面向方案設(shè)計階段的產(chǎn)品生命周期設(shè)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(chǎn)、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(zhuǎn)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(chǎn)品生命周期設(shè)計是解決環(huán)境問題的最有效方法之一,是在產(chǎn)品設(shè)計階段就考慮產(chǎn)品全生命周期各個階段各種因素的一種設(shè)計方法,其目標(biāo)是在滿足產(chǎn)品必要的功能、性能和經(jīng)濟性要求的基礎(chǔ)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(shè)計是產(chǎn)品設(shè)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(chǎn)品最終性能,因此在該階段開展生命周期設(shè)計對提高產(chǎn)品生命周期性能具體關(guān)鍵作用。本研究在國家自然科學(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)計研究》(50775141)資助下,重點針對方案設(shè)計階段進行了以下產(chǎn)品生命周期設(shè)計方法研究:
　　1.面向方案設(shè)計階段的產(chǎn)品生命周期設(shè)計框架
　　基于公理化設(shè)計原理對產(chǎn)品生命周期設(shè)計進行了描述。通過對傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計“域”的擴展,提出了產(chǎn)品生命周期設(shè)計的“需求

3、域”、“功能域”和“方案域”,給出了各個“域”所包含的設(shè)計元素,分析和重構(gòu)了“域”間映射關(guān)系,為產(chǎn)品生命周期設(shè)計方法研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　通過理論分析提出了產(chǎn)品生命周期設(shè)計是將“產(chǎn)品”和“產(chǎn)品生命周期過程”有機地組合在一起進行設(shè)計,并從“產(chǎn)品”和“過程”兩個方面分析了方案設(shè)計階段產(chǎn)品生命周期設(shè)計的核心內(nèi)容,即產(chǎn)品綠色方案設(shè)計和產(chǎn)品生命周期過程閉環(huán)化方案設(shè)計。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”-“產(chǎn)品生命周

4、期過程方案設(shè)計”-“產(chǎn)品方案綠色改進設(shè)計”-“產(chǎn)品生命周期方案評價”的設(shè)計過程模型,分析了設(shè)計實現(xiàn)方法和關(guān)鍵技術(shù),提出了支持生命周期設(shè)計的產(chǎn)品信息模型。
　　2.面向方案設(shè)計階段的產(chǎn)品生命周期設(shè)計方法
　　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(zhuǎn)化為明確、可量化產(chǎn)品生命周期環(huán)境設(shè)計目標(biāo)

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

6、真的產(chǎn)品生命周期設(shè)計評價方法
　　針對產(chǎn)品生命周期設(shè)計復(fù)雜性特點和方案設(shè)計階段創(chuàng)新性特點,提出了基于生命周期仿真的產(chǎn)品生命周期設(shè)計評價框架,包括仿真輸入建模、仿真執(zhí)行和基于仿真結(jié)果的設(shè)計評價。在評價框架基礎(chǔ)上,首先對產(chǎn)品周期設(shè)計方案的特性提煉,提出了基于“產(chǎn)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(shè)計方案信息有效轉(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。基于離散事件系統(tǒng)仿真原理分