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产品的总体方案设计范文1
一、智能建筑的定义
我国智能建筑专家、清华大学张瑞武教授在1997年6月厦门市建委主办的“首届智能建筑研讨会”上,提出了以下比较完整的定义:智能建筑是指利用系统集成方法,将智能型计算机技术、通信技术、控制技术、多媒体技术和现代建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控,对信息资源的管理,对使用者的信息服务及其建筑环境的优化组合,所获得的投资合理,适合信息技术需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的现代化建筑物。这是目前我国智能化研究的理论界所公认的最权威的定义。
二、智能建筑的特点
1、节约能源。2、节省设备运行维护费用。3、提供安全、舒适和高效便捷的环境。4、广泛采用了“3C”高新技术(3C高新技术是指现代计算机技术、现代通信技术和现代控制技术)。5、系统集成。
三、现阶段智能建筑存在的问题
1、电气施工图设计不完善。建筑工程项目在方案设计阶段时,往往重视建筑设计本身的平、立、剖,而对其他专业,特别是设备工程,包括水、电、暖等有所忽视,只要写一个简单的说明即可,而对智能化系统建设则未被列入内容,有的甚至不考虑。在设计方案评审时,有关主管部门提出或设计单位询问建筑单位关于智能化设计时,项目已进入初步设计阶段,建筑单位才认识到需要这方面的设计,设计单位也才被要求做智能化系统总体方案设计。智能建筑中涉及到的办公自动化系统、通信自动化系统与楼宇自动化系统都是当前世界的先进技术,设计单位难以完全掌握,设计单位对选用的系统不熟悉,施工图设计困难,对各系统应包括内容有分歧。
2、智能化系统总体方案设计与建筑设计不同步。正当智能化系统总体方案设计进行时,由于工期紧迫,建筑设计已进入施工图阶段,设计迫在眉睫,智能化系统总体方案甚至未经评审就进入施工图设计。部分工程项目在进入施工后才发现缺少智能化系统的设计施工图,于是重新找施工单位进行智能化系统设计。
3、系统集成商在准备进入项目实施时,发现没有弱电井和弱电配电间,要不就是土建已超前,管路预埋已成空话,或虽有管路但冗余不够等。介入时发现电话、电视等已有人实施,许多管路和信息出口的安装位置,设备的安装位置已被占用。诸如此类,使原方案必须重新修订,系统指标和工程预算发生较大变化。
4、缺少国产化系统集成产品。目前我国还没有开发出一套智能建筑系统集成产品,国外如美国江森自控、I BM、朗讯科技等公司产品占据国内智能建筑市场。国外楼宇自动化系统的供货都是从敏感元件、执行机构、阀门、变送器、现场控制站、子站、网络服务器及所有软件成套供货,产品质量有保证,但现场调试、人员培训、后期服务等方面不完善,在与甲方及施工单位配合上有难度。自身的技术力量薄弱。在施工过程中,接线、安装等低级错误引起设备损坏的现象时有发生,对国外产品不熟悉和技术壁垒给智能建筑的正常运行带来隐患。
四、智能建筑未来的发展趋势
1、智能大楼。是指将单栋办公大楼建成综合智能化大楼。智能大楼的基本框架是将BA、CA、OA三个子系统结合成一个完整的整体,发展趋势则是向系统集成化、管理综合化和多元化以及智能城市化的方向发展,真正实现智能大楼作为现代化办公和生活的场所。
2、智能广场。智能大楼从单幢大楼变为成片开发,形成一个位置相对集中的建筑群体,称之为智能广场。智能建筑不再局限于办公大楼,逐步向公寓、商场、医院、学校等建筑领域扩展。智能广场除具备智能大楼的所有功能外,还具有系统更大、结构更复杂的特点,一般应具有智能建筑集成管理系统IBMS,能对智能广场中所有楼宇进行全面和综合的管理。
3、智能化住宅。智能化住宅的发展分为三个层次:首先是家庭电子化(HE),其次是住宅自动化(HA),最后是住宅智能化,美国称其为智慧屋(WH),欧洲称为时髦屋(SH)。
智能化住宅是指通过家庭总线(HDS)把家庭内的各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置都并入到网络之中,进行集中或异地的监视控制和家庭事务性管理,并保持这些家庭设施与住宅环境的协调,提供工作、学习、娱乐等各项服务,营造出具有多功能的信息化居住空间。
4、智能化小区。是对有一定智能程度的住宅小区的统称。智能化小区是具有居家生活信息化、小区物业管理智能化、IC卡通用化的小区。小区智能化是一个过程,它伴随着智能化技术的发展及人们需求的增长而不断完善,表明了可持续发展是小区智能化的重要特性。
5、智能化城市。在实现智能化住宅和智能化小区后,城市的智能化程度将被进一步强化,出现以信息化为特征的智能化城市。
产品的总体方案设计范文2
关键词：EMC；设计流程；技术规范；测试
中图分类号： TN03 文献标识码：A
1 电子产品生产企业面临的困境和现状
在很多企业中，由于专业人才的缺失，并没有设置专门进行EMC设计的工作岗位。另外，在产品设计阶段，企业的研发流程中往往也没有专门针对产品的电磁兼容性进行评价的环节。对于EMC开发流程、设计要求，也没有明确的技术文件加以描述和要求。至于开发产品的电磁兼容性好坏，完全取决于个别开发工程师的相关技术水平和经验，不能在系统和流程上保证产品的质量。这样造成的后果是，相当一部分的电子产品在研发后期不能顺利地通过认证，影响产品的上市速度，或者由于生产出来的电子产品其EMC的一致性不能保证，在市场监督抽查时出现质量问题。这是企业在内部流程方面存在的缺陷。
2 EMC的设计流程和技术规范
2.1产品总体方案设计
在总体方案设计阶段，要对产品的总体规格进行EMC设计方面的考虑。主要内容有：产品销售目标市场，需要满足国家或地方制定的EMC标准、法规要求，客户要求的产品电磁兼容性以及潜在目标市场的EMC方面的标准和法规要求。基于目标市场或企业客户对产品EMC性能的要求，需要提出产品的EMC总体设计框图，并根据经验，制定产品EMC设计总体方案。总体方案的内容基本上包括：产品的结构如何设计，屏蔽如何设计，接地如何设计，滤波如何设计；新的国家或地区、或是新的客户，对于产品的EMC性能是否有新的要求；结合具体的测试要求，是否需要在产品设计阶段格外关注某一设计要点。
2.2产品详细方案设计
在产品详细方案设计阶段，产品的硬件实现方案已经确定，可以作为EMC设计的基础。我们可以依据产品的结构设计图和电路框图，提出产品总体的EMC设计方案，如：电源接口、信号接口、电缆选型和接口结构等关键部位的设计要求和方案。我们需要特别注意相关方面提出的、对于EMC方面的新要求，这些新的要求经常会使原有的设计有所改变。
2.3产品的原理图设计
从这个阶段开始，产品的EMC设计进入到关键阶段，原理图设计是关键阶段的第一个环节。在产品原理图设计阶段，需要进行的主要内容有：产品内部主芯片的滤波电路设计，晶振的滤波电路设计，时钟驱动电路的滤波电路设计，电源输入端的滤波电路设计，外接信号接口的滤波电路设计。在进行EMC设计时，由滤波和防护器件的选型开始，需要考虑电路板功能地和保护地属性的划分，滤波器件的位置和参数，单个电路板的接地位置等因素。
在这个阶段，我们经常会用到EMC设计检查表。检查表包含的内容，其基础和核心是产品在原理图设计阶段和PCB设计阶段，应遵循一整套的设计要求与规范，这些要求与规范应该是具体的和可操作的。检查表的内容应该得到不断丰富和完善，应该是随着产品的不断升级与更新换代，将研发工程师与EMC整改工程师的经验不断地融合和提炼后形成的。
在原理图设计阶段，检查表中涉及的核查内容举例如下：
a）电源部分
主要有：电源板输入端有没有预留Y电容；在变压器次级，各输出电压线路有没有预留滤波电感和滤波电容；电源输入端是否预留压敏电阻或稳压二极管。
b）主控制板
主要有：数据总线是否有匹配的电阻或排阻；晶振输出管脚是否有RC滤波电路；IC的电源管脚处是否有滤波电容；输出信号排线，在端子位置是否有磁珠或者电阻与电容组成滤波电路。
c）输入和输出口是否有电容—电感—电容（CLC）或电容—电阻—电容（CRC）滤波电路，信号线上是否有磁珠或者电阻；以太网口位置是否有防雷器。通过上述的核查，可以认为满足条件的原理图基本上符合EMC设计要求。
2.4产品的PCB设计
PCB设计是整个EMC设计流程中最为关键的一环，PCB设计的好坏与最终整机的EMC性能息息相关。在后续对整机采用问题解决法来整改时，PCB往往也是改动最多的地方。由此，可以看出PCB设计的重要程度。目前，随着研究的不断深入，关于PCB设计与整机EMC性能之间关系的著作和论述也多了起来。本文不对技术方面做过多解释，只着重从流程方面说明如何保证PCB设计符合EMC设计规范。
在PCB设计阶段，需要考虑采取何种层叠结构，建议对高速信号板尽量采用4层以上的多层板。多层板的中间至少有一个地层，这样可以保证为高速信号提供较小的回流路径，同时为晶振提供完整的镜像平面。在PCB设计阶段，需要格外注意PCB上关键器件的摆放，如晶振、主芯片、驱动电路和外接端子，这些器件的位置决定了时钟走线的方向和长度。如果这些器件走线不正确，那么就会使时钟走线弯曲或者过长，易造成比较大的辐射干扰或接收到外界的干扰电磁波。
PCB上“地”的划分，也对整机的EMC性能有很大的影响。对EMC来讲，建议将数字地、模拟地分开，信号地与电源地分开。在布置地线时，最核心的思想是借助地线或者地平面，利用耦合电容对高速时钟信号进行滤波或者提供尽可能短的回流路径，最大限度地减小可能的射频干扰。采取的措施有：在高速时钟线的两侧铺设地线，在主芯片和晶振的镜像位置保证完整的平面，地层和电源层尽量少走信号线等方法。
在PCB设计阶段，检查表中涉及的核查内容举例如下：
a）电源板
电源板次级是否有预留到地的固定螺丝锁合孔的位置。
b）主电路板
时钟线上如有过孔，则时钟的换层过孔附近是否有到地层的过孔存在；主芯片和存储芯片是否在PCB的同一层；数据总线的走线是否在同一平面上；电源线是否与数据线、时钟线有相邻的平行布线现象，如有平行，则应尽量使其走线满足3W原则（即走线间距的大小一般为2倍之线宽）；晶振外壳是否留有接地点，且晶振与芯片的回路应尽量小；电源层是否比地层内缩20H，H为电源层与地层之间的距离；PCB布线时，是否是地线宽度﹥电源线宽度﹥信号线宽度；不同的PCB之间，互联排线的端子是否在相邻的一方。
2.5产品结构试装（工程样机）阶段
在这个阶段，产品的工程样机已经做好。我们可以利用这个样机来验证产品的EMC性能。验证的主要方法是进行EMC测试。在测试之前，我们还需要进行一项工作，主要是对样机的结构进行检查。需要检查的内容有：不同PCB板之间的互联排线，其长度是否过长；PCB的接地点选择是否合理，接地电阻大小是否满足要求；屏蔽层是否接地。当然，这些内容也可以列入EMC设计检查表中，将来作为标准的核查事项。通常在这个阶段的检查当中，会发现一些结构和工艺设计方面存在缺陷，或者是内部电缆走线方面的错误。这些缺陷和错误需要采取措施尽可能地消除。
2.6确认或验证测试
在上述的设计检查完成后，需要对样机进行一次EMC方面的全项目测试，以便找出所有的潜在问题。因为即使使用目前先进的仿真设计软件，其结果也代替不了实际的测试。产品的EMC性能还是取决于实际的测试情况。经测试发现问题后，依据EMC三要素方法进行整改，寻找干扰源，切断传播途径，或者降低敏感设备的敏感度。整改的方法，大致可分为滤波、接地和屏蔽等措施，具体的技术细节不在本文中讨论。
结语
本文中介绍的电磁兼容设计开发流程，可以帮助企业从源头上解决电磁兼容问题，同时省去许多人力、物力和金钱成本。
参考文献
产品的总体方案设计范文3
Abstract: Rapid design has been proposed and developed owing to the demand of products diversity and rapid update, and it refers to all the design techniques and methods in aid of shortening the cycle of product development. The rapid design system must generate the products according to the need of customers in order to get rapid prototyping and market lead time. The system requirements and architectural structure of rapid design system for bend door of railway vehicles were given, and the rapid design system was researched and developed. The research establishes good groundwork for helping to improve response ability.
关键词: 轨道车辆弯门;快速设计;参数化设计
Key words: bend door of railway vehicles; rapid design; parameterization design
中图分类号:TH164文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)22-0120-02
0引言
快速设计技术是为了快速响应市场多样化需求的情况下提出并发展起来的一种技术。随着经济的飞速发展,用户的需求越来越具有个性化。产品需求的多样化、复杂化、产品生命周期的缩短以及产品市场的全球化都迫切要求产品设计和制造以最快的速度、最高的质量、最低的成本和最好的服务来适应市场变化的需求。以数字化、集成化、并行化、网络化为基础,以缩短产品开发周期为目标的快速设计技术是使企业在市场竞争中占据有利地位的关键技术[1][2]。
快速设计系统使产品快速设计成型并投入市场就必须要根据客户的需求快速生成所需要的机械产品。机械产品的快速设计需要综合运用各种先进的设计技术,包括模块化技术、参数化技术、有限元分析技术、基于CAD的设计工具等等。轨道车辆弯门快速设计系统是在快速设计技术进行研究的基础上对轨道车辆弯门快速设计系统进行分析、开发与应用。
1轨道车辆弯门快速设计系统的需求分析
为了提高轨道车辆门系列产品的开发效率,某公司决定对其产品中的轨道车辆弯门进行快速设计研究,开发出该产品的计算机辅助设计系统,以大幅提高该产品的设计效率,缓解设计人员的设计压力,同时为其它产品的类似开发奠定必要的技术基础。轨道车辆弯门快速设计系统的具体要求是:
1.1 面向标准化的轨道车辆弯门系统模块化的规划及建立,确定轨道车辆弯门中各个模块的功能与相互间的联系。
1.2 建立实用的轨道车辆弯门快速设计系统,能根据不同的设计参数自动实现整个轨道车辆弯门产品的快速设计,各零部件自动与总装配体关联变化。根据需要实现轨道车辆弯门中门的长短、宽窄、折弯(或圆弧)位置变化而变化;门板上门窗大小、位置实现变化驱动;门板上的把手、锁扣和保险锁等标准部件的位置尺寸应可变化驱动。
1.3 能自动生成产品的三维总装配数模和全部零部件的二维工程图(如零件图、框架焊接图、蒙板、铝蜂窝、密封胶条、窗框、玻璃等)。
1.4 用户参数输入界面应简洁友好。
1.5 对设计结果进行有限元分析,确定最佳设计结果。
2轨道车辆弯门快速设计系统总体方案设计
2.1 车辆弯门快速设计系统的总体方案框架对轨道车辆弯门进行总体的结构与功能分析,并根据目前三维CAD软件所具备的功能和参照国内利用CAD软件进行标准件及常用件开发的成熟技术得到系统的总体方案框架如图1所示。
首先由轨道车辆弯门系统设计者对轨道车辆弯门进行功能分析、结构分析、约束分析、尺寸分析。在对轨道车辆弯门进行分析的基础上对弯门进行模块划分(门扇体、承载部件、上下滑道、内外操纵装置、翻转脚蹬、电气系统)及模块接口的确定,进行各模块间的连接与约束分析,找到模块的组装方式,形成最后的产品模型。
然后对轨道车辆弯门中各模块进行参数化建模。在参数化建模中由于轨道车辆弯门是弯门系统,在很多模块的参数化中需采用非线性化的建模方式。各模块进行组装对其中标准件的选用采用数据库进行选择与调用,对公差进行数据库调用使得各模块中尺寸有变化时公差会随着变化。
最后对设计的产品结构进行有限元分析,查看是否符合设计要求,符合就可以进行工程图等一系列的工作,不符合需要对结果进行分析,查看原因。
2.2 车辆弯门快速设计系统的实现过程根据系统总体方案,具体实施的步骤主要分为四大步,一是对轨道车辆弯门进行产品分析;二是对轨道车辆弯门进行模块划分;三是构建设计对象即轨道车辆弯门的三维快速设计模型;四是编制该快速设计模型的软件控制程序,实现轨道车辆弯门的快速设计功能。系统总体方案的实现过程及辅助软件如图2所示。
轨道车辆弯门的模块化分析、结构分析、约束、尺寸及功能分析是快速设计建模的基础,在这一步必须清楚产品为满足功能要求应具备的基本特性,理清零件之间、零件内部各特征之间的约束关联关系,然后将轨道车辆弯门按照功能划分模块,对各模块中各种参数按功能进行分类,找出主要参数和次要参数。(主要参数是为满足不同客户的需求必须变化从而直接导致其它参数发生变化的参数,次要参数则是受约束控制随主要参数变化而变化的参数);在产品模块、约束及功能关系理清以后,构建出快速设计系统的三维模型,这一步的实现需要三维的机械CAD支撑软件,同时计算机操作系统也是一个需要重视的环节;建模完成后要建立用户与三维参数化模型的联系,实现人机交互。最后要对产生的结果进行有限元分析,根据实际情况,对整体的强度进行校核,再对系统尺寸进行确定,找寻最佳方案。此外,对于一些公差、粗糙度等信息还需要提供必要的数据库,以实现这些信息的自动更新。
3车辆弯门快速设计系统的实现
该快速设计系统是以轨道车辆弯门为基型研发的,在设计时充分考虑程序的运行环境、运行的流程、要实现的功能、公司要求的技术指标以及设计工程师的方便性。系统的流程如图3所示。
轨道车辆弯门快速设计系统在参数的提取和设计时是分为各个模块进行,系统中提取的33个主要驱动参数分布于各个模块之中,在设计快速设计系统的参数输入界面时,为了用户的方便与界面的友好,根据参数在轨道车辆弯门的特征位置和每个参数控制的特征进行分类,这样使得用户在使用时很容易明白每个参数的意义,同时在有些界面不是很直观的地方都有【查看】键,用户在不明白该参数代表哪个驱动参数时可以按该键进行查看。轨道车辆弯门快速设计系统加载在SolidWorks的运行环境下进行,即先打开SolidWorks,再在SolidWorks环境下加载系统[3];SolidWorks中确定关联零件关系的方法有添加约束、添加方程式和编写控制程序,添加约束的过程实际上就是装配的过程,添加方程式和编写控制程序来关联尺寸实际上就是用驱动尺寸来驱动从动尺寸的过程。
轨道车辆弯门车体参数输入界面如图4,该界面中的驱动参数主要是控制门扇体上窗户以及门扇体上的挖手等特征的参数。主要是玻璃窗框的高度、宽度、距车门的左右距离等特征参数。
用户在根据设计要求输入参数后,轨道车辆弯门快速系统将会自动生成新的轨道车辆弯门系统模型,预览快速设计的结果。系统对参数化结果进行干涉检查,若有误,重新输入参数,若无误,该系统自动生成所有零部件的工程图及三维模型;自动保存快速设计的结果,程序结束。
在某公司的实际应用中,轨道车辆弯门快速设计系统对用户在系统自动生成所有零部件的工程图及三维模型后,利用有限元技术对系统中需要进行检验的模块和零件进行检测。检测合格后完成了用户根据设计需要对轨道车辆弯门完成新型轨道车辆弯门的设计。
4结论
快速设计的目的是要缩短从用户要求到设计完成之间的时间,即从产品想法到虚拟样机或是试制样件的时间。在对快速设计技术进行研究的基础上对轨道车辆弯门快速设计系统进行了研究与开发后,通过在企业的运用,很好的满足了企业的实际需要。
参考文献:
[1]滕启,王科社,孙江宏,车丽晶.试论快速设计技术与方法.北京机械工业学院学报,2000(6):15-17.
[2]齐尔麦.机械产品快速设计原理方法关键技术和软件工具研究.天津大学博士论文,2003.
产品的总体方案设计范文4
关键词： 现代机械设计 系统化 结构模块化 产品特征 智能化
随着近年来人类科学技术水平的加速发展，特别是计算机软硬件性能的持续提高，以及计算机技术对各行各业全面深入的渗透，各技术领域的思维、观念和方法不断得以更新。机械设计作为一个具有几百年历史的技术领域，也在世界科技进步的大潮中获得了新生。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效。
根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，我们可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。
一、系统化设计方法
系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性。所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。
系统化设计思想于上世纪70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制定了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制定出标准VDI2221技术系统和产品的开发设计方法。
由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。具有代表性的系统化设计方法有设计元素法、图形建模法、“构思”―“设计”法、矩阵设计法、键合图法，等等。
二、结构模块化设计方法
从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解（如通用零件部件等）描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否存在对应的产品解。这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层：（1）产品（2）功能组成（3）主要功能组件（4）功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。
这种方法认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数。因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。
这种方法提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口（连接和配合部），并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。
这种方法以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。
根据机械零部件的连接特征，将其归纳成四种类型：
1）元件间直接定位，并具有自调整性的部件；
2）结构上具有共性的组合件；
3）具有嵌套式结构及嵌套式元件的连接；
4）具有模块化结构和模块化元件的连接，并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。
在进行机械系统的方案设计时，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象，以便于实现映射算法。
三、基于产品特征知识的设计方法
基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。
机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。
四、智能化设计方法
智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。在利用数学系统理论的同时，我们考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系。
机械产品的方案设计正朝着计算机辅助实现、智能化设计和满足异地协同设计制造需求的方向迈进，由于产品方案设计计算机实现方法的研究起步较晚，目前还没有成熟的、能够达到上述目标的方案设计工具软件。我认为，综合运用文中四种类型设计方法是达到这一目标的有效途径。虽然这些方法的综合运用涉及的领域较多，不仅与机械设计的领域知识有关，而且涉及系统工程理论、人工智能理论、计算机软硬件工程、网络技术等各方面的领域知识，但仍然是产品方案设计必须努力的方向。
参考文献：
［1］邹慧君，蓝兆辉，王石刚，郭为忠机构学研究现状、发展趋势和应用前景.
［2］基于WEB的计算机辅助机械创新设计系统研究..计算机类.计算机应用.
［3］机械产品方案的现代设计方法及发展趋势.中国.其它.创新论文.
［4］唐林，邹慧.君机械产品方案的现代设计方法及发展趋势.机械科学，2006，9，18.
［5］雷永刚，彭颖红，阮雪输.机械产品概念设计：综述与分析.武汉大学学报，2006，9，13.
［6］刘晓叙，陈敏.机械产品绿色设计理念.机械设计，2006，4，12.
［7］韩忠愿，熊模华，钟毅芳，周济.现代机械工程设计的特点及CAD技术的走向浅.华中理工大学CAD中心.
产品的总体方案设计范文5
【关键词】无线方式 电能集中采集 适时对用户进行控制
1 引言
电力供应的市场化，使电力系统不断完善自我机制，提高电力系统自动化水平，加快采用电能集中采集、集中抄表、计费、结算的自动化成为一项重要而且迫切的任务。
目前，这一工作在许多城市建设中已经完成探索，并已进入实施阶段。但是，从目前反映出来的问题来看，电能集中采集、集中抄表、计费、结算的自动化系统还有待进一步改进，设备也应进一步完善。
2 电力网计费统计系统总体方案设计的改进
目前电力网计费统计系统总体方案设计的方框图如图1所示，
处于变电站基层的主站系统通过局域网或现场总线和集中抄表装置进行通信，实现用户电能集中采集、集中抄表、计费，原始数据归类和存档，各种报表集中显示和打引，并且进行负荷预测、分段费率的在线监测等，同时还可通过电力载波或专用光缆或因特网完成与上级调度中心的协调和数据管理及交换，
以上这些设计均已在系统管理中完成，并在不少局域网使用。但该系统管理设计有一个很大的缺陷，即无法对用户进行集中控制，也无法对单一的特殊用户进行特殊控制。并采取正当的手段对极个别恶意用户恶意拖欠电费、或偷窃电能的用户及时给以警告和采取强制措施。
目前，移动通信的用户及固定电话的用户都感觉到：电信通信联络已经发展得相当完美，移动通信的用户及固定电话的用户随时随地都可以方便地查询到自己当月的话费和通信记录并打印出来。而且，当你一旦欠款或者下月不去缴纳话费，移动通信及固定电话的控制中心就会及时采取可靠措施，对你的手机或固定电话给以停机。而当你及时去补交了话费后二小时内，你的手机或固定电话就又会恢复原有的所有通话功能。
现在，我们就是设想在电力网中实现象电信网一样的计费管理体系，使电力系统也能做到对电力用户电能集中采集、集中抄表、计费，原始数据归类和存档，各种报表集中显示和打引。并且进行负荷预测、分段费率的在线监测等，同时还可通过电力载波或专用光缆或因特网不仅完成与上级调度中心的协调和数据管理及交换而且对用户进行适时控制。
(1)设想改进后电力网计费统计系统总体方案设计的方框图如图2所示。
(2)集中抄表装置硬件系统改进设想
集中抄表装置硬件系统原设计的方框图如图3所示。
集中抄表装置硬件系统原设计是采用底层网络系统，如RS-485总线扩展系统。再通过IP网与住宅小区的互联网相联，经过互联网的转换，达到远程多表抄收的目的。现在，我们设想用现有的国产XX公司的小灵通通信技术，使集中抄表装置硬件系统的设计由RS-485总线扩展系统传输及互联网传输变为无线传输，实现一个大的飞跃，而小灵通通信的中继站则也可成为集中抄表装置的中继站。
这样一来，客户多功能费率装置(电能表)就要实现质的改变。它集电能表、自动分断器、无线手机多功能于一身，是名副其实的高科技新产品。
(3)客户多功能费率装置(电能表)改进设想
客户多功能费率装置(电能表)改进设计后的方框图如图4所示，
改进设计后“客户多功能费率装置”具有以下功能：
①电能表功能：能准确无误计算客户电能消费量。
②分段记时记费功能：能正确区分黑夜、白天的电能消费量。
③保护功能：当客户用电出现意外，能自动控制空气开关使其分断，保护客户的家用电器。
④锁扣功能：即当客户用电超量且未能及时交纳足够的电费，能自动控制空气开关使其分断，并通过通信功能单片机及无线信号发射器(手机芯片)将空气开关锁住，使其无法手动合闸。直到你补交齐所欠电费，二小时后方可自动解扣，且在控制中心形成一个完整的操作过程，并记录在案。
改进设计后“客户多功能费率装置”由于借助于国产XX公司的小灵通无线通信技术，因而可以更快捷、更方便、更可靠地实现用户电能集中采集、集中抄表、计费，原始数据归类和存档。各种报表集中显示和打印。同时也使广大群众在自己的“客户多功能费率装置”(电度表)能方便查阅到当月电能消费量和应付费用。
客户多功能费率装置(电度表)改进的关键所在是万能式空气开关的改进和国产XX公司的小灵通无线通信技术的使用。无线通信技术模块(主板)要能保证在接到欠款的指令之后，能有效控制万能式空气开关不能合闸，即当你手动合闸时开关就会自动脱扣。这就是说要有新的智能式空气开关面世与之配合。目前，南京全屋电器开关有限公司已有一种F&H智能型电话遥控开关，只要对此开关进行小的改进，即可与新型智能型数字电度表配合使用。达到更快捷、更方便、更可靠地实现用户电能集中采集、集中抄表、计费，原始数据归类和存档，以及电话遥控断电(切断电源)等功能。
3 目前远程多表抄收与安全防范系统的方式比较
目前远程多表抄收大多采用：1)电力载波方式；2)电力载波＋有线传播方式：3)对讲系统＋局域网＋互联网方式；4)住宅多层传输底层网(RS―485总线扩展系统)＋局域网＋互联网方式；5)基于现场总线(LonWorks总线)＋局域网＋互联网方式；6)基于TCP/IP单芯片技术＋局域网＋互联网方式等等。这些方式都各自有不同程度上的不足之处。如电力载波方式仍然难以克服变压器的隔离作用，此外，信息泄漏也是电力载波方式很难解决的问题。住宅多层传输底层网(RS-485总线扩展系统)＋局域网＋互联网方式现在应用比较多，技术相对来说比较成熟。而基于TCP/IP单芯片技术＋局域网＋互联网方式则是目前较为看好的一种方武，它通过TCP/IP协议直接实现与小区以太局域网接人，具有成本低、效率高、性价比高、符合发展技术趋势和可扩充性好等优点，是近几年发展的热点。但它们都有一个缺点，即是无法对商品化的电能实施有效控制，不能及时切断那些违法的窃电行为，不能及时杜绝恶劣用户的刻意拖欠电费。
产品的总体方案设计范文6
关键词：手机再制造；方案设计；效益分析
中图分类号：
文献标识码：A文章编号：16749944（2016）12024303
1引言
随着手机更新换代的频率加快，人们对于手机的更换频率的增加，旧手机的数量也在逐渐增加。当前，我国手机已进入更新换代高峰期，但由于技术和管理等方面存在的一些问题，废旧手机回收率极低，大量废弃手机造成的环境与资源问题日益突出。因此，如何对手机进行回收利用并进行再制造以最大程度解决其对环境和资源带来的问题，已成为很重要的研究课题。
目前，我国对手机再制造研究较少，也未见相关报道。而国外电子产品再制造应用较多的主要有相机、打印机、复印机、清洁器、电脑等[1]。这些产品的再制造商主要为原设备提供商，他们主要通过“出租”或“用一次付费一次”的方式对再制造产品进行销售，而不是零售渠道。而针对手机以及无线耳机、收音机等产品，由于原设备制造商参与较少，所以针对它们再制造应用较少，但也有部分应用比如欧洲的手机供应市场，美国iphone制造商等[2-3]。由于手机再制造成本较低，可满足低收入人群的通信需求，同时也达到了环保和资源节约要求，满足政府的相关标准，因而对于手机再制造的研究非常重要。
针对手机再制造进行了基本情况、废弃原因、可行性、方案设计以及效益分析，利用“分层思想”，构建了手机再制造的流程并对各层进行了详细分析，对我国手机再制造研究具有重大的意义。
手机再制造设计[4]是指以手机为对象，根据手机再制造产品要求，运用科学决策方法和先进技术，对再制造过程中的废旧手机产品回收、再制造生产及再制造产品市场营销等的生产环节、技术单元和资源利用进行全面规划，最后形成最优化再制造方案的过程。
成功的手机再制造[5]必须面对新手机的价格的持续下降，手机更新换代的频率加快，由于不友好设计带来的拆解困难，运输以及再制造过程中的劳动和机器成本消耗等问题。
2手机再制造研究的基本情况
2.1总体数量及废弃情况
欧洲国家手机的平均更新频率小于18个月，而每年设计的不同型号的新手机就超过100种[1～3]。我国手机更新的频率同样也较高，人们更换手机的周期已由过去的3～5年缩短到18个月左右。相对如此高的更新频率，我国废旧手机回收率却仅为1 %[1～3]。
目前，国内废旧手机及电池的回收主要是依靠小商小贩在街头或在二手市场中收购。2008年中国移动曾开展了“绿箱子”环保计划，在国内约1000家自办营业厅、手机供应商、150家销售中心及维修中心长期设立“绿箱子”，专门收集废弃手机及配件。中国移动通过“绿箱子”环保计划共回收废旧手机及配件135万件，其中90 %是手机电池[1～3]。我国已是世界最大的手机生产国和消费国，手机用户以每年超过10 %的速度增长。大量废旧手机、电池未能回收利用，既造成了资源的极大浪费，也带来了严重的环境问题。
2.2资源浪费情况
据中国电子企业协会废旧手机综合利用委员会统计[4]，一部手机中钢铁占54 %，铜铝占20 %，塑料占17 %，线路板中还含有贵重的金、银、钯等金属。1 t电路板中，可分离出130 kg铜、20 kg锡、0.45 kg黄金。废手机电池也含有丰富的黄金、钴、镍等稀有金属。据统计，我国生产手机电池年用钴约5600 t，用镍约3万t，相当于我国27 %的钴产量和15 %的镍产量。
而我国废旧手机回收利用率非常低，造成了资源上的浪费，同时由于废旧手机及电池中含有砷、汞等有毒有害物质，随意丢弃和处置也会对环境造成污染。
3手机废弃原因分析及再制造可行性分析
3.1主要废弃原因
造成手机废弃原因有很多，主要原因可表现为以下几个方面。
3.1.1观念的变化
由于人们生活水平的提高，往往追求性能更高的产品，而忽略了产品本身可以满足的性能。部分人特别是青少年往往存在攀比心理，紧跟电子产品更新换代的步伐，导致旧手机的不断产生。
3.1.2技术发展较快
由于人们高质量高品质的要求，催生了手机技术发展的快速步伐，以苹果公司生产的iPhone手机为例，iPhone已由起初的iPhone3GS，历经了iPhone4、4S、5、5C、5S、6、6S等系列手机产品，其产品的性能和品质越来越高，近年来型号的更新频率越来越快，而且其内部ios安装系统的更新速度更快。这就导致对手机品质要求较高的人进行手机更换，也直接导致旧手机的产生和废弃。
3.1.3产品损坏或部分缺陷
由于长时间对手机的使用以及使用过程中的一些客观因素，手机可能会出现软件运行太慢、缓存太小、产品外观磨损、部分零件失效等情况，这些原因也会导致旧手机的产生。
3.2再制造可行性分析
对手机再制造可行性进行分析就必须掌握手机的组成，一部典型的智能手机主要由机壳、PCB主板、操作系统、应用软件、显示屏、电池、键盘（含侧按键）、话筒、听筒、外置耳机、摄像头、蓝牙天线、GPS天线等模块组成。
而当前手机再制造面临的一些限制主要表现为总体方案的设计，回收利用环节和拆解环节的效率问题。只有这些问题得到较好的解决，才能确保手机的再制造的可行性和有效性。
3.2.1回收利用环节
有效地回收是手机再制造的基本元素。我国有部分大众将手机捐献或者以小收益的方式将手机出售以供生产商回收，然而这远远不够，当前我国废旧手机的回收率极低，主要原因有以下几点。
（1）观念滞后。我国大多数消费者对电子废弃物可能造成的环境危害认识不够，随手丢弃现象严重，选择回收处理意识不强。
（2）管理措施滞后，监督不到位。一部分废旧手机、电池经翻新流入二手市场，影响了手机市场秩序，并造成不少安全隐患。还有一部分废旧手机、电池进入土法冶炼贵金属的非法企业，往往造成环境污染。而规范的拆解回收企业在处理成本上没有优势。
（3）手机电池设计规范和产品标准未能统一造成了手机电池的巨大浪费，目前不仅不同品牌手机电池规格型号不统一，同一品牌不同型号的手机所用电池也不统一，电池和手机同时淘汰，增加了废旧电池的数量。
（4）我国废旧手机、电池处理技术也没有成熟。我国回收的废旧手机、电池，最后都要送到新其他国家处理。目前国内多数工艺及其设备仍处于实验室阶段，还没有达到产业化程度。
另外，回收利用过程中最重要的识别手机的剩余价值的技术手段与方法也对于旧手机的处理非常重要。解决上述几个问题，对于手机的有效回收利用有重要意义。
3.2.2拆解环节
有效地拆解是手机再制造的根本前提，手机的组成部分很多，如何对各部分进行测试检查以及进行有效的拆解非常重要。手机的拆解可分为机械拆解、半自动化拆解和全自动化拆解。
机械拆解为纯手工拆解、可由专业技术人员利用一定的机械工具对手机元器件进行拆解，该方法实施简单，成本较低，但拆解效率也低。半自动化拆解可通过人工经验结合一些自动化机器对手机各部分器件进行智能化拆解。自动化拆解利用通用的全自动化设备，通过编制的程序对手机各部分组成进行智能识别判断和拆解，以达到手机拆解高效率的目的。
3.2.3总体方案设计环节
总体方案的设计是手机再制造的核心内容，手机再制造的效率和品质保证与这一环节密切相关。手机再制造主要有回收、检测评估、翻新、认证、售后服务等环节，其流程如图1所示。
4再制造技术方案
4.1总体思路
结合第3节手机再制造的可行性分析，利用分层思想对不同程度手机进行了再制造方案的设计规划，整个方案设计如图2所示。
在手机再制造流程中，按照手机的分层思想，将方案设计中手机分为3个阶层。
第1阶层：此阶层的手机是将回收利用的手机，经过手机识别和检测后仍然完好或者通过拆解、清洗、形成恢复件、加入新部件组装后的手机形成可参与手机包装的阶层。
第2阶层：此阶层的手机是指将检测后功能和构件完好或重新清洗组装后的手机进行软件升级可参与手机包装的阶层。
第3阶层：此阶层的手机指将软件更新后的手机经过打磨工序后形成的可参与手机包装的阶层。
4.2技术途径与实现方法
废旧手机回收与综合利用再制造涉及回收、拆解、处理等多个环节，需要手机生产商、销售商、维修商、通信运营商、回收机构、拆解处理企业等共同参与和广大消费者的支持。按照4.1节手机再制造的思路，手机再制造涉及到手机的回收、分类检测、拆解、清新、坏件修复、组装、软件更新、打磨等工序、不同阶段要求的技术方法也不相同。针对我国的手机再制造几个典型环节的技术实现途径如下。
4.2.1回收利用的实现方法
（1）建立多元化的回收渠道，让广大手机用户卖手机像买手机一样方便，从而切实提高废旧手机回收率。应研究建立手机“以旧换新”回收机制，逐步扩大手机回收规模。只有当废旧手机回收量达到较大规模时，拆解处理与综合利用在经济上才是合算的。
（2）推进手机再制造工作，建立和规范二手手机产品认证制度，培育二手手机市场。英国等许多发达国家有专门的二手手机制造公司，对回收的废旧手机能用的进行翻新，不能用的进行无害化处理。
（3）制定扶持政策鼓励正规企业提高废旧手机处理工艺和装备水平。由于废旧手机无害化处理成本高，企业缺少投资积极性。国家政策上应该对旧手机处理提供支持。
（4）抓紧手机电池统一标准的制定工作，从源头上加强治理，降低电池生产成本，提高手机电池重复利用水平和废旧电池回收处理效率。此外，有关部门应推进废旧手机综合利用试点工作，总结经验，及早推广。
手机回收利用主要依据其剩余价值，而手机的剩余价值分为已知和未知两部分，如何评定手机的剩余价值便需用到相关的评估技术或者需培养专门的技术人员根据个人经验对手机的剩余价值进行评估，以达到手机手机回收的高效化。
4.2.2分类检测的实现方法
手机的分类检测，需要根据不同种类型号的手机进行，由于手机种类和型号的不同，会导致手机的分类和检测比较复杂。根据当前技术、可对已有的不同种类和型号的手机各项参数及其组成进行整理放置在数据库中，而检测利用相应的检测软件结合相关器材通过调用数据库中对应手机的相关数据信息，可对手机的不同部件进行检测，最终达到分类和检测的目的。
4.2.3拆解的实现方法
手机再制造的拆解为全自动化拆解和通用拆解。通用拆解就是传统的机械拆解。自动化拆解就是利用通用的全自动化设备，通过编制的程序结合相关拆解器材对手机各部分组成进行智能识别判断和拆解。
4.2.4坏件修复的实现方法
手机坏损部件的修复可借鉴我国工业上的一些表面修复技术以及通信方面检测修复技术，对手机损坏的外壳、键盘、PCB电路板、话筒、听筒等组成部分进行修复，实现“坏中修好”。
5效益分析
手机的再制造会为我国手机市场中的资源、经济、社会和环保方面带来很大的效益。
（1）资源效益。手机再制造节约了大量原生资源的开采。据工业专家统计，1 t材料用于再制造，就可以节约5～9 t原材料。同时，制造手机也需要大量能源，而手机再制造可减少大量的能源消耗。
（2）经济效益。手机再制造若大规模大批量发展，则可直接为企业创造利润、减少企业的环保消耗、提升产品品牌和国际竞争力。
（3）社会效益。提高了低收入人员的生活水平，减少了废弃产品土地占用量和污染引发的各种疾病、提高人员的生活质量。
（4）环保效益。减少了废弃产品的掩埋量和污染排放量，减少了有害气体的排放，改善环境质量。
6结语
手机再制造作为再制造产业的一个重要分支，在我国却没有得到很好的开展，合理分析我国手机再制造现状，利用“分层思想”对手机再制造进行规划，并对各个环节的实现方法及技术路径进行明确，对于实现我国手机再制造效益最大化最有重要意义。
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