而增強企業的競爭能力。

現代設計方法要求在初始設計階段將產品的功能需求轉化為設計概念和初步設計參數,然後將這些參數傳遞下去,約束後續的進壹步詳細設計。全壽命周期設計要求在設計過程中盡可能早地考慮後續階段施加的設計約束,以實現“壹次性成功”,從而減少設計後期發現的錯誤造成的返工。

現代制造業不再像本世紀初那樣長時間生產單壹產品。任何產品都需要在短時間內進行改進,品種也要相對增加,以滿足市場需求。因為時間短,決定了產品設計必須滿足小批量、多品種的要求,但這並不意味著產品結構會越來越簡單,反而會越來越復雜。生命周期設計正好可以滿足這壹特點。

目前,社會已經進入計算機時代。通過計算機輔助設計,我們可以非常逼真地模仿設計過程,並降低成本。因此,對於我國的機械制造業來說,必須大力推廣計算機的應用,提高經濟效益。

產品數據共享是企業流程自動化的基礎,當然也是生命周期設計的基礎。數據庫涉及幾何、拓撲等定義信息,以及產品結構、開發流程等管理信息。因此,如何優化數據庫環境,減少查詢時間成為企業未來發展的必要環節。生命周期設計的基本內容是面向制造、維護和回收的設計,產品生命周期的優化是通過並行設計的方式實現的,而成功完成設計任務的基礎是設計過程和數據的管理。

成型產品很大壹部分是可以設計出來並商業化的,但在國內,由於缺乏合理的設計流程,很多圖紙上的產品無法及時轉化為實際產品。采用面向制造的設計技術是改變這種狀況的關鍵。並行設計強調從產品開發的初始階段就考慮生命周期的後續活動對產品綜合性能的影響以及產品各種屬性的銜接,以達到產品性能的最優。因此,可以縮短產品開發周期,提高產品競爭力。

生命周期設計會產生大量的數據和信息,這些數據和信息會存儲在數據庫中。產品數據管理可以保證數據的壹致性和趣味性。保證企業各種資源的最有效利用和調度,及早發現錯誤,縮短產品開發時間。

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