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基于并行工程绿色设计的分析与研究

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文章编号:1005-2895(2005)01-0004-04基于并行工程绿色设计的分析与研究林朝平 (江苏常熟理工学院,江苏常熟215500) 摘　要:针对传统串行式机电产品设计模式所存在的问题,提出产品开发中应用并行式绿色设计方法,以缩短产品开发周期、降低成本、提高质量和保护环境,开发绿色机电产品。

关　键　词:绿色设计;并行工程;环境保护;机电产品中图分类号:X 384 文献标识码:A1　引　言机电产品的传统设计是从“摇篮到坟墓”的串行过程,存在以下弊端:(1)产品开发的各个环节串行(顺序)进行,反复次数多,开发周期长,费用高。

(2)产品设计人员的环境意识不强,对绿色产品和绿色设计认识不足。

(3)产品开发过程中很少考虑产品的环境属性,易造成资源、能源浪费、污染环境。

因此,传统设计的产品难以适应市场竞争和可持续发展的需要。

基于并行工程的绿色设计(又称并行式绿色设计)则是从“摇篮到再现”的一种全新的产品开发理念和设计方法。

它应用并行工程,在产品概念设计初期就综合考虑产品的结构、材料、包装、制造、使用乃至废弃后的回收处理全过程,平行作业,集成于一体,并且重点关注产品的环境属性,将开发绿色机电产品作为设计的目标和出发点,以增强企业的竞争能力。

2　并行式绿色设计的基本模式2.1　绿色设计GD(Green Design)绿色设计是一种综合考虑资源、能源合理利用和减少污染、保护环境,实现可持续发展的设计方法。

其目标是使产品在设计、制造、包装、运输、使用、维护到报废处理的生命周期全过程中,资源、能源利用率最高,环境负面影响最小,并使企业的经济效益和社会效益协调、优化。

就是说,绿色设计在产品整个生命周期内,着重考虑产品的环境属性(资源利用、环境影响及可拆卸性、可回收性、可重复利用性等),并将其作为设计目标,在满足环境目标要求的同时,并行地考虑且保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量和成本等。

绿色设计的主要内容见图1。

图1　绿色设计的主要内容收稿日期:2003-12-17作者简介:林朝平(1948-　),男,江苏苏州人,江苏常熟理工学院高级工程师,副教授,主要研究方向为绿色制造工程与先进制造技术。

2.2　并行工程CE (Co ncurr ent Engineering)并行工程是现代产品开发与设计的一种新模式,它与传统设计制造方式之间的本质区别在于并行工程把产品开发的各个阶段看成是一个过程的集成,对开发全过程进行控制与管理,不断改进和完善,以克服传统串行式产品开发过程“大反馈”(多次重复)所造成的资源浪费、周期长、成本高等缺陷,以确保设计与制造一次成功率,快速响应市场需求。

并且,能够从根本上满足绿色设计所要求的从“源头”对污染进行控制的预防性措施,开发绿色机电产品。

图3　并行式绿色设计系统结构2.3　基于并行工程的绿色设计绿色设计与并行工程关系密切,绿色设计对于并行工程有着更为迫切的需求,由此并行式绿色设计应运而生。

并行式绿色设计的主要表现为:(1)绿色设计与并行工程设计目标的一致性　缩短开发周期,降低成本,提高质量,综合利用资源,保护环境,增强产品竞争力。

(2)绿色设计与并行工程开发过程的重叠性　产品开发过程各阶段相互交叉、重叠,并行作业,减少反复,缩短开发周期,优化设计。

(3)绿色设计与并行工程实施方法的协同性　由多种人员(如:设计工程师、工艺工程师、材料工程师、环境工程师、操作人员、顾客代表、销售人员等)组成的工作组协同工作,在设计与制造中注重产品的绿色度。

(4)绿色设计与并行工程信息资源的共享性　将产品数据资料与产品开发过程等各类信息集成于一体,实现资源共享,优化设计,提高产品的绿色程度。

并行式绿色设计实现了各环节之间的信息交流与反馈,在评估与决策中均从优化产品生命周期角度综合考虑,即:从产品概念设计起,至废弃后安全处理的闭环全过程,对环境的负面影响最小,资源、能源利用率最高。

并行式绿色设计的产品开发过程见图2。

图2　并行式绿色设计的产品开发过程3　并行式绿色设计的主要特性并行式绿色设计是从“摇篮到再现”的闭环系统,即产品从概念形成到废弃后的回收处置全过程。

与传统的产品设计方法相比,并行式绿色设计具有以下主要特性:(1)绿色化　在机电产品生命周期全过程中不破坏生态环境,对当地乃至全球环境不产生污染或污染最小化。

产品废弃后可回收、可重用,或有效处理处置,且不产生二次污染。

(2)整体化　并行式绿色设计的基本观点就是将设计与制造过程作为一个整体系统,它强调产品的整体利益,追求整体效果最优,即将在空间与时间上似乎相互独立的各个设计、制造过程与数据、信息处理紧密地联结成一个有机的整体。

(3)集成化　集成的并行工程环境是实施并行式绿色设计的基础和核心。

通过建立设计、工艺分析,仿真模拟技术等工具于一体的计算机集成平台,实行人员集成和信息集成,以及技术、销售和管理的集成。

(4)并行化　在产品开发的各个阶段,将传统的时间上有先后顺序的工程信息处理(如设计→制造→销售→使用→处理等)转变为同时考虑,并尽可能同时处理,实施交叉、重叠的平行作业,尤其是在产品概念设计初期就注重并行与协调。

(5)最优化　应用并行式绿色设计技术,优化产品设计,实施产品生命周期全过程中成本最低、质量最优、污染最少的环境友好性产品。

4　并行式绿色设计的系统结构与关键技术4.1　系统结构并行式绿色设计的开发系统由绿色设计子系统和并行工程子系统组成,并通过绿色协同工作组(GT W)集成、并行作业。

其系统结构见图3。

4.2　关键技术(1)绿色设计数据库和知识库　绿色设计数据是指在设计过程中所使用的和产生的数据;绿色设计知识是指支撑绿色设计决策所需的规则。

由于绿色设计涉及产品生命周期全过程,因而设计所需的数据和知识是产品生命周期各阶段所需的数据和知识的有机融合与集成。

为了满足绿色设计需求,必须建立相应的数据库和知识库,作为结构设计、材料选择、工艺设计和回收处理等方案绿色设计的重要数据支撑和知识支撑,并进行管理和维护。

(2)产品数据管理系统　并行式绿色设计的基础平台——产品数据管理系统,它包括有关CAE文件、材料性能、质量指标、技术标准、安全要求等多项设计信息,以及生产过程、工艺流程、工序排列、顾客需求、环境条件等各类过程数据,并有效地跟踪和组织产品设计、制造全过程的相关数据,将它们集成于一体,按规则将正确的信息和数据,在合适的时机,输送到有关平台与人员,从而实施产品信息的处理与管理,开发过程的控制和协调。

(3)仿真技术与虚拟制造技术　应用仿真技术对产品开发过程进行控制与管理,优化产品开发过程,并对现实生产制造活动中人、物、信息及制造过程也进行全面仿真,以发现制造中可能出现的问题,在产品实际生产之前就采取有效措施,从而达到产品开发一次性制造成功。

虚拟制造技术是以计算机支持的仿真技术为前提,对设计、制造等生产过程进行统一建模,在产品设计阶段,实时地、并行地以多媒体方式模拟出产品未来制造的全过程,以及制造过程对产品设计的影响和预测产品性能,即在产品设计阶段就模拟出该产品的整个生命周期,从而更有效、更灵活、更经济地组织生产。

并且,使工厂及车间的设计和布局更加合理,以实现产品开发周期最短、生产成本最低、性能质量最优、生产效率最高的设计目标。

虚拟制造技术的应用为并行工程的实施提供了必要的保证。

(4)设计网络化　借助于CAD/CAPP/CAM以及CAFD(计算机辅助工装系统设计)LCD(生产周期设计)、DFM(面向制造的设计)、DFA(面向装配设计)、M PS(加工过程仿真)等技术,广泛地应用于基于并行式绿色设计的各个环节,以实现并行式绿色设计的网络化。

各类设计人员在各自的工作站上可按常规的CAD工作站进行通讯与设计。

根据设计目标的要求,既可随时应其他设计人员的要求修改自己的产品设计,也可要求其他设计人员修改其设计以适应自己的要求,从而实现设计网络化,使多项设计工作并行协调地进行。

并且,将正确的数据和信息,在正确的时刻以正确方式传递到正确的位置和相应人员。

(5)设计方案及产品绿色度的综合评价系统　该评价系统的最终目标应实现为绿色产品的开发设计提供支持信息。

通过对设计的新产品和参考产品在技术先进性、经济合理性和环境协调性等诸方面进行比较和评估,或将新产品的各项指标与有关环境标准、实验统计数据进行比较,判断新产品设计方案的绿色度,为绿色产品设计提供参考依据。

绿色度包括:资源性指标、能耗性指标、环境性指标、经济性指标等。

常用的评价方法有:专家咨询法、加权平均法、成本效益法、模糊评价法等。

(6)并行式绿色设计的“技术—经济—环境”模型　技术创新对经济效益的持续增长起着不可替代的作用,经济效益的好坏又制约着企业绿色设计与绿色制造的实施。

在当今社会追求可持续发展的大趋势下,环境因素更是一个必须考虑的重要问题。

通过技术、经济、环境三者的有机结合,综合兼顾企业、顾客、社会三方面的利益,建立并行式绿色设计“技术—经济—环境”模型,作为设计、制造、使用、回收处理方面健康的、有竞争性的和环境友好性及良好工艺性的有价值的分析工具。

5　结束语并行工程与绿色设计的有机结合——并行式绿色设计是一种全新的产品开发与设计模式。

它以集成、并行的方式设计产品及其生命周期全过程,将开发资源利用最优、环境影响最小的绿色产品作为并行式绿色设计的出发点和归宿,以实现保护生态环境、缩短开发周期,提高产品质量、降低生产成本的设计目标。

参考文献:[1]　刘光复,等.绿色设计与绿色制造[M].北京:机械工业出版社,2000.[2]　孙大涌.先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2000.[3]　钟志华,周彦伟.现代设计方法[M].武汉:武汉理工大学出版社,2001.[4]　王润考.先进制造系统[M].西安:西北工业大学出版社,2001.[5]　林朝平.现代制造技术[M].南京:东南大学出版社,2001.Analysis and Study of Green Design Based on Concurrent EngineeringLIN Chao-ping(Changshu Colleg e of Science&T echnolo gy,Changshu Jiang su215500,China)Abstract:Accor ding to the problems existing in the serial mo uld design m ethod,green design for concurrent　赵　燕等　并行工程中面向成本的多智能体理论与方法综述・专论 文章编号:1005-2895(2005)01-0007-03并行工程中面向成本的多智能体理论与方法赵　燕,董星涛 (浙江工业大学,浙江杭州310000) 摘　要:针对降低产品成本的重要性及其涉及面的广泛性,提出了并行工程中面向成本的多智能体理论与方法。

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机械电子学-第01章参考答案

机械电子学-第01章参考答案

机械电子学-第1章习题-参考答案1-1试说明较为人们接受的机电一体化的含义。

（★）答：机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。

1-2机电一体化的目的是什么？答：提高系统的附加价值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使产品结构向短小轻薄化方向发展从而不断满足人们生活的多样化和生产的省力化、自动化需求。

1-3机电一体化时代的特征是什么？（★）答：机电一体化时代是以机电有机结合为时代特征，具体的说就是以微型计算机为代表的微电子技术逐步向机械领域渗透，并与机械技术有机的结合，为机械增添“头脑”，使其增加新的功能。

1-4何谓机电一体化技术革命？（★）答：将微型计算机等微电子技术用于机械并给机械以“智能”的技术革新潮流可称“机电一体化技术革命”。

1-5说明我国机电一体化优先发展的领域？答：数控机床等机制设备、电子化量具量仪、工业自动化控制仪表、电子化低压电表、工业机器人、电子化家用电器、电子控制轻工机械、电子控制纺织机械、机电一体化医疗机械、汽车机电一体化、机电一体化办公机械、机电一体化印刷机械、机电控制系统电子化、数码照相机、数码摄影机。

1-6优先发展的机电一体化领域必须同时具备哪些条件？答：a、短期或中期普遍需要；b、具有显著的经济效益；c、具备或经过短期努力能具备必需的物质技术基础；d、社会效益十分显著。

1-7.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？（★）答：1-8.工业三大要素指的是什么？（★）答：物质、能量、信息。

1-9.机电一体化的三大效果是什么？答：省能、省资源、智能化。

1-10.说明机电一体化系统（产品）的设计步骤。

答1-11.机电一体化系统（产品）的主要评价内容是什么？答：①、主功能，高性能化、低价格化、高可靠性化；②、计测、控制功能，智能化；③、动力功能，智能化；④、构造功能，轻薄短小化。

基于机械工程中绿色设计的探讨

基于机械工程中绿色设计的探讨

基于机械工程中绿色设计的探讨摘要：绿色设计是国际上兴起于上世纪90年代初的一种先进的设计理念，即是在产品整个生命周期内（设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理），重点考虑产品的环境属性即自然资源的利用、对环境和人的影响、可拆卸性、可回收性、可重复利用性等，并将其作为设计目标，在满足环境要求的同时，并行考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等。

本文将绿色设计在机械工程的应用特点、方法、优势及目前存在的问题进行分析和探讨。

关键词：机械工程绿色设计发展环保Abstract ：The green design is one kind of advanced design concept which at the beginning of 1990s on international emerge, is in the product entire life cycle (design, manufacture, transportation, sale, use or expense, abandons processing), considered emphatically the product the environment attribute (natural resource use, to environment and human´s influence, dismantable, recoverability, may reuse and so on), and takes it as the design goal, while satisfies the environment goal request, parallel considered and guaranteed the product should have basic function, service life, efficiency and quality and so on.0前言从上世纪90年代以来,经济全球化给世界带来了资源匮乏和环境污染的严重危机,影响到人类未来的发展,迫使人们对发展观进行反思。

浅谈船舶绿色设计

浅谈船舶绿色设计

浅谈船舶绿色设计作者：黄肖亮来源：《中国水运》2011年第09期通过与传统的船舶设计方法比较，阐述了船舶的绿色设计对环境保护的意义和应用前景，及其对材料和工艺的原则要求。

20世纪70年代以来，工业污染所导致的全球性环境恶化达到了前所未有的程度，迫使人们不得不重视这种现实。

日益严重的生态危机要求全世界采取共同行动来加强环境保护，以拯救人类生存的地球，确保人类的生活质量和经济持续健康发展。

进入20世纪90年代以来，各国的环保战略开始经历一场新的转折，全球性的产业结构调整呈现出新的绿色战略趋势。

这就是向资源利用合理化，废弃物产生少量化，对环境无污染或少污染的方向发展。

在这种“绿色浪潮”的冲击下，绿色产品逐渐兴起，相应的绿色产品设计方法就成为目前的研究热点。

?荩可持续设计思想所谓可持续设计思想，就是在生态学的指导下，将设计纳入“人-机-环境”系统，在实现社会价值的同时强调保护自然价值，促进人与自然的共同繁荣。

可持续发展，是人们应该遵循的一种全新的价值观。

其本质在于充分利用现代科技，大力开发绿色资源，不断改善和优化生态环境，促使人与自然的和谐发展，人口、资源和环境相互协调，相互促进。

可持续发展思想的产生，促成了设计理念的根本变革，从而更为深刻地阐明了设计对于认识世界、改造世界的重大意义。

人们在转变传统发展模式、实行可持续发展战略的时候，必须纠正过去那种单纯靠增加投入加大消耗实现发展的模式和以牺牲环境来增加产出的错误做法，从而使经济发展更少地依赖地球上有限的资源，而更多地与地球的承载能力达到有机的协调。

要实现可持续发展，就要求企业改变传统的生产方式和经营观念，走可持续生产之路，为了增加市场竞争力，做到生产成本低、生产周期短、产品质量高的同时，还要重视提高产品的制造技术水平以及不影响生态环境，即进行绿色设计，这是实现可持续发展的关键。

?荩绿色设计方法1、绿色设计方法简介绿色设计，是指在保证产品功能、质量、成本的前提下综合考虑环境影响和资源效率，使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生或使环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极小，节约资源和能源，对资源利用率最高，能源消耗最低的设计技术，通常也称为生态设计，在这一周期内着重考虑产品环境属性，即可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等。

论食品机械设计中的并行式绿色设计技术

论食品机械设计中的并行式绿色设计技术

誉≥熬熬凰，论食品机械设计中的并行式绿色设计技术迟家成(大连绿诺环境工程科技有限公司，辽宁大连116100)进入20世纪90年代后，各国的环保战略呈现出鲜明的“绿色”态势，即向资源合理化和废气物少量化发展。

“绿色”的概念逐步走向社会和大众生活。

因此，把“绿色”概念引入食品机械行业，食品机械绿色设计势在必行。

目前，大多数数企业的食品机械开发设计是采用串行的设计模式，即按顺序方式来组织食品机械。

从用户需求、概念设计、方案规划、详细设计、零部件开发、生产到售后服务的各个阶段，且每个阶段都是界限分明、各尽其职，但各阶段之间的工作是相互“孤立”的，缺乏必要的信息交流和协调。

因此，食品机械开发过程增加了许多不增值的环节，使生产准备周期延长，容易造成设计、制造和用户要求的脱节。

这种串行式的食品机械开发设计模式使食品机械的可制造性、可装配性和可维护性较差，从而导致设计改动量大、协调环节多、开发周期长以及成本高等结果。

而且，在食品机械设计过程中很少考虑食品机械生产制造方式、使用过程和废弃处理对环境的负面影响。

1食品机械并行式绿色设计的方法食品机械在使用过程中产生的有害物更直接影响着自然环境。

食品机械在使用过程中的噪声、废气和废水排放，还包括制造加工过程、使用后的废弃处置对环境产生负面的影响等焦点问题。

食品机械并行式绿色设计是基于并行技术为基础的绿色设计，是对食品机械的开发设计及其相关环节并行处理，即谂书立程的并行化、集成化的绿色设计。

从系统角度出发，绿色设计是整个系统的核心。

主要包括食品机械结构设计(如可拆卸性设计)、食品机械材料选择、制造环境设计、食品机械工艺设计(如洁净成型、干式加工、工艺模拟、快速成型技术等)、包装方案设计和回收处理设计等方面；而环境影响评价则是整个系统的关键，它贯穿于整个系统的全过程，用于企业对食品机械开发战略、食品机械设计、制造过程实施全方位评估。

主要可包括从生态平衡、宜人性和废弃处置等几个方面确定绿色食品机械的评价指标体系。