面向方案設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、資源耗竭與生態(tài)環(huán)境破壞問(wèn)題要求我們否定“高生產(chǎn)、高消費(fèi)、高污染”的傳統(tǒng)發(fā)展模式和“先污染、后治理”的處理方式,轉(zhuǎn)而走“可持續(xù)”的發(fā)展道路,進(jìn)行環(huán)境問(wèn)題的“源頭控制”。產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)是解決環(huán)境問(wèn)題的最有效方法之一,是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品全生命周期各個(gè)階段各種因素的一種設(shè)計(jì)方法,其目標(biāo)是在滿足產(chǎn)品必要的功能、性能和經(jīng)濟(jì)性要求的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)生命周期資源利用效率的最大化,環(huán)境影響的最小化。
　　方案設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的最為重要的階

2、段之一,在很大程度上決定著產(chǎn)品最終性能,因此在該階段開展生命周期設(shè)計(jì)對(duì)提高產(chǎn)品生命周期性能具體關(guān)鍵作用。本研究在國(guó)家自然科學(xué)基金《基于仿真技術(shù)和遺傳算法的環(huán)境調(diào)和性產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究》(50775141)資助下,重點(diǎn)針對(duì)方案設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了以下產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)方法研究:
　　1.面向方案設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)框架
　　基于公理化設(shè)計(jì)原理對(duì)產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)進(jìn)行了描述。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)“域”的擴(kuò)展,提出了產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)的“需求

3、域”、“功能域”和“方案域”,給出了各個(gè)“域”所包含的設(shè)計(jì)元素,分析和重構(gòu)了“域”間映射關(guān)系,為產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)方法研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　通過(guò)理論分析提出了產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)是將“產(chǎn)品”和“產(chǎn)品生命周期過(guò)程”有機(jī)地組合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì),并從“產(chǎn)品”和“過(guò)程”兩個(gè)方面分析了方案設(shè)計(jì)階段產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容,即產(chǎn)品綠色方案設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生命周期過(guò)程閉環(huán)化方案設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上,提出了基于“目標(biāo)定義”-“產(chǎn)品初步方案設(shè)計(jì)”-“產(chǎn)品生命周

4、期過(guò)程方案設(shè)計(jì)”-“產(chǎn)品方案綠色改進(jìn)設(shè)計(jì)”-“產(chǎn)品生命周期方案評(píng)價(jià)”的設(shè)計(jì)過(guò)程模型,分析了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法和關(guān)鍵技術(shù),提出了支持生命周期設(shè)計(jì)的產(chǎn)品信息模型。
　　2.面向方案設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)方法
　　基于“可持續(xù)性”內(nèi)涵,提出了產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)目標(biāo)體系和目標(biāo)描述方法。給出了基于需求分析的產(chǎn)品生命周期環(huán)境目標(biāo)定義方法,通過(guò)對(duì)生命周期環(huán)境需求信息的收集、整理、篩選和規(guī)范化描述,將其轉(zhuǎn)化為明確、可量化產(chǎn)品生命周期環(huán)境設(shè)計(jì)目標(biāo)

5、和約束,從而能更有效地指導(dǎo)設(shè)計(jì)開展。提出了基于產(chǎn)品層次的過(guò)程設(shè)計(jì)策略分析和結(jié)構(gòu)單元層次的過(guò)程設(shè)計(jì)選項(xiàng)適用性分析的兩層次產(chǎn)品生命周期過(guò)程方案設(shè)計(jì)方法,實(shí)現(xiàn)了環(huán)境目標(biāo)到生命周期過(guò)程方案的轉(zhuǎn)化。提出了基于設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和QFD的產(chǎn)品方案綠色改進(jìn)設(shè)計(jì)方法,指出了產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)準(zhǔn)則具體應(yīng)用方法,通過(guò)生命周期環(huán)境目標(biāo)與產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)措施選項(xiàng)、產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)措施選項(xiàng)與結(jié)構(gòu)單元相關(guān)性量化分析,實(shí)現(xiàn)環(huán)境性能目標(biāo)到產(chǎn)品方案綠色設(shè)計(jì)改進(jìn)要求的轉(zhuǎn)化。
　　3.基于仿

6、真的產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方法
　　針對(duì)產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)復(fù)雜性特點(diǎn)和方案設(shè)計(jì)階段創(chuàng)新性特點(diǎn),提出了基于生命周期仿真的產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)框架,包括仿真輸入建模、仿真執(zhí)行和基于仿真結(jié)果的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)框架基礎(chǔ)上,首先對(duì)產(chǎn)品周期設(shè)計(jì)方案的特性提煉,提出了基于“產(chǎn)品模型”、“生命周期過(guò)程模型”和“用戶模型”的仿真輸入模型,將設(shè)計(jì)方案信息有效轉(zhuǎn)化為仿真輸入?yún)?shù);然后,提出了離散制造型產(chǎn)品的一般化生命周期仿真模型?；陔x散事件系統(tǒng)仿真原理分