面向方案設計階段的產品生命周期設計方法研究.pdf

1、資源耗竭與生態(tài)環(huán)境破壞問題要求我們否定“高生產、高消費、高污染”的傳統(tǒng)發(fā)展模式和“先污染、后治理”的處理方式,轉而走“可持續(xù)”的發(fā)展道路,進行環(huán)境問題的“源頭控制”。產品生命周期設計是解決環(huán)境問題的最有效方法之一,是在產品設計階段就考慮產品全生命周期各個階段各種因素的一種設計方法,其目標是在滿足產品必要的功能、性能和經濟性要求的基礎上,實現(xiàn)生命周期資源利用效率的最大化,環(huán)境影響的最小化。
　　方案設計是產品設計過程中的最為重要的階

2、段之一,在很大程度上決定著產品最終性能,因此在該階段開展生命周期設計對提高產品生命周期性能具體關鍵作用。本研究在國家自然科學基金《基于仿真技術和遺傳算法的環(huán)境調和性產品的設計研究》(50775141)資助下,重點針對方案設計階段進行了以下產品生命周期設計方法研究:
　　1.面向方案設計階段的產品生命周期設計框架
　　基于公理化設計原理對產品生命周期設計進行了描述。通過對傳統(tǒng)產品設計“域”的擴展,提出了產品生命周期設計的“需求

3、域”、“功能域”和“方案域”,給出了各個“域”所包含的設計元素,分析和重構了“域”間映射關系,為產品生命周期設計方法研究提供了理論基礎。
　　通過理論分析提出了產品生命周期設計是將“產品”和“產品生命周期過程”有機地組合在一起進行設計,并從“產品”和“過程”兩個方面分析了方案設計階段產品生命周期設計的核心內容,即產品綠色方案設計和產品生命周期過程閉環(huán)化方案設計。在此基礎上,提出了基于“目標定義”-“產品初步方案設計”-“產品生命周

4、期過程方案設計”-“產品方案綠色改進設計”-“產品生命周期方案評價”的設計過程模型,分析了設計實現(xiàn)方法和關鍵技術,提出了支持生命周期設計的產品信息模型。
　　2.面向方案設計階段的產品生命周期設計方法
　　基于“可持續(xù)性”內涵,提出了產品生命周期設計目標體系和目標描述方法。給出了基于需求分析的產品生命周期環(huán)境目標定義方法,通過對生命周期環(huán)境需求信息的收集、整理、篩選和規(guī)范化描述,將其轉化為明確、可量化產品生命周期環(huán)境設計目標

5、和約束,從而能更有效地指導設計開展。提出了基于產品層次的過程設計策略分析和結構單元層次的過程設計選項適用性分析的兩層次產品生命周期過程方案設計方法,實現(xiàn)了環(huán)境目標到生命周期過程方案的轉化。提出了基于設計準則和QFD的產品方案綠色改進設計方法,指出了產品綠色設計準則具體應用方法,通過生命周期環(huán)境目標與產品綠色設計措施選項、產品綠色設計措施選項與結構單元相關性量化分析,實現(xiàn)環(huán)境性能目標到產品方案綠色設計改進要求的轉化。
　　3.基于仿

6、真的產品生命周期設計評價方法
　　針對產品生命周期設計復雜性特點和方案設計階段創(chuàng)新性特點,提出了基于生命周期仿真的產品生命周期設計評價框架,包括仿真輸入建模、仿真執(zhí)行和基于仿真結果的設計評價。在評價框架基礎上,首先對產品周期設計方案的特性提煉,提出了基于“產品模型”、“生命周期過程模型”和“用戶模型”的仿真輸入模型,將設計方案信息有效轉化為仿真輸入?yún)?shù);然后,提出了離散制造型產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