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【關(guān)鍵詞】敏捷開發(fā) 瀑布模型 產(chǎn)品開發(fā)項目
在日益激烈的全球競爭中,知識創(chuàng)新能力是影響企業(yè)核心競爭力的關(guān)鍵因素之一,而作為知識創(chuàng)新的公司通常都以產(chǎn)品開發(fā)作為主營業(yè)務(wù),其中大型公司畢竟是少數(shù),絕大多數(shù)都是中小型公司,必須有一種可以嚴格質(zhì)量把關(guān),并且高效率的開發(fā)管理方法,才能適應(yīng)市場的變化。
針對產(chǎn)品開發(fā)項目管理方法的問題,眾多公司及學(xué)者提出了諸多解決方法如:IBM公司的IPD產(chǎn)品集成開發(fā)流程[1],國際流行的CMM管理體系[2],新型的敏捷開發(fā)模型[3]等都被一些公司采用為基本的產(chǎn)品項目開發(fā)方法。
目前,IPD及CMM這種瀑布開發(fā)及管理模型要求公司資金充足,職能明確,市場定位超前,并引領(lǐng)并控制市場。這些方法在大型公司,或國外成熟的市場環(huán)境下運行的十分完善。但在我國不具備這種良好的市場環(huán)境,絕大多數(shù)中小公司不具備充足的資金及良好的市場定位,處于一種不斷應(yīng)付市場需求變化的情況下。因此,需要一種能夠快速適應(yīng)需求的項目管理方法。敏捷開發(fā)的出現(xiàn)完成了以軟件開發(fā)為基礎(chǔ)公司的項目運作方式,它們快速的跟蹤需求。但是產(chǎn)品開發(fā)往往面臨著軟件與硬件的結(jié)合,產(chǎn)品的硬件及架構(gòu)的變動帶來了巨大的成本消耗。所以即要能夠應(yīng)付過多的變化帶來的成本問題,又要快速的響應(yīng)市場需求是產(chǎn)品開發(fā)項目管理的根本問題。
本文借鑒了瀑布的嚴謹質(zhì)量控制的方法可敏捷開發(fā)快速適應(yīng)需求變化的理論,總結(jié)了較為實用的中小型企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)項目管理方法。
1 瀑布模型和敏捷開發(fā)模型
2.1 瀑布模型原理
瀑布模型(Waterfall Model) 是一個項目開發(fā)架構(gòu),開發(fā)過程是通過設(shè)計一系列階段順序展開的,從系統(tǒng)需求分析開始直到產(chǎn)品和維護,每個階段都會產(chǎn)生循環(huán)反饋,因此,如果有信息未被覆蓋或者發(fā)現(xiàn)了問題,那么最好 “返回”上一個階段并進行適當(dāng)?shù)男薷?,項目開發(fā)進程從一個階段“流動”到下一個階段,這也是瀑布模型名稱的由來。瀑布模型要求每個階段都要為下一階段提供依據(jù),否則將不得向下進行。這也是瀑布模型的優(yōu)點,也是它的缺點。
2.2 敏捷開發(fā)
敏捷開發(fā)是一種以人為核心、迭代、循序漸進的開發(fā)方法。在敏捷開發(fā)中,軟件項目的構(gòu)建被切分成多個子項目,各個子項目的成果都經(jīng)過測試,具備集成和可運行的特征。換言之,就是把一個大項目分為多個相互聯(lián)系,但也可獨立運行的小項目,并分別完成,在此過程中軟件一直處于可使用狀態(tài)。主要的實現(xiàn)方法有XP(極限編程)、Scrum模型等。
3 產(chǎn)品開發(fā)瀑布與敏捷結(jié)合方法
3.1 問題的提出
即然中小型公司的產(chǎn)品開發(fā)過程單純的執(zhí)行某種特定的模型都會帶來一定的問題,那么是否可以將二者結(jié)合呢?經(jīng)過研究和實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn),結(jié)論就可行的。
3.2 結(jié)合方法的計劃制作
計劃的制作是任何項目最重要的開端,從計劃制作開始就將體現(xiàn)結(jié)合方法的與眾不同及其可操作性。
首先計劃中要把概念階段和規(guī)劃階段列入(在某些時候可以被稱作需求階段和概要設(shè)計階段),對于產(chǎn)品開發(fā)面臨的硬件設(shè)備迭代周期長,無法在后期快速響應(yīng)需求變化,這兩個階段是一定要開展的。這兩部分結(jié)束后所達成的目標(biāo)只有一個,那就是確定下方案,特別就硬件方案。為后期的敏捷打好堅實的基礎(chǔ)。(注:上圖在實際運行時需求根據(jù)情況進行分解和修改)
3.3 概念階段和規(guī)劃階段的瀑布模型
概念階段和規(guī)劃階段與IPD幾乎沒有什么變化,對于中小型公司可以嚴格的執(zhí)行各個階段,也可以簡化每一步的完善程度(注:每一步都要執(zhí)行),每一步都向著硬件電路方案的確定而努力,軟件固件進行配合方案設(shè)計,這兩個階段結(jié)束后,與硬件設(shè)計方案有關(guān)的需求都最終確定。例如:某些產(chǎn)品需要用串口通信,對于此時只需要把要用幾個串口,速度要求多少即可,對于通信協(xié)議暫時可以忽略不計。
3.4 設(shè)計驗證階段
在設(shè)計驗證階段就可以主要發(fā)揮敏捷開發(fā)的優(yōu)勢,由于在上兩個階段中硬件方案已經(jīng)確定,所以硬件還是需要一步一步的按照瀑布進行,設(shè)計,制版,焊接,調(diào)試。此時軟件和固件按瀑布方式進行平臺的搭建,為敏捷的迭代過程做準備。當(dāng)硬件人員由相關(guān)軟件及固件人員配合將硬件設(shè)備調(diào)試通過之后,交由軟件及固件人員(固件包括了FPGA等硬件邏輯代碼工作)聯(lián)合開發(fā),此時以每一個星期或兩個星期為一次迭代,每次迭代重新討論需求變更及本迭代期內(nèi)所要完成的功能需求。從現(xiàn)在開始的調(diào)試,測試及需求變換完全可以以敏捷開發(fā)方式進行。此時需要產(chǎn)品經(jīng)理或項目經(jīng)理根據(jù)最終的時間來迭代調(diào)整需求及優(yōu)先級直到項目結(jié)束。
4 結(jié)論
本文在介紹了在瀑布模型及敏捷開發(fā)模型的基礎(chǔ)上,綜合分析了目前中小型企業(yè)產(chǎn)品項目開發(fā)中中遇到的問題,就建立完善、可操作、動態(tài)靈活的項目開發(fā)管理方法提出了建議,并采用實際的操作方法及實例充分表明本文設(shè)計方法的正確可行。
參考文獻
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[3]俞定國.敏捷方法在企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用與改進[J].微計算機應(yīng)用,2005(26).
關(guān)鍵詞:產(chǎn)品化工程;科技隊伍;配置模式
產(chǎn)品化工程要求逐步構(gòu)建型號與產(chǎn)品并重的科研生產(chǎn)體系,形成一套滿足型號高強度研制交付需求的、適應(yīng)未來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要求的組織、研制和經(jīng)營新模式。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的基于“任務(wù)驅(qū)動”的科研生產(chǎn)方式及科技隊伍配置模式,適應(yīng)型號研制任務(wù)加重和客戶需求轉(zhuǎn)變。
一、產(chǎn)品化工程對于型號研制科技隊伍建設(shè)的要求
根據(jù)產(chǎn)品化工程要求,采取以專業(yè)產(chǎn)品選用和系統(tǒng)集成創(chuàng)新為核心,以型號研制項目管理為主體的模式。建立與型號研制并行的專業(yè)化的產(chǎn)品開發(fā)隊伍,系統(tǒng)規(guī)劃隊伍發(fā)展通道和配套機制建設(shè),加強項目管理,提升資源調(diào)配能力。
二、基于研發(fā)產(chǎn)出活動的專業(yè)化隊伍配置思路
1、明晰型號線和技術(shù)資源線的配置關(guān)系,實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)與型號項目隊伍分離。突出型號線的產(chǎn)出,突出技術(shù)資源線的專業(yè)。型號線對產(chǎn)出和質(zhì)量負責(zé),而技術(shù)資源線對技術(shù)積累和人員培養(yǎng)負責(zé)。型號研制按項目方式運作,實行人員配的矩陣管理。對于基礎(chǔ)成熟公共平臺的型號,采用“弱矩陣”項目管理模式,將從事技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)的資源線科技人員從型號項目隊伍分離出來。對于新研的、技術(shù)復(fù)雜的型號,可采用“強矩陣”項目管理模式,配置完整的型號項目隊伍,并按型號研制階段動態(tài)調(diào)整人員配置。
2、區(qū)別管理技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品開發(fā),實現(xiàn)技術(shù)預(yù)研與產(chǎn)品開發(fā)隊伍相對分離。技術(shù)開發(fā)主要包括基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)以及部分無產(chǎn)品平臺的定制項目的技術(shù)開發(fā),強調(diào)組織自主研究并掌握業(yè)界的成熟技術(shù),構(gòu)建技術(shù)平臺,發(fā)現(xiàn)新的技術(shù)增長點;建立技術(shù)標(biāo)準和技術(shù)規(guī)劃,形成核心技術(shù)以主動引導(dǎo)客戶,并在技術(shù)上領(lǐng)先競爭對手,同步培養(yǎng)優(yōu)秀的技術(shù)人員;以技術(shù)研究或承接技術(shù)攻關(guān)作為資金或利潤來源;為核心產(chǎn)品提前提供成熟可靠的技術(shù)。
產(chǎn)品開發(fā)主要包括平臺開發(fā)、內(nèi)部共享模塊及平臺產(chǎn)品開發(fā)。產(chǎn)品開發(fā)強調(diào)立足于市場需求,要求準確、快速、低成本和高質(zhì)量;以成熟技術(shù)和平臺快速、低成本地滿足客戶的要求;在周期、成本和可靠性以及可生產(chǎn)性和可保障性上領(lǐng)先對手,在市場和財務(wù)指標(biāo)上構(gòu)建核心競爭力。
技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)品開發(fā)的任務(wù)目標(biāo)不同,技術(shù)開發(fā)著眼于技術(shù)和原理研究,而產(chǎn)品開發(fā)著眼于客戶需求和產(chǎn)品質(zhì)量??萍缄犖榻ㄔO(shè)鼓勵加強技術(shù)預(yù)研和通用產(chǎn)品開發(fā)隊伍配置,避免大部分科技人員在解決型號具體問題投入經(jīng)歷多,在技術(shù)自主創(chuàng)新方面將缺乏內(nèi)在動力,從事通用產(chǎn)品、共用模塊研制人員嚴重不足的問題。
3、提高驗證測試工作專業(yè)化,實現(xiàn)驗證測試隊伍與型號項目隊伍相對分離。組建專職隊伍,轉(zhuǎn)變設(shè)計人員研發(fā)、設(shè)計與測試全程參與的職責(zé)分配模式,從重復(fù)性、程序化的測試工作中抽離出來;組建面向產(chǎn)品的,而非面向型號的測試隊伍,強化測試設(shè)備的通用化、測試方法規(guī)范化、測試功能集成化。加強測試隊伍的專業(yè)化水平,保證對測試技術(shù)和方法研究工作的時間精力,轉(zhuǎn)變開發(fā)設(shè)計人員更注重于產(chǎn)品本身設(shè)計,忽視測試系統(tǒng)設(shè)計的問題。
三、科技隊伍職責(zé)定位和通道建設(shè)
1.科技隊伍職責(zé)定位。新模式改變了型號系統(tǒng)、分系統(tǒng)與產(chǎn)品研制的接口和責(zé)任關(guān)系,從型號隊伍中釋放單機型號設(shè)計人員并集約配置,重新調(diào)整驗證測試工作的活動分配,各支隊伍主要職責(zé)如下。
型號項目隊伍的主要職責(zé)是以型號產(chǎn)品為核心開展的工作內(nèi)容,根據(jù)客戶的需求,確定型號技術(shù)指標(biāo),完成跨產(chǎn)品或跨領(lǐng)域集成的總體方案設(shè)計,分解任務(wù)指標(biāo)、參與技術(shù)方案評審、產(chǎn)品驗收和交付。
產(chǎn)品開發(fā)隊伍的主要職責(zé)是組織開展新產(chǎn)品開發(fā)、更新?lián)Q代產(chǎn)品研發(fā)和引進產(chǎn)品的國產(chǎn)化,并進行成熟度培育,并負責(zé)管理產(chǎn)品的核心技術(shù),組織制定產(chǎn)品技術(shù)方案;按不同產(chǎn)品層次將發(fā)明、創(chuàng)新、研究和開發(fā)取得的技術(shù)成果、試驗品轉(zhuǎn)化為質(zhì)量可靠、可穩(wěn)定重復(fù)的貨架式產(chǎn)品;根據(jù)型號研制任務(wù)要求,從技術(shù)貨架上選取成熟技術(shù),準確、快速、低成本地形成產(chǎn)品,并承擔(dān)產(chǎn)品型號規(guī)劃、新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品成熟度提升等相關(guān)工作,為無共享產(chǎn)品或模塊的新項目定制產(chǎn)品,組織開展技術(shù)研究,提供技術(shù)支持。
技術(shù)預(yù)研隊伍的主要職責(zé)是負責(zé)先進技術(shù)發(fā)展趨勢研究探索、研究與攻關(guān),負責(zé)新產(chǎn)品發(fā)展路徑規(guī)劃及其應(yīng)用技術(shù)開發(fā),以形成技術(shù)和產(chǎn)品儲備;依托重大背景型號項目,從事關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目和課題研究,負責(zé)新產(chǎn)品、新技術(shù)研究工作。
驗證測試隊伍的主要職責(zé)是主要負責(zé)測試與驗證的工具、樣例和環(huán)境開發(fā),承擔(dān)型號設(shè)計與制造過程中的裝配、測試、集成測試技術(shù)及故障診斷等工作,確保產(chǎn)品符合相關(guān)技術(shù)參數(shù)、發(fā)現(xiàn)潛在質(zhì)量問題。
2.科技隊伍通道建設(shè)?;趯I(yè)化的隊伍配置模式,人才發(fā)展通道以產(chǎn)品研發(fā)為主線,通道共設(shè)為六級,產(chǎn)品開發(fā)隊伍由產(chǎn)品總設(shè)計師、產(chǎn)品副總設(shè)計師、產(chǎn)品主任設(shè)計師、產(chǎn)品副主任設(shè)計師、主管設(shè)計師、設(shè)計師構(gòu)成,并劃定職位晉升發(fā)展和隊伍間人員流動規(guī)則。產(chǎn)品開發(fā)隊伍新入職設(shè)計人員,需要熟悉技術(shù)方案和產(chǎn)品性能,優(yōu)先從事產(chǎn)品測試工作,期滿后再承擔(dān)產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計崗位;產(chǎn)品副總設(shè)計師原則上要求具有型號主任設(shè)計師或主任工藝師任職經(jīng)歷。產(chǎn)品開發(fā)隊伍也是型號項目隊伍總體設(shè)計師和主任設(shè)計師的主要人才輸入來源,型號主任設(shè)計師和型號指揮原則上要求具有產(chǎn)品副主任設(shè)計師任職經(jīng)歷。
四、推進科技隊伍分類配置實踐的核心任務(wù)
1.強化任職資格管理,構(gòu)建基于專業(yè)的發(fā)展通道。以任職資格體系建設(shè)為基礎(chǔ),系統(tǒng)地構(gòu)建技術(shù)隊伍發(fā)展通道。強調(diào)以專業(yè)為主線,以加強專業(yè)或產(chǎn)品領(lǐng)域人才的培養(yǎng)、儲備和選拔為導(dǎo)向。通過明確各職層的關(guān)鍵活動、任職條件,對科技人員進行等級認證和分級聘任,體現(xiàn)研制工作的層次性。明確個人發(fā)展的職位經(jīng)歷要求,形成跨隊伍的流動規(guī)則,強化系統(tǒng)級工程師的培養(yǎng),為隊伍配置奠定基礎(chǔ)。
2.基于產(chǎn)品工程流程重組,推動組織結(jié)構(gòu)與人員配置模式轉(zhuǎn)變。結(jié)合產(chǎn)品工程的管理模式和業(yè)務(wù)流程優(yōu)化,以人力資源使用效率和效益最大化為目標(biāo)。穩(wěn)步推進型號項目隊伍與產(chǎn)品隊伍分離,梳理并明晰型號研制中的產(chǎn)品技術(shù)方案決策、協(xié)調(diào)和狀態(tài)控制的責(zé)任,新技術(shù)、新產(chǎn)品在項目中應(yīng)用的審定責(zé)任,產(chǎn)品平臺建設(shè)責(zé)任等。以薪酬導(dǎo)向為手段,逐步建立起導(dǎo)向技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)價值貢獻的薪酬激勵機制,鼓勵具有高技術(shù)水平的型號設(shè)計人員更多地從事技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品開發(fā),提高自主創(chuàng)新能力的人力資本投入。
3.明確責(zé)任,完善評價與考核體系導(dǎo)向作用。根據(jù)型號項目管理責(zé)任,明確項目管理在總體和分系統(tǒng)集成研制、產(chǎn)品選用的職責(zé)與權(quán)力范圍。強化項目經(jīng)濟責(zé)任,增強人力資源使用責(zé)任意識。引導(dǎo)型號項目關(guān)注重點的轉(zhuǎn)移,將從目前的事無巨細轉(zhuǎn)變?yōu)橹攸c關(guān)注型號系統(tǒng)平臺建設(shè)。根據(jù)產(chǎn)品供應(yīng)單位的責(zé)任調(diào)整,進一步明確產(chǎn)品交付責(zé)任、產(chǎn)品質(zhì)量責(zé)任、產(chǎn)品保障責(zé)任。建立對產(chǎn)品供應(yīng)單位各技術(shù)資源部門的體系建設(shè)與人才培養(yǎng)的考核機制,強化技術(shù)資源部門關(guān)注平臺建設(shè)和知識積累,提升技術(shù)和產(chǎn)品成熟度;關(guān)注提高專職從事技術(shù)開發(fā)人員比例,提升科技人員任職資格水平。
(作者單位:中國運載火箭技術(shù)研究院)
參考文獻
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關(guān)鍵詞:機械產(chǎn)品;方案設(shè)計方法;計算機輔助軟件
當(dāng)前社會是一個科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達的社會,是一個信息化社會。在當(dāng)前社會發(fā)展的過程中,人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求與落后的生產(chǎn)技術(shù)成為制約當(dāng)前社會發(fā)展的主要因素。在社會發(fā)展的過程中,各個產(chǎn)品功能和產(chǎn)品需求不斷增加為當(dāng)期社會發(fā)展提供了前提基礎(chǔ),是社會發(fā)展過程中的主要因素,隨著產(chǎn)品功能要求的日益增多,復(fù)雜性增加,壽命期縮短,更新?lián)Q代速度加快。在當(dāng)前各種產(chǎn)品的設(shè)計過程中,機械產(chǎn)品設(shè)計已成為設(shè)計的重點和中心環(huán)節(jié)。在機械設(shè)計過程中,由于人們對各個機械要求的不斷增加,使得設(shè)計手段就顯得優(yōu)點力不從心,跟不上時展的需要。在當(dāng)前的設(shè)計中,主要是采用計算機技術(shù)的輔助進行設(shè)計和研制,主要的手段是通過設(shè)計繪圖、設(shè)計計算、加工制造、生產(chǎn)規(guī)劃來進行系統(tǒng)化和流程化的設(shè)計方法,這種方法在當(dāng)前設(shè)計中已得到了比較廣泛和深入的研究,并初見成效,但是由于當(dāng)前各種更新的不斷增加使得當(dāng)前產(chǎn)品開發(fā)初期方案的計算機輔助設(shè)計卻遠遠不能滿足設(shè)計的需要。因此在當(dāng)前的設(shè)計過程中提高計算機技術(shù)的發(fā)展是實現(xiàn)機械設(shè)計的前提與基礎(chǔ)。
一、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計方法
從規(guī)劃產(chǎn)品的角度提出:定義設(shè)計任務(wù)時以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),引用已有的產(chǎn)品解如通用零件部件等描述設(shè)計任務(wù),即分解任務(wù)時就考慮每個分任務(wù)是否存在對應(yīng)的產(chǎn)品解,這樣,能夠在產(chǎn)品規(guī)劃階段就消除設(shè)計任務(wù)中可能存在的矛盾,早期預(yù)測生產(chǎn)能力、費用,以及開發(fā)設(shè)計過程中計劃的可調(diào)整性,由此提高設(shè)計效率和設(shè)計的可靠性,同時也降低新產(chǎn)品的成本。將描述設(shè)計任務(wù)的功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為四層,1產(chǎn)品2功能組成3主要功能組件4功能元件。并采用面向應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化特征目錄,對功能元件進行更為具體的定性和定量描述。同時研制出適合于產(chǎn)品開發(fā)早期和設(shè)計初期使用的工具軟件STRAT。 認為專用機械中多數(shù)功能可以采用已有的產(chǎn)品解,而具有新型解的專用功能只是少數(shù),因此,在專用機械設(shè)計中采用功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),對于評價專用機械的設(shè)計、制造風(fēng) 險十分有利。 提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上,將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結(jié)構(gòu),通過選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件,甚至是一個系統(tǒng)。理想的模塊化基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準化的接口聯(lián)接和配合部,并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟化,具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和 CAD 技術(shù),將變形設(shè)計與組合設(shè)計相結(jié)合,根據(jù)分級模塊化原理,將加工中心機床由大到小分為產(chǎn)品級、部件級、組件級和元件級,并利用專家知識和 CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊,再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。
二、基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計方法
基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計方法的主要特點是:用計算機能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計領(lǐng)域?qū)<业闹R和經(jīng)驗,建立相應(yīng)的知識庫及推理機,再利用已存儲的領(lǐng)域知識和建立的推理機制實現(xiàn)計算機輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計。 機械系統(tǒng)的方案設(shè)計主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征,以及設(shè)計領(lǐng)域?qū)<业闹R和經(jīng)驗進行推量和決策,完成機構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實現(xiàn)這一階段的計算機輔助設(shè)計,必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。
三、系統(tǒng)化設(shè)計方法 系統(tǒng)化設(shè)計方法的主要特點是
將設(shè)計看成由若干個設(shè)計要素組成的一個系統(tǒng),每個設(shè)計要素具有獨立性,各個要素間存在著有機的聯(lián)系,并具有層次性,所有的設(shè)計要素結(jié)合后,即可實現(xiàn)設(shè)計系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。 制定的機械產(chǎn)品方案設(shè)計進程模式,基本上沿用了德國標(biāo)準 VDI2221的設(shè)計方式。除此之外,我國許多設(shè)計學(xué)者在進行產(chǎn)品方案設(shè)計時還借鑒和引用了其他發(fā)達國家的系統(tǒng)化設(shè)計思想,其中具有代表性的是:
1.將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計和零件設(shè)計、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ),從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過程出發(fā),利用質(zhì)量功能布置方法,系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。
2.將產(chǎn)品看作有機體層次上的生命系統(tǒng),并借助于生命系統(tǒng)理論,把產(chǎn)品的設(shè)計過程劃分成功能需求層次、實現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計層次。同時采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達產(chǎn)品的功能要求,形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
3.將機械設(shè)計中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個基本問題:一是把要設(shè)計的產(chǎn)品作為一個系統(tǒng)處理,最佳地確定其組成部分單元及其相互關(guān)系;二是將產(chǎn)品設(shè)計過程看成一個系統(tǒng),根據(jù)設(shè)計目標(biāo),正確、合理地確定設(shè)計中各個方面的工作和各個不同的設(shè)計階段。
4.智能化設(shè)計方法 智能化設(shè)計方法的主要特點是:根據(jù)設(shè)計方法學(xué)理論,借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計軟件和虛擬現(xiàn)實技術(shù),以及多媒體、超媒體工具進行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計、表達產(chǎn)品的構(gòu)思、描述 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。 機械產(chǎn)品的方案設(shè)計通常無法采用純數(shù)學(xué)演算的方法進行,也難以用數(shù)學(xué)模型進行完整的描述,而需根據(jù)產(chǎn)品特征進行形式化的描述,借助于設(shè)計專家的知識和經(jīng)驗進行推理和決策。因此,欲實現(xiàn)計算機輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計,必須解決計算機存儲和運用產(chǎn)品設(shè)計知識和專家設(shè)計決策等有關(guān)方面的問題,由此形成基于產(chǎn)品特征知識的設(shè)計方法。 目前,智能化設(shè)計方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行設(shè)計,直觀性較好,開發(fā)初期用戶可以在一定程度上直接參與到設(shè)計中,要求軟件具有較高的智能化程度,或者有豐富經(jīng)驗的設(shè)計者參與。
“機械CAD/CAE/CAM綜合訓(xùn)練”以機類專業(yè)學(xué)生就業(yè)方向上的典型產(chǎn)品開發(fā)為目標(biāo),要求學(xué)生對產(chǎn)品參考實物模型進行拆裝分析,完成整個產(chǎn)品開發(fā)過程中的CAD、CAE和CAM任務(wù)環(huán)節(jié),使學(xué)生深入理解產(chǎn)品開發(fā)生命周期過程,進一步鞏固基于信息集成的設(shè)計制造理論知識和技術(shù)方法,掌握基于統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息的集成設(shè)計制造技術(shù),掌握不同CAD/CAE/CAM軟件間的數(shù)據(jù)共享和集成方法,熟練應(yīng)用國際上較為流行的CAD/CAE/CAM軟件,樹立先進設(shè)計制造技術(shù)理念,提高創(chuàng)新意識、自我學(xué)習(xí)和相互學(xué)習(xí)能力,綜合應(yīng)用相關(guān)知識能力、實際動手能力和就業(yè)競爭力,為順利走上工作崗位奠定基礎(chǔ)[4G6].根據(jù)學(xué)生前期基礎(chǔ)課程知識掌握情況,結(jié)合現(xiàn)代產(chǎn)品開發(fā)生命周期過程思路,設(shè)計綜合訓(xùn)練實施流程。流程中各環(huán)節(jié)具體內(nèi)容和要求包括:(1)合理選取產(chǎn)品開發(fā)對象.產(chǎn)品開發(fā)對象應(yīng)考慮就業(yè)需求,并結(jié)合個人興趣合理選取.產(chǎn)品對象不能過于簡單,零件或構(gòu)件總數(shù)不可少于8個,也不能過于復(fù)雜,應(yīng)有實際產(chǎn)品或模型做參考.(2)有一定創(chuàng)新性的產(chǎn)品概念設(shè)計.可從產(chǎn)品功能原理方案、運動機構(gòu)方案或外觀造型的新穎性、宜人性和易加工性等角度開展創(chuàng)新設(shè)計.概念設(shè)計成果應(yīng)以產(chǎn)品三維數(shù)字模型的渲染效果圖展示.(3)基于實物參考模型的產(chǎn)品CAD模型設(shè)計.對所選產(chǎn)品實物模型進行拆裝和分析,避免憑借網(wǎng)絡(luò)圖片資料或個人想象拼湊產(chǎn)品機構(gòu)或結(jié)構(gòu)形式,造成機構(gòu)運動原理錯誤或結(jié)構(gòu)不合理等問題,保證后續(xù)CAE分析模型的合理性.針對概念設(shè)計方案進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模型設(shè)計,建立產(chǎn)品的三維CAD模型.(4)合理的產(chǎn)品CAE分析.分析產(chǎn)品對象在實際使用或制造中存在的運動學(xué)、力學(xué)或成型工藝等問題,選取機構(gòu)運動學(xué)/動力學(xué)、零部件結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、零件模具設(shè)計或成型工藝中某一方向問題進行分析,基于CAD模型建立CAE分析模型,進行產(chǎn)品的分析與優(yōu)化.(5)零件的虛擬仿真加工和模型實物數(shù)控加工.選取產(chǎn)品典型零件,進行零件特征分析和加工工藝規(guī)劃,制定加工工藝路線和工序參數(shù),對各工序進行刀具路徑規(guī)劃,完成模擬加工,輸出數(shù)控加工代碼.選用代木、蠟塊等材料進行加工實驗,修改加工指令,輸入數(shù)控機床,加工出零件外形.(6)圖紙和文檔管理.按國標(biāo)要求繪制產(chǎn)品工程圖,完成產(chǎn)品裝配圖、爆炸圖和各零件工程圖.撰寫產(chǎn)品設(shè)計說明書一份,包括產(chǎn)品背景和開發(fā)意義,CAD、CAE和CAM各環(huán)節(jié)的主要過程與成果,綜合訓(xùn)練總結(jié)等內(nèi)容.(7)提交材料要求.每位學(xué)生提交產(chǎn)品開發(fā)紙質(zhì)說明書一份,采用A4紙打印,封面用230克淺藍色虎紋紙裝訂;提交產(chǎn)品所有相關(guān)CAD/CAE/CAM部分運行電子文件;提交加工零件實物模型一件.
2實施方法
在訓(xùn)練任務(wù)對象方面,考慮機類專業(yè)學(xué)生從事專業(yè)方向的工作有機械類產(chǎn)品的設(shè)計、制造、模具設(shè)計和機械裝備的設(shè)計、維護及銷售等類型.可選取實驗室已有機構(gòu)、夾具和模具實物模型資源,或生活中正在使用、方便進行拆裝、方便獲取產(chǎn)品參考結(jié)構(gòu)的家電類產(chǎn)品,如手機、臺燈、風(fēng)扇、吹風(fēng)機等,使學(xué)生訓(xùn)練之初具有較好興趣和感性認識,并能通過實際測繪獲取設(shè)計產(chǎn)品數(shù)據(jù)參數(shù).在設(shè)計軟件選取方面,指導(dǎo)學(xué)生掌握軟件間的差異,正確區(qū)分集成類型軟件和單一功能軟件,了解常用軟件的功能模塊.通過資料收集和調(diào)研的方法,了解目前珠三角企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中軟件的應(yīng)用情況,指導(dǎo)學(xué)生合理選擇利用現(xiàn)代企業(yè)流行的計算機輔助軟件完成產(chǎn)品的開發(fā)任務(wù).為解決訓(xùn)練時間短的問題,在前期“機械CAD/CAM”理論課程講授過程,采用目標(biāo)教學(xué)方法,在教學(xué)初始下達綜合訓(xùn)練任務(wù),將訓(xùn)練任務(wù)內(nèi)容“化整為零”進行教學(xué)[11].在理論教學(xué)過程中,結(jié)合任務(wù)內(nèi)容進行有目的的引導(dǎo),讓學(xué)生帶著任務(wù)主動學(xué)習(xí),利用理論課程學(xué)習(xí)的課余時間進行任務(wù)內(nèi)容思考和軟件應(yīng)用的準備.使學(xué)生在綜合訓(xùn)練開展時已具備解決任務(wù)的理論基礎(chǔ)和軟件應(yīng)用基礎(chǔ),明確設(shè)計任務(wù)要求,選定好開發(fā)產(chǎn)品目標(biāo),并完成產(chǎn)品實物模型拆裝和測繪[12G13].
3實施條件與計劃
綜合訓(xùn)練在我校工程訓(xùn)練中心實施.中心的機械基礎(chǔ)實驗室有塑料注射模、吹塑模、吸塑模、擠塑模、五金沖壓模等模具類模型,車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、檢驗夾具、組合夾具等夾具類模型;油泵、額式破碎機、裝訂機、拋光機、剪床機構(gòu)、制動機構(gòu)、機械手腕部機構(gòu)、步進輸送機等機構(gòu)類模型及扳手、起子、虎鉗、錘子、游標(biāo)卡尺、鋼卷尺和鋼皮尺等拆裝和測量工具,為綜合訓(xùn)練提品參考模型和拆裝測繪條件.中心CAD/CAM實驗室配有揚天A8800t計算機、CANON掃描儀和HP激光打印機等設(shè)備,安裝有ProeWildfile4.0、NX7.0、Solidworks2010、ADMAS2007、Ansys12.0、Mastercam8.0,Moldflow2010,CAXA2007,AuGtocad2010等軟件,提品的設(shè)計、分析和零件NC仿真加工條件.中心的機械加工車間有VM6540立式加工中心、CK6132/750數(shù)控車床、XK5025/6數(shù)控銑床、DK7732G數(shù)控線切割機床等設(shè)備,配有各種型號車刀、銑刀、夾具、扳手等工具,及代木、蠟塊、鋼板等加工材料,提供零件實物模型數(shù)控加工條件.
4評價體系
客觀、全面和公正地評價學(xué)生的綜合訓(xùn)練成果是實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)[14].僅對設(shè)計說明書和產(chǎn)品工程圖紙結(jié)果質(zhì)量進行綜合評價,難以在學(xué)生之間進行成果交流,無法形成成果激勵,一些抄襲問題也難以發(fā)現(xiàn),無法體現(xiàn)公平評價.為此采用以班為單位進行作品公開展示和答辯的考核方式.每位學(xué)生答辯時間不超過10min,在前5min內(nèi)應(yīng)用所選軟件演示主要設(shè)計、分析和加工過程,展示設(shè)計說明書、產(chǎn)品工程圖紙和加工實物模型;在后5min內(nèi)回答老師和同學(xué)的提問.根據(jù)綜合訓(xùn)練大綱要求,確定產(chǎn)品開發(fā)過程各任務(wù)環(huán)節(jié)具體項目和分值比重,制定作品評分標(biāo)準如表2所示.由指導(dǎo)教師依據(jù)評分標(biāo)準對于每個學(xué)生的綜合訓(xùn)練成果進行打分,按優(yōu)(90~100)、良(80~89)、中(70~79)、及格(60~69)、不及格(<60)5個等級評定。
5結(jié)束語
關(guān)鍵詞:機械產(chǎn)品;研發(fā);質(zhì)量控制;汽車行業(yè);NVH性能 文獻標(biāo)識碼:A
中圖分類號:TH186 文章編號:1009-2374(2015)03-0046-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0215
進行汽車產(chǎn)品研發(fā)的時候,一般把汽車的性能劃分為多種功能,若這一系列功能滿足設(shè)計的要求,整車的性能就會滿足期望目標(biāo)。汽車NVH性能是汽車產(chǎn)品各項性能的重要指標(biāo)之一,在對汽車研發(fā)的時候把汽車的NVH性能與安全性。排放性等性能進行規(guī)劃和設(shè)計。隨著汽車技術(shù)的快速發(fā)展,各個級層的供應(yīng)商與整車廠的合作更加緊密,各種品牌汽車的使用性能及安全性之間的差異性不斷縮小,本文以機械產(chǎn)品的研發(fā)及質(zhì)量控制為研究視角,分析了汽車NVH研況,介紹出汽車產(chǎn)品開發(fā)前、中、后期的實際情況。
1 汽車NVH研發(fā)規(guī)劃
世界上汽車市場上各個汽車公司之間面臨著利益沖突與利益共享,促進技術(shù)研發(fā)也以兩種合作方式存在,汽車的研發(fā)也向著多元化的方向發(fā)展。競爭對手之間的研發(fā)是因共同利益的驅(qū)使促使某些老牌競爭對手相互聯(lián)合,在關(guān)鍵技術(shù)及零部件上聯(lián)合開發(fā),達到優(yōu)勢互補的效果,從而促進雙方的共同發(fā)展。由于市場競爭的日益激烈,汽車整車廠家為實現(xiàn)降低成本,提升自身產(chǎn)品競爭力,采用降低供貨價格的辦法把價格壓力轉(zhuǎn)向零部件企業(yè),從而迫使其承擔(dān)更多的研發(fā)和制造任務(wù)。研發(fā)新型汽車的流程可以劃分為前期、設(shè)計時期、開發(fā)、試生產(chǎn)、批量生產(chǎn)等階段。
NVH性能的調(diào)試和開發(fā)工作必須與汽車的總體設(shè)計流程緊密結(jié)合,穿插在汽車設(shè)計與研發(fā)各個環(huán)節(jié)之中。為了有效提升汽車的NVH性能,依照研發(fā)新型汽車產(chǎn)品的流程NVH研發(fā)工作可以劃分為如下階段:首先設(shè)計汽車概念,NVH性能工程師必須參與汽車總體概念設(shè)計過程,參與NVH指標(biāo)及其協(xié)調(diào)性與其他性能關(guān)系的制定過程。根據(jù)手機相同類型汽車的NVH信息,對標(biāo)桿樣車的NVH性能展開試驗會為分析,創(chuàng)建滿足樣車NVH目標(biāo)。設(shè)計NVE工作必須根據(jù)CAD方法對汽車的不同零件。整車的NVH性能進行分析,與供應(yīng)商進行協(xié)調(diào),對部件級系統(tǒng)層次展開測試。開發(fā)時期工作重心轉(zhuǎn)移至以試驗為主的性能調(diào)試。必須全面對樣車的NVH性能進行測試,找尋差距,給出合理的改進方案。試生產(chǎn)時期做小批量NVH檢核,從而發(fā)現(xiàn)并解決從生產(chǎn)裝配等出現(xiàn)的NVH性能問題。投產(chǎn)時期NVH開發(fā)工作初期質(zhì)量進行抽查并解決遺留下來的性能問題。
2 設(shè)計汽車產(chǎn)品開發(fā)前期的NVH性能
研發(fā)汽車產(chǎn)品是一個系統(tǒng)的、復(fù)雜的過程,在進行汽車設(shè)計時,主要的目標(biāo)是完成總體技術(shù)標(biāo)準。所以,汽車產(chǎn)品開發(fā)前期的NVH任務(wù)就是制定整個車的NVH指標(biāo),并把該指標(biāo)分化至各個子系統(tǒng)和部件之中。這一系列的工作影響著汽車NVH性能是否得以實現(xiàn),阻礙制定汽車NVH性能的因素包括顧客需求、競爭企業(yè)樣車水平、公司技術(shù)水平、政府法規(guī)等,設(shè)計公司必須根據(jù)客戶的實際要求,設(shè)計新型汽車的定位及所服務(wù)的客戶群,這是進行產(chǎn)品規(guī)劃過程中必須完成的工作。同時,認真分析標(biāo)桿樣車在振動噪聲方面的相應(yīng)特點。汽車產(chǎn)品NVH性能所牽涉的知識背景過深,世界上多數(shù)大型汽車跨國工資采用專業(yè)的咨詢工作或NVH部門同市場實現(xiàn)聯(lián)合。
關(guān)于政府強制性法規(guī),只要依照公告的要求對動力傳動系統(tǒng)和進、排氣系統(tǒng)對于標(biāo)桿樣車展開定量分析,從而更加全面地分析和了解振動噪聲處理辦法。分析競爭公司樣車水平是汽車產(chǎn)品開發(fā)前期NVH設(shè)計最關(guān)鍵的一步。因我國國內(nèi)最新型的汽車主要采用汽車公司研發(fā)部門設(shè)計與外委分析相互結(jié)合的方式完成。國內(nèi)外委設(shè)計與分析對于NVH性能的要求不夠明確,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足,NVH性能方面的專家大多是試驗方面專家。根據(jù)整車NVH提出的要求和分解至子系統(tǒng)方面的要求不明確,因此,認真研究競爭公司樣車NVH水平尤為重要。設(shè)計整個車的NVH目標(biāo)必須參考上述因素并根據(jù)競爭公司樣車NVH水平實施。制定整車的NVH目標(biāo)需要根據(jù)競爭公司樣車NVH水平給予主、客觀評價、新車型的所定位市場及其成本等因素而定。評價競爭公司樣車NVH水平主觀評價可以劃分為振動、噪聲及不平順性三個方面。對整車振動的主觀評價包含座椅、方向盤、后視鏡前地板振動等各個方面,泊車狀態(tài)下,點、熄火的時候觀察車身振動情況。減速、急加速的狀態(tài)。整車噪聲主觀評價包含泊車狀態(tài)下急加速、減速正副駕駛及后座乘客耳邊的噪聲大小及其品質(zhì)、開、關(guān)門聲音。處于泊車狀態(tài)急加速。減速發(fā)動機部位出現(xiàn)的排氣聲、進氣聲等。因競爭公司樣車NVH水平客觀評價就是制定整車振動標(biāo)準的重要依據(jù),主要對整車及部件NVH水平展開測試,試驗整車NVH固有特性情況。振動測試的流程如圖1所示:
3 汽車產(chǎn)品開發(fā)中、后期的設(shè)計
設(shè)計汽車產(chǎn)品的中期主要是設(shè)計產(chǎn)品的詳細車型,此時必須把NVH目標(biāo)融合在設(shè)計之內(nèi),尤其是外包出來的系統(tǒng)及部件,可以把NVH指標(biāo)當(dāng)做工程標(biāo)書和合同的一部分。此時整車廠及設(shè)計公司與工程師需要協(xié)作研制,尤其重視性能集成的協(xié)調(diào)。因NVH問題過于復(fù)雜,多個環(huán)節(jié)相關(guān)聯(lián)系、耦合,如果一個零、部件出現(xiàn)改動之后,就會影響整個NVH性能。
同時,NVH性能與其他性能之間存在一定的矛盾體,這就要求整車項目團隊需要協(xié)調(diào)解決。汽車產(chǎn)品開發(fā)中期可以采用CAE數(shù)字化樣車計算出整車NVH飛固定特性。為確保整車NVH數(shù)字化平臺的建立,這一時期必須對材料的性能、零部件特征、剛度等展開分析和測試。NVH設(shè)計分析完成之后,如果數(shù)字化樣車完工期各項性能都滿足要求,可以展開模型試制。此時,必須對模型車輛展開主觀和客觀的評價。開展這樣的評價便于發(fā)現(xiàn)NVH存在的問題并對數(shù)值化樣車加以驗證。隨之,根據(jù)實驗對數(shù)字分樣車模加以修改,創(chuàng)建混合數(shù)值化模型。試制完工之后,必須對車輛的NVH穩(wěn)健性展開分析。
在樣車完工之后,必須對各個結(jié)構(gòu)和動力的樣車實施NVH調(diào)試,樣車完成實驗后必須與標(biāo)桿車NVH的評價相同,同時也要進行CAE分析定義測試項目并給予相應(yīng)的檢驗報告。對比測試結(jié)果與標(biāo)桿車,對無法實現(xiàn)目標(biāo)值的項目展開工作計劃,若測試結(jié)果滿足要求,需要給出具體的達標(biāo)報告、風(fēng)險評估報告、工程簽發(fā)標(biāo)準。設(shè)計時期NVH CAE分析可以實施有效的設(shè)計驗證,從而防止出現(xiàn)較大的設(shè)計失誤。因設(shè)計、裝配、供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量等因素會致使NVH性能存在一些問題,有效解決這一系列問題需要花費大量的NVH調(diào)試時間。首先,對NVH性能給予主觀及客觀的分析和評價,比較目標(biāo)值,量化需要改進;其次,診斷出現(xiàn)問題的因素,依照診斷結(jié)果給予有效方案;最后,對改進的方案進行驗證,確保最終簽發(fā)時可以滿足所有NVH目標(biāo)值的要求。
4 結(jié)語
隨著用戶對汽車的性能要求的不斷升高,研發(fā)設(shè)計高水準的汽車產(chǎn)品及品牌質(zhì)量對于汽車行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮著重要作用。汽車產(chǎn)品的NVH性能控制是一項比較復(fù)雜的工程,文中以汽車設(shè)計的各個階段采用試驗機分析辦法為研究依據(jù),分析汽車產(chǎn)品NVH概念設(shè)計在產(chǎn)品完成各個階段發(fā)揮的作用。
參考文獻
[1] 任微微,范野,路璐,等.機械產(chǎn)品的研發(fā)與質(zhì)量管理[J].中國科技縱橫,2012,(14).
筆者所在公司已經(jīng)建立了一套較為完善的質(zhì)量體系,通過了ISO9001質(zhì)量體系認證、QS9000質(zhì)量體系認證、ISO10012測量管理體系認證和TS16949及GJB9001B質(zhì)量管理體系認證,形成了較為規(guī)范的設(shè)計流程和管理流程,但隨著研究領(lǐng)域的拓寬和任務(wù)的延伸,原有的設(shè)計思路、設(shè)計手段和設(shè)計方法需要進一步改善,尤其是在規(guī)范化、科學(xué)化和自動化方面。
目前本公司存在的主要問題有以下幾個方面。1)信息共享、知識重演重用程度較低;2)設(shè)計變更缺乏有效的控制手段;3)產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)信息一致性較差;4)產(chǎn)品開發(fā)過程的可追溯性較差;5)信息傳遞速度較慢;6)設(shè)計與管理方面的流程不完善;7)對外購/外協(xié)產(chǎn)品及供應(yīng)商協(xié)作產(chǎn)品的管理水平較低等。
雖然本公司屬于行業(yè)龍頭公司,但這些問題的存在制約了公司的進一步發(fā)展。特別是目前全球經(jīng)濟處于低位運行階段,中國汽車市場增速放緩,在這些大背景下,以上問題急待解決。為此,公司高層研究決定引進開發(fā)PDM系統(tǒng),并對此立項。
一、PDM系統(tǒng)開發(fā)方案
針對公司目前存在的上述問題,結(jié)合公司實際情況,我們決定與國內(nèi)某知名軟件開發(fā)公司合作,一起開發(fā)PDM系統(tǒng)。在項目啟動大會結(jié)束后,整個項目組通過前期多次調(diào)研后制定了適合公司狀況的、有效可行的PDM系統(tǒng)實施方案:依據(jù)公司的總體發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃,緊密圍繞設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計、生產(chǎn)、試驗、管理及其集成等方面的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理需求,建立一個支持協(xié)同設(shè)計的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(圖1),保證產(chǎn)品數(shù)據(jù)的安全、可靠、有效、一致、共享和重用。
該系統(tǒng)涉及從項目論證、方案設(shè)計、工程研制、批量生產(chǎn)直至售后服務(wù)等過程中產(chǎn)生的全部產(chǎn)品數(shù)據(jù),從而有效提升研發(fā)部協(xié)同設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計的能力。PDM實施技術(shù)方案包括基本實施、核心業(yè)務(wù)流程管理和系統(tǒng)應(yīng)用界面配置。
1.基本實施相關(guān)方案
硬件實施包括:符合公司近期計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中網(wǎng)絡(luò)、計算機等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境的規(guī)劃建設(shè)方案;系統(tǒng)產(chǎn)品庫與存儲庫的開發(fā)方案;權(quán)限控制管理(用戶管理)方案;公司編碼系統(tǒng)方案等。
(1)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)方案。
為了更好地為PDM系統(tǒng)應(yīng)用提供基礎(chǔ)軟硬件運行環(huán)境,根據(jù)公司計算機網(wǎng)絡(luò)的長期規(guī)劃,本項目的主要技術(shù)內(nèi)容包括:局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、PDM服務(wù)器等運行環(huán)境的搭建;Adobe Acrobat、Pro/ENGINEER和AtuoCAD等軟件配置與安裝部署;服務(wù)器操作系統(tǒng)和用戶操作系統(tǒng)配置等(圖2)。
另外,PDM系統(tǒng)的信息安全管理方案包括:用戶登錄方式、與公司現(xiàn)有加密系統(tǒng)兼容的網(wǎng)絡(luò)加密機制,及PDM數(shù)據(jù)的訪問控制等。
(2)產(chǎn)品庫與存儲庫的開發(fā)方案。
產(chǎn)品庫和存儲庫就好比電子倉庫,是PDM系統(tǒng)的核心單元,用戶用它來存放各種文檔和資料(圖3)。
產(chǎn)品庫文件夾需要保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性,支持各種查詢和檢索功能。開發(fā)方案具體包括:文檔的分類、文檔屬性的確定、文檔模板的相關(guān)規(guī)范、文檔生命周期的定義、產(chǎn)品庫存儲庫的定義及劃分和版本控制原則等。
(3)權(quán)限控制管理。
權(quán)限控制由用戶、權(quán)限和角色3個對象構(gòu)成,將權(quán)限賦給角色,再為具體用戶分配角色(圖4)。
權(quán)限控制的重點在于:從業(yè)務(wù)流程角度,結(jié)合公司保密制度和相應(yīng)規(guī)范,明確用戶角色的屬性、職責(zé)、定義及數(shù)據(jù)訪問權(quán)限等。另外權(quán)限控制方案還需明確:選擇動態(tài)權(quán)限控制(生命周期狀態(tài)控制)或者靜態(tài)權(quán)限控制(文件夾控制)。
權(quán)限控制方案具體包括:用戶的定義(如部門或組織)、角色的定義(如應(yīng)用工程師、設(shè)計工程師、室主任和所長等)和權(quán)限的定義(根據(jù)不同角色的用戶,定義其靜態(tài)權(quán)限和動態(tài)權(quán)限,包括讀取、修改、添加、刪除、復(fù)制、檢入檢出和等)。
(4)編碼系統(tǒng)方案。
編碼系統(tǒng)是信息系統(tǒng)的基礎(chǔ),公司編碼也是公司文檔管理的重要基礎(chǔ)。在現(xiàn)有公司編碼規(guī)范的基礎(chǔ)上,我們與公司標(biāo)準化部門一起建立了適應(yīng)于PDM系統(tǒng)的公司編碼規(guī)范,包括產(chǎn)品、零部件和圖紙技術(shù)文檔等的編碼與命名。在原有辦公系統(tǒng)編號登記系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,根據(jù)新編碼規(guī)范,開發(fā)出了PDM編碼登記系統(tǒng),除了可用來登記現(xiàn)有所有文檔對象的編號外,還可進行編碼一致性的驗證和查詢,及大地方便了實際工作。
2.核心業(yè)務(wù)流程管理
核心業(yè)務(wù)流程管理主要包括文檔流程管理和數(shù)據(jù)管理。
(1)文檔流程管理。
結(jié)合本公司的質(zhì)量體系文件、相關(guān)標(biāo)準規(guī)范和現(xiàn)有相應(yīng)制度,我們制定了文檔流程規(guī)范,包括文檔的簽審流程、發(fā)放流程、更改流程和歸檔流程等。這其中包括對各流程節(jié)點簽審人員的要求、更改時應(yīng)遵守的業(yè)務(wù)規(guī)范等。通過該流程規(guī)范,使得我們現(xiàn)有的業(yè)務(wù)工作更加流暢、規(guī)范,并進一步提升了我們的工作效率和管理水平。
(2)數(shù)據(jù)管理。
PDM系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理的主要對象是零部件與文檔。根據(jù)公司現(xiàn)有技術(shù)文件的種類和特性,我們將零部件分為總成、分總成和零件,文檔分類為:設(shè)計圖檔、設(shè)計文檔、試驗文檔和應(yīng)用文檔。數(shù)據(jù)管理的重要內(nèi)容就是將零部件與文檔形成一定的關(guān)聯(lián)聯(lián)系,以方便用戶建立和處理不同形式的物料清單。最常見的處理方案是通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行管理,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個總的BOM,其下面包含各個分總成零部件,各個零部件下又可關(guān)聯(lián)各種文檔。這樣,用戶可以方便地通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來管理和查詢相關(guān)對象(圖5)。
3.系統(tǒng)應(yīng)用界面配置
項目組開發(fā)完底層功能后,根據(jù)調(diào)研結(jié)果,最后開發(fā)了主應(yīng)用門戶的通用功能應(yīng)用視圖。主要包括:系統(tǒng)主頁界面、工作流定義界面、搜索界面(包括分類搜索)、可視化界面和用戶管理界面等(圖6)。
二、PDM具體開發(fā)過程
PDM項目是一項系統(tǒng)工程,它不僅涉及技術(shù)因素,同時涉及組織與管理等諸多因素。通過一年多的開發(fā)過程,作為汽車設(shè)計專業(yè)畢業(yè)的筆者來說,感慨頗深。其中有成功也有失敗。個人認為作為一個系統(tǒng)項目,各個階段是開發(fā)此項目時必不可少和環(huán)節(jié)(圖7)。
三、結(jié)語
【關(guān)鍵詞】CAE;產(chǎn)品設(shè)計;有限元分析;應(yīng)用
1、引言
隨著世界經(jīng)濟全球化進程的不斷加快以及市場競爭的激烈程度不斷提高,生產(chǎn)制造企業(yè)迫切需要縮短產(chǎn)品研發(fā)的周期和成本投入,CAE技術(shù)的大規(guī)模普及正式滿足了這樣的要求。CAE(計算機輔助工程)的實質(zhì)就是為工程設(shè)計提供一種用于計算和仿真的平臺。目前的CAE應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋了電子設(shè)計、飛機、汽車等大量的工程領(lǐng)域,CAE技術(shù)在這些領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用大大的縮短了產(chǎn)品的設(shè)計周期,加快了產(chǎn)品研發(fā)的速度,而且通過CAE虛擬模擬技術(shù)的應(yīng)用,大大降低了產(chǎn)品研發(fā)的成本,也為企業(yè)提高經(jīng)濟效益帶來了條件。
2、CAE內(nèi)涵及設(shè)計
通常情況下的產(chǎn)品設(shè)計采取的是首先進行產(chǎn)品的設(shè)計,然后通過CAE(計算機輔助工程)技術(shù)對設(shè)計的產(chǎn)品進行后期的基于軟件平臺的分析,在這種意義來講,CAE技術(shù)是CAD(計算機輔助設(shè)計)技術(shù)的后續(xù)過程。然而,隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展以及市場競爭的不斷激烈,同時也是為了滿足公司降低產(chǎn)品開發(fā)成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的需要,將CAE技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用進行了新的調(diào)整,更加傾向于將CAE技術(shù)置于CAD技術(shù)的前一階段,即首先通過基于計算機的軟件仿真技術(shù)對產(chǎn)品就行仿真,可以大幅度的縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,同時對于降低產(chǎn)品開發(fā)成本也有著顯著效果。CAE技術(shù)本身就是一種典型的設(shè)計方法,它的應(yīng)用對于產(chǎn)品設(shè)計的整個流程都有著重要影響。一般情況下,傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計思路雖然能夠取得一定的效果,但是如果加入CAE技術(shù)的理性元素,就會使得產(chǎn)品設(shè)計的周期更短、質(zhì)量更好。而且可以通過計算機軟件的仿真大幅度的降低產(chǎn)品實驗過程中的成本,對提高公司產(chǎn)品的競爭力、增加公司經(jīng)濟效益有著顯著的作用。而且CAE技術(shù)的應(yīng)用不僅僅是在提高制造企業(yè)的創(chuàng)新能力,同時對于理論研究和結(jié)論的驗證有著重要的作用,對于推動我國的制造行業(yè)的快速成長意義重大。目前,CAE技術(shù)已經(jīng)成為了很多行業(yè)進行產(chǎn)品驗收的重要依據(jù),足見其在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣。
3、CAE在產(chǎn)品設(shè)計中的作用
CAE技術(shù)的應(yīng)用貫穿于企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的整個流程,并且在各個環(huán)節(jié)都發(fā)揮著重要作用,給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟利潤。其中,CAE技術(shù)的計算機軟件仿真能力主要體現(xiàn)在產(chǎn)品開發(fā)的初期,同時也可以為產(chǎn)品的材料采購、機床準備等環(huán)節(jié)提供重要參考,對于保證產(chǎn)品設(shè)計的可靠性和正確的方向有著重要作用。因此,可以說CAE技術(shù)為產(chǎn)品的整個開發(fā)過程提供了十分重要的參考依據(jù),大大縮短的產(chǎn)品設(shè)計的周期。
(1)產(chǎn)品設(shè)計初期的仿真
在企業(yè)產(chǎn)品的初期階段,企業(yè)需要結(jié)合市場的實際需求情況、產(chǎn)品能夠完成的功能、產(chǎn)品的商業(yè)價值等因素對所設(shè)計的產(chǎn)品進行綜合的規(guī)劃設(shè)計以及產(chǎn)品設(shè)計方案的確定,在此階段采用CAE技術(shù)可以對產(chǎn)品的初期設(shè)計思路進行驗證,同時還能夠通過CAE技術(shù)對不同的后續(xù)方案進行篩選,以使得產(chǎn)品的設(shè)計方案更好的滿足產(chǎn)品性能、市場的要求,而且還能夠通過CAE的仿真結(jié)果為企業(yè)公司高層進行決策提供一定的參考。總的來說,初期階段CAE技術(shù)的應(yīng)用主要解決的是產(chǎn)品的可行性以及產(chǎn)品功能性要求的滿足情況的仿真分析,對于企業(yè)合理確定產(chǎn)品設(shè)計方案有著重要指導(dǎo)意義。
(2)產(chǎn)品設(shè)計階段的仿真
產(chǎn)品設(shè)計階段是CAE技術(shù)應(yīng)用的核心階段,主要是應(yīng)用計算機軟件的輔助仿真技術(shù)完成產(chǎn)品的設(shè)計,包括產(chǎn)品的整體設(shè)計、零部件設(shè)計、圖紙、用料、加工工藝等各個方面。根據(jù)對CAE技術(shù)的設(shè)計思路可知,在這個階段的CAE技術(shù)應(yīng)用主要是對不同的零部件功能性進行驗證,以確定其是否能夠滿足產(chǎn)品的功能要求,而且仿真可以既可以是系統(tǒng)級的也可以是某個單獨的零件。這些仿真的結(jié)果能夠為產(chǎn)品設(shè)計師提供很好的參考,對于加快產(chǎn)品設(shè)計速度有著重要作用。
(3)產(chǎn)品試驗階段仿真
在整個產(chǎn)品的設(shè)計周期中,產(chǎn)品性能的試驗是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。以往傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計流程中,大都是采用先行制造產(chǎn)品的樣品,然后對樣品進行試驗驗證,一旦樣品的某個方面不能夠滿足產(chǎn)品設(shè)計要求,就需要對樣品重新進行設(shè)計、加工、試驗,整個階段需要反復(fù)進行數(shù)次,這種傳統(tǒng)的實際方法極大的浪費了產(chǎn)品設(shè)計的時間,同時增加了產(chǎn)品設(shè)計的成本。
目前,CAE技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用對于降低產(chǎn)品試驗階段的時間和試驗次數(shù)有著顯著效果。其主要原因是可以在產(chǎn)品的計算機軟件仿真過程中就可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中存在的問題,及時的對產(chǎn)品的設(shè)計進行修改,有效的避免在實際產(chǎn)品試驗階段的復(fù)雜修改,可以大幅度的節(jié)約產(chǎn)品設(shè)計的周期,提高產(chǎn)品的市場競爭力。同時,CAE技術(shù)的應(yīng)用對于產(chǎn)品成功完成試驗階段有著重要意義,設(shè)計人員可以在產(chǎn)品的實際試驗前就通過CAE技術(shù)完全的掌握產(chǎn)品的實際特點,可以在產(chǎn)品的試驗階段加快產(chǎn)品的性能分析,縮短產(chǎn)品試驗階段所需的時間。
(4)產(chǎn)品制造階段的仿真
產(chǎn)品的實際制造階段是產(chǎn)品設(shè)計的最后一個流程。在產(chǎn)品制造階段的計算機仿真主要是對產(chǎn)品制造的工藝進行分析,通過CAE技術(shù)的應(yīng)用可以有效的簡化產(chǎn)品的加工工藝,同時可以有效的避免產(chǎn)品設(shè)計中的缺陷問題,使得產(chǎn)品具有實際的產(chǎn)品化特點,降低產(chǎn)品制造中的成本支出。
4、提高CAE分析效果的措施
通過對以上CAE技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用分析可以發(fā)現(xiàn),做好CAE分析對于產(chǎn)品的設(shè)計具有重要意義。因此,需要根據(jù)實際的市場情況和產(chǎn)品設(shè)計情況,加強CAE在產(chǎn)品設(shè)計中的效果。CAE分析看似簡單,實際上卻包含著巨大的工作量。通過CAE技術(shù)確定合適的產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)是十分復(fù)雜的過程,需要對CAE軟件的特點、產(chǎn)品設(shè)計的特點等進行詳細的分析后才能夠得出較為合理的結(jié)論,最后還需要通過CAE技術(shù)對計算結(jié)果等進行合理性驗證。加強CAE分析的應(yīng)用能力,經(jīng)驗和理論都占有重要的位置。首先專業(yè)的CAE分析設(shè)計人員要通過相關(guān)的專業(yè)學(xué)習(xí)以及培訓(xùn),對產(chǎn)品開發(fā)的各個環(huán)節(jié)、CAE軟件特點等熟練掌握,同時在實際的應(yīng)用中要不斷的積累和總結(jié),通過經(jīng)驗更好的指導(dǎo)今后的工作。
論文摘要:新產(chǎn)品開發(fā)是一個復(fù)雜的知識運動過程。在該過程中, 企業(yè) 不僅要應(yīng)用企業(yè)已有的各種相關(guān)科技知識,而且要從企業(yè)外部獲取有關(guān)的科技知識、市場知識和其它知識,還要創(chuàng)造新的知識。因此,搞好新產(chǎn)品開發(fā)過程中的知識管理工作,對于成功開展新產(chǎn)品開發(fā)活動具有決定性的意義。本文分析了新產(chǎn)品開發(fā)流程中,研發(fā)團隊與用戶、供應(yīng)商、員工等之間的知識獲取、轉(zhuǎn)移和共享。
一、引言
在知識 經(jīng)濟 時代里,企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)工作的績效越來越取決于企業(yè)知識資源的狀況和其知識活動的有效性。從本質(zhì)上講,企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)過程就是企業(yè)創(chuàng)造、獲取、吸收、轉(zhuǎn)移和應(yīng)用知識的過程。因此,能否做好新產(chǎn)品開發(fā)過程中的知識管理工作,直接關(guān)系到企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)工作的績效乃至成敗。由于新產(chǎn)品開發(fā)均要經(jīng)歷技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)開發(fā)和市場開發(fā)這樣三個階段,而且往往涉及到企業(yè)的相關(guān)利益者(包括供應(yīng)商、合作伙伴、批發(fā)商、零售商、用戶、高校、科研院所等),所以,新產(chǎn)品開發(fā)過程中的知識管理并不局限于企業(yè)的研發(fā)部門(團隊),也不局限于企業(yè)內(nèi)部。換言之,只有搞清新產(chǎn)品開發(fā)流程中每一個階段的知識運動 規(guī)律 ,并有的放矢地采取相應(yīng)的管理措施,方能使新產(chǎn)品開發(fā)_[作取得好的績效。
二、新產(chǎn)品開發(fā)流程
企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)是一個由若干階段構(gòu)成的完整過程。甘華嗚認為,企業(yè)從事新產(chǎn)品開發(fā)要經(jīng)歷三個階段,即技術(shù)開發(fā)階段、生產(chǎn)開發(fā)階段和市場開發(fā)階段。根據(jù)cooper的階段關(guān)卡模型,可以將新產(chǎn)品開發(fā)的流程分為5個階段:概念設(shè)計(初步研究)、產(chǎn)品規(guī)劃(細部研究)、產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品測試、批量生產(chǎn)。一般而言,企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)主要由4個階段組成:構(gòu)思階段、r&d階段、生產(chǎn)階段和營銷階段。在企業(yè)中運用的一種典型的產(chǎn)品開發(fā)模式就是將新產(chǎn)品開發(fā)的有關(guān)人員(如研發(fā)人員、制造人員、營銷人員、管理人員、用戶,外部合作者等)整合起來,以團隊合作方式運行。通過對產(chǎn)品開發(fā)各階段可能面臨的信息的傳遞和轉(zhuǎn)移,做出整體性的集成和優(yōu)化,達成各成員的溝通和共識。因此產(chǎn)品開發(fā)中業(yè)務(wù)活動和相關(guān)需求的連接用idefo可以表示為圖1:
三、新產(chǎn)品開發(fā)各階段的知識管理
1.構(gòu)思階段的知識管理構(gòu)思階段是整個新產(chǎn)品開發(fā)過程的出發(fā)點。能否產(chǎn)生好的構(gòu)思決定著該階段的成敗。因此,該階段的知識管理工作要圍繞構(gòu)思的產(chǎn)生展開,要努力為新產(chǎn)品開發(fā)團隊提供必要的信息和知識,并采取有效的激勵措施,以使其創(chuàng)造力得到充分的發(fā)揮,從而能夠產(chǎn)生好的構(gòu)思。構(gòu)思階段的知識流圖如圖2所示。
用戶是產(chǎn)品構(gòu)思最豐富的來源,為新產(chǎn)品開發(fā)提供知事知識(know—what),但是用戶的建議經(jīng)常不是以明確的建議表達出來,而是以他們對產(chǎn)品的不滿、抱怨、疑問等反映出來。營銷人員可以通過對典型用戶的拜訪、調(diào)查和跟蹤,了解他們的需求。企業(yè)要對用戶信息進行甄別和整合,并結(jié)合已有的經(jīng)驗和技術(shù)能力將用戶所描述的需求信息演變成團隊知識,這些知識被團隊成員共享并內(nèi)化為成員的隱性知識,從而讓更多的員工了解和把握客戶需求,實現(xiàn)知識集成和共享,以便激發(fā)出更多更好的設(shè)想。在這一階段,營銷人員是連接客戶和開發(fā)團隊的橋梁,企業(yè)應(yīng)加強對營銷人員的培訓(xùn)和 教育 ,提高其獲取和轉(zhuǎn)移知識的能力。
員工頭腦中的知識是最具有潛在價值的知識。員工為新產(chǎn)品開發(fā)提供的是技能知識(know—how)。這些知識大多是“隱性知識”,比如針對企業(yè)原有產(chǎn)品的技術(shù)改造,或在原有產(chǎn)品基礎(chǔ)上開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品,或根據(jù)市場需求,在已有市場信息的基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的產(chǎn)品構(gòu)思。koskinen的研究表明,各種非正式的技術(shù)交流會(聊天,會談等)可使員工間更加清晰的理解彼此的觀點和想法,保證隱性知識整合的有效性和準確性。企業(yè)也可通過對員工進行定期的培訓(xùn),為員工學(xué)習(xí)提供基本保障,提高員工獲取轉(zhuǎn)移知識的能力。
供應(yīng)商早期介入新產(chǎn)品開發(fā)能夠縮短開發(fā)時間,減少產(chǎn)品更改次數(shù),彌補企業(yè)內(nèi)部能力的不足,使產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性更高和制造缺陷較少。一般說來,供應(yīng)商主要為新產(chǎn)品開發(fā)提供know—how知識。任何可以依靠技術(shù)能力提供服務(wù)的供應(yīng)商,都可以看成一個新產(chǎn)品構(gòu)思的來源。
社會性組織(科研機構(gòu)、高校、咨詢機構(gòu)和培訓(xùn)機構(gòu)等)提供新產(chǎn)品開發(fā)的原理知識(know—why)。企業(yè)可以把構(gòu)思過程委托給這些專門機構(gòu)去做,而自己只需要制定項目計劃和對開發(fā)結(jié)果進行篩選就行了。這種方式能夠彌補內(nèi)部人力資源和研究設(shè)施的不足,促進中小企業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)能力上的 發(fā)展 ,縮小與創(chuàng)新先進企業(yè)的差距。此種方法對在新產(chǎn)品開發(fā)方面希望追上先進者的中小企業(yè)來說特別具有吸引力。
構(gòu)思階段知識共享與轉(zhuǎn)化還可以通過分析競爭對手產(chǎn)品、查閱公開出版物和進行研究實驗等方式實現(xiàn)。此外,構(gòu)思庫是新產(chǎn)品構(gòu)思階段的一個重要來源。這種方法最簡捷快速,但也最容易被企業(yè)所忽視。企業(yè)要把用戶、員工、供應(yīng)商和競爭者等產(chǎn)品相關(guān)者的意見整理成便于閱讀的材料,以顯性知識的形式存入構(gòu)思庫,為以后新產(chǎn)品開發(fā)提供知識儲備。
一般來說,研發(fā)團隊需要對多個構(gòu)思方案進行評價和比較,從中選擇最優(yōu)方案。在篩選程中,評價小組以用戶為主、專業(yè)人員為輔,每個成員根據(jù)各自的經(jīng)驗、評價標(biāo)準和感受對各種新產(chǎn)品方案提出自己的意見。雖然各成員意見大部分不相同,但能在用戶和專家的協(xié)調(diào)下對方案做出正確評價,制定出合理可行的產(chǎn)品概念。
2.r&d階段的知識管理
r&d就是使新產(chǎn)品開發(fā)的構(gòu)思得以落實,并達到技術(shù)實現(xiàn)的水平。研究人員的創(chuàng)新活動離不開構(gòu)思階段所提供的必要知識準備。比如,及時充分的市場信息可以幫助研究者加深對市場的認識,準確把握市場動態(tài),以便及時調(diào)整構(gòu)思中的不足;還有現(xiàn)有的技術(shù)信息可以使研究者及時了解相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r,避免重復(fù)勞動,節(jié)省研發(fā)時問。企業(yè)提高研發(fā)能力可從以下幾個方面著手:
(1)增加隱性知識積累。隱性知識是指存在于人腦中的隱性的、非結(jié)構(gòu)化的、不可編碼的知識,是關(guān)于個人的思想、經(jīng)驗等。隱性知識來自個人學(xué)習(xí)和實踐過程中的直接經(jīng)驗,也來自于有經(jīng)驗的人進行接觸和思想交流。 企業(yè) 應(yīng)該完善組織文化、知識環(huán)境去激發(fā)員rt的大腦和心智,促進隱性知識的積累。良好的企業(yè)環(huán)境會使員工產(chǎn)生一種歸屬感,促使隱性知識的顯性化,并激勵研發(fā)人員將掌握的核心技術(shù)和成果奉獻出來,這些往往決定了新產(chǎn)品開發(fā)的走向。
(2)保證現(xiàn)有知識的共享。很多企業(yè)重點關(guān)注了知識的獲取,而忽略了知識的共享。企業(yè)管理者應(yīng)該建立有效的上傳下達機制,使銷售人員收集的市場信息及時傳達給領(lǐng)導(dǎo)層,領(lǐng)導(dǎo)者的應(yīng)對措施也能快速地到達基層各部門,并得以落實。同時,平行部門之間的知識共享也必不可少,比如,銷售部把客戶需求信息傳遞給研發(fā)部,研發(fā)部把新產(chǎn)品開發(fā)成本傳遞給財務(wù)部等。同時,企業(yè)也要讓員工參與知識的共享過程,讓員工認識到知識共享并非對個人的 發(fā)展 有害而是可以促進員工成長的道理,即通過對員工進行知識管理理念的培訓(xùn)與宣傳,讓員工明白并非擁有的知識是個人的核心競爭力所在,而只有不斷創(chuàng)造和利用知識才是個人發(fā)展的根本。這同樣受到企業(yè)文化的影響。
(3)分析領(lǐng)先產(chǎn)品,進行二次創(chuàng)新。對于很多實力較弱的企業(yè)來說,通過研究行業(yè)領(lǐng)先產(chǎn)品,可以彌補研發(fā)能力上的缺陷,并從技術(shù)角度對競爭對手的產(chǎn)品進行全面評估,發(fā)現(xiàn)其中的不足,從中獲取本企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新的來源。研究團隊要確保及時的吸收從中獲取的知識,并結(jié)合企業(yè)的實際研發(fā)能力,創(chuàng)造出滿足新產(chǎn)品概念的新技術(shù)。
(4)企業(yè)應(yīng)該提高新產(chǎn)品的研發(fā)意識,加大投資強度。新產(chǎn)品研發(fā)的高風(fēng)險性使得很多企業(yè)不愿涉足這一領(lǐng)域,而愿意直接引進技術(shù)或采用現(xiàn)有技術(shù)。企業(yè)在技術(shù)方面的劣勢,將會使生產(chǎn)出的最終產(chǎn)品要么不夠先進或只是本地區(qū)先進,要么技術(shù)水平限制了產(chǎn)品開發(fā)。最終使企業(yè)陷入開發(fā)時機過遲,市場被競爭者占領(lǐng)的困境。因此,企業(yè)必須提高自主研發(fā)的能力,鼓勵員工積極主動地參與到新產(chǎn)品研發(fā)的行列當(dāng)中,為新產(chǎn)品的研發(fā)出謀劃策。
此外,企業(yè)在研發(fā)過程中要做好保密工作,確保有價值的內(nèi)部知識不外泄,以避免損失。
3.生產(chǎn)階段的知識管理
新產(chǎn)品的生產(chǎn)階段主要包括試制和測試兩方面。從知識管理的角度看,該階段也進入了知識的應(yīng)用階段。
首先,試制人員要深入理解新產(chǎn)品研發(fā)團隊在構(gòu)思階段和r&d階段的意圖和動機。因為試制不成功,在很多情況下與試制人員領(lǐng)會構(gòu)思人員、研發(fā)人員的意圖不夠有關(guān)。如果試制人員感到原設(shè)計有問題,想改動一下設(shè)計,最好按原設(shè)想、原設(shè)計提出一個試制品,再按試制人員的想法搞出另一個試制品,然后對其進行對比,產(chǎn)生令大家滿意的試制品。在這一過程中,企業(yè)需要對技術(shù)人員克服技術(shù)難題的能力有個準確的評價。雖然這種試制會耗費一定的生產(chǎn)成本,但同時也降低了企業(yè)風(fēng)險。具有風(fēng)險意識的企業(yè)一般都會選擇將新產(chǎn)品試制作為新產(chǎn)品開發(fā)的必經(jīng)階段,只有能順利通過試制階段的新產(chǎn)品,企業(yè)才會將生產(chǎn)線擴大到批量生產(chǎn)。
新產(chǎn)品試制出來后,往往要通過測試、訪問的形式來了解用戶的滿意度。例如:選擇有代表性的用戶試用新產(chǎn)品,并與構(gòu)思階段的產(chǎn)品概念相比較:產(chǎn)品的競爭力是否體現(xiàn)?功能是否完備?這些功能的成本是否符合消費者的認知?哪些功能可適當(dāng)增減?如果大部分的用戶滿意,表明新產(chǎn)品開發(fā)成功,研發(fā)團隊則要制定一個詳細的設(shè)計規(guī)范,作為以后產(chǎn)品開發(fā)的知識儲備;如果用戶不發(fā)表任何意見,或發(fā)表失望意見,這說明新產(chǎn)品試制不成功,研發(fā)團隊要讓試制人員理解產(chǎn)品開發(fā)意圖,掌握新產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)能力,為新一輪的產(chǎn)品試制做好準備。測試階段的知識流圖如圖3所示:
產(chǎn)品的測試是一個反饋的過程。研發(fā)團隊通過收集、分析試制中出現(xiàn)的問題,更深入的了解產(chǎn)品的優(yōu)點與缺點,然后再結(jié)合自身的學(xué)習(xí)能力和豐富的知識庫,對新產(chǎn)品進行改進,生產(chǎn)出滿足用戶需求的正式產(chǎn)品。這一過程又是一個知識的收集、共享、創(chuàng)新的過程,充分體現(xiàn)了知識管理的動態(tài)性。
4.營銷階段的知識管理
用戶是新產(chǎn)品的最終使用者,因此,新產(chǎn)品是否適合用戶口味決定了新產(chǎn)品開發(fā)成功與否。新產(chǎn)品上市后,企業(yè)應(yīng)該正確對待用戶的各種評價。有的用戶將產(chǎn)品買回家后有種“上當(dāng)受騙”的感覺,這是南于用戶對新產(chǎn)品的期望太高,對新產(chǎn)品認識片面造成的,企業(yè)應(yīng)該正確全面的宣傳新產(chǎn)品。還有的用戶對新產(chǎn)品的不滿和埋怨是由于對新產(chǎn)品的使用不當(dāng)造成的就此企業(yè)可以在銷售產(chǎn)品時詳細介紹產(chǎn)品的使用方法,加強新產(chǎn)品的售前售后服務(wù)。對于因假冒產(chǎn)品引起的用戶不滿,企業(yè)可以通過宣傳渠道改變公眾的輿論。
在新產(chǎn)品的市場開發(fā)方面,企業(yè)可以進行產(chǎn)品市場測試。例如,對潛在用戶進行新產(chǎn)品概念測試,或者組織潛在用戶進行模擬采購活動。在測試過程中,企業(yè)能夠收集到接近實際情況的一些重要數(shù)據(jù),如用戶接受度、用戶關(guān)心度、使用頻率和擴展速度。企業(yè)可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)制定合理恰當(dāng)?shù)臓I銷策略。
這一階段也需要同供應(yīng)商、科研機構(gòu)等進行交流,以獲取他們在產(chǎn)品推向市場后對產(chǎn)品的意見。
知識管理在新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用使企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)呈現(xiàn)螺旋上升的動態(tài)連續(xù)性。因此,營銷階段既是某一特定產(chǎn)品開發(fā)的終結(jié),又成為下一輪新產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)。同樣,企業(yè)從外部知識源獲取的知識,即是本輪新產(chǎn)品開發(fā)的最后一手知識,也是下一輪新產(chǎn)品開發(fā)的第一手知識。并將這些知識消化為團隊內(nèi)部知識,在銷售部、生產(chǎn)部、研發(fā)部和售后服務(wù)部等部門問共享,為知識的創(chuàng)新和應(yīng)用奠定基礎(chǔ),為新一輪的產(chǎn)品開發(fā)提供知識儲備。這樣,企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)就在知識管理的推動下環(huán)環(huán)相扣,持續(xù)發(fā)展,不斷為企業(yè)創(chuàng)造豐厚的利潤和價值。
(華南理工大學(xué)工商管理學(xué)院工業(yè)工程系,廣州 510640)
摘要:工程師在設(shè)計電梯等復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)時,很難準確全面地確定各種利益相關(guān)者的不同需求,而最終客戶需求的全面分析對于開發(fā)高附加值的、界面友好的、實用的產(chǎn)品至關(guān)重要。面向電梯產(chǎn)品的設(shè)計,基于管道管理模型以及圖形工具的引入,本文提出一種以人為中心的、面向人機交互密集的復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計方法,將多種用戶多種角色納入到分析對象中,并進行了三維虛擬人體的分析,將這些角色的偏好及能力轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品概念,增強了產(chǎn)品的適用面、舒適性與創(chuàng)新性。
關(guān)鍵詞 :以人為中心;復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng);電梯;設(shè)計
中圖分類號:TB472 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2015)24-0219-05
基金項目:廣東省創(chuàng)新方法工作項目(2013B061000004);廣東省創(chuàng)新方法與決策管理系統(tǒng)重點實驗室開放課題基金。
作者簡介:賴朝安(1973-),男,廣西欽州人,副教授,博士,主要研究方向為產(chǎn)品創(chuàng)新、人因工程等。
0 引言
在復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)的開發(fā)流程中,各種利益相關(guān)者的需求都應(yīng)被充分考慮。特別是對于存在密切人機交互的系統(tǒng),人應(yīng)該處于系統(tǒng)設(shè)計的核心位置,以保證系統(tǒng)可以滿足各種使用情況下的需求。在設(shè)計界,以人為中心的設(shè)計已經(jīng)成為主流的觀點,以至于設(shè)計人員經(jīng)常不加思考地采用。本文基于以人為中心的設(shè)計(human-centered design,HCD)進行擴展,引入行為圖、基于情景的設(shè)計(scenario-based design,SBD)準則,提出一種適合復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計流程。
HCD是指在設(shè)計產(chǎn)品或系統(tǒng)時,將客戶置于設(shè)計與開發(fā)過程的中心[1]。HCD在產(chǎn)品開發(fā)過程中發(fā)揮重要指導(dǎo)作用。在激烈的市場競爭中,產(chǎn)品成功由客戶是否滿意決定,而客戶滿意由客戶需求的滿足來實現(xiàn)。HCD方法使產(chǎn)品設(shè)計與客戶需求匹配[2],通過這種匹配提高產(chǎn)品質(zhì)量、客戶滿意度與產(chǎn)品成功率。然而,設(shè)計與需求的匹配是困難的、不準確的[3]??蛻敉ㄟ^使用非技術(shù)語言來描述他們的需求。HCD方法需要將技術(shù)設(shè)計與非技術(shù)語言匹配,這種匹配準確度通常比較低。因此,大部份產(chǎn)品并沒有與客戶需求相匹配。
HCD的缺陷在于,HCD以已經(jīng)作好技術(shù)準備為前提,一旦明確客戶需求,可以迅速地完成產(chǎn)品設(shè)計并推出市場。另外,以人為中心還缺乏明確的實現(xiàn)途徑。Don Norman在ACM通信雜志“交互設(shè)計”專欄中寫道:“這個世界上的大多數(shù)東西都是在沒有得益于以人為中心的設(shè)計方法的情況下被設(shè)計出來的,不過這些東西仍然工作得很好。...最基本的原因就是,在它們被設(shè)計時,這些物品所被用來從事的活動是經(jīng)過深入理解的,這就是以行為為中心的設(shè)計”。人的行為才應(yīng)該是設(shè)計的焦點。
HCD已經(jīng)納入到ISO標(biāo)準中。ISO 13407明確定義了HCD的4種主要活動[4]:理解并定義使用情景,定義客戶及組織的需求,制訂設(shè)計方案,并依據(jù)需求對設(shè)計進行評估。
本文的主要目標(biāo)是設(shè)計一種新型的電梯產(chǎn)品,以支持老人、病人的特殊需求,滿足老齡化社會的需要,而相關(guān)的支撐技術(shù)并未完全具備。
基于以人為中心的啟發(fā),具有特殊需要的人群,包括制造商、老人、病人,以及他們的護士等各種人群及其行為過程,被納入到電梯系統(tǒng)開發(fā)的每一步驟中:從電梯系統(tǒng)開發(fā)的最早的概念階段,進行用戶的行為分析,直至電梯系統(tǒng)設(shè)計的最終評價。
以行為為中心以及SBD是本文依據(jù)的另一方法準則。在人機交互領(lǐng)域中,場景已經(jīng)被作為一種多個系統(tǒng)開發(fā)階段使用的工具,它能幫助所有的利益相關(guān)者貢獻自己的系統(tǒng)分析、設(shè)計與評價意見。
設(shè)計師通常使用情景來組織、論證和交流思想。情景作為語言的輔助,描述人的行為,使客戶可以融入到設(shè)計流程中,并幫助他們確定需求。通過描述多種情景下的各種行為過程,可展現(xiàn)出序列性的需求。在整個設(shè)計循環(huán)中,描述行為的工具可首先用于描述產(chǎn)品當(dāng)前使用的目標(biāo)與需求,然后通過迭代的設(shè)計與評估過程轉(zhuǎn)換、提煉設(shè)計目標(biāo)與需求。多情景下的行為描述有助于檢驗、仿真分析、展示各種可能的設(shè)計方案結(jié)果。
1 設(shè)計流程的思考
通常,客戶需求空間向產(chǎn)品設(shè)計空間轉(zhuǎn)換的過程會導(dǎo)致信息的丟失。一些產(chǎn)品開發(fā)的機制,例如質(zhì)量功能展開(QFD)關(guān)注產(chǎn)品的性能、可靠性、壽命等因素在后續(xù)開發(fā)過程中的貫徹,但與情感有關(guān)的因素由于較難獲取與描述,因而在質(zhì)量功能展開過程中易于被忽略、丟失[5]。
關(guān)于開發(fā)流程,學(xué)術(shù)界及管理實踐逐漸形成了如下四種觀點[6]:門徑管理;管道管理;功能-作用原理-結(jié)構(gòu)的映射過程;風(fēng)險管理系統(tǒng)。
管道管理模型[7]為最主流的觀點,它將產(chǎn)品開發(fā)流程定義為:產(chǎn)品規(guī)劃-概念開發(fā)-系統(tǒng)級設(shè)計-詳細設(shè)計-測試糾正及生產(chǎn)起步。這一流程類似一條不斷縮窄的管道,在這一喇叭形態(tài)的“管道”中,流動著的新產(chǎn)品可選方案及對應(yīng)的開發(fā)項目數(shù)量越來越少,而新產(chǎn)品方案的信息卻越來越豐富、具體。
然而這一流程模型對人機交互的需求缺乏足夠的考慮與重視。為此,文獻[8]提出,具有復(fù)雜人機交互的系統(tǒng)的研發(fā)流程應(yīng)具有如下步驟:焦點開發(fā)-創(chuàng)建當(dāng)前系統(tǒng)應(yīng)用的工作流-問題定義及確定設(shè)計目標(biāo)-創(chuàng)建未來系統(tǒng)應(yīng)用的工作流-創(chuàng)建功能概要-創(chuàng)建物理概要-將物理概要分解至可管理的模塊。通過對當(dāng)前系統(tǒng)應(yīng)用工作流的分析,存在的問題得到全面的展示;通過對未來系統(tǒng)應(yīng)用工作流的規(guī)劃,引導(dǎo)思維邊界的突破及全新觀念的產(chǎn)生。
基于以上研究可以設(shè)想,構(gòu)建一種圖形化的、易于理解的多層次行為視圖,使非專家的普遍客戶也能參與到設(shè)計中來,也使設(shè)計工程師能更好地理解電梯行業(yè)、護理行業(yè)等多個不同領(lǐng)域的背景與技術(shù),以更有效地利用所有利益相關(guān)者在設(shè)計過程中達成的共識。俗話說:一圖勝千言,在開發(fā)復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)時特別如此。下文以電梯為例說明。(圖2)
2 電梯實例
隨著老齡化社會的臨近,越來越多地需要在公共設(shè)施設(shè)計中考慮老年人、病人的需要,電梯作為一種垂直升降的公共交通設(shè)施,需要重視這一趨勢。
為此,首先在設(shè)計其轎廂內(nèi)部裝潢時,應(yīng)考慮到人的情感因素,盡量使電梯給人一種舒適溫馨的感受,多使用溫暖色調(diào),避免冰冷暗淡的色調(diào);其次,需要考慮病人以及各種醫(yī)療設(shè)備,例如病床、吊瓶架、氧氣瓶等搶救設(shè)備所需要的大尺寸空間,以及殺菌化學(xué)制劑的使用;最后,適當(dāng)考慮防撞緩沖的需求,減輕相撞時的沖擊保護病床上的病人。
目前,還沒有一種電梯能滿足這一需要:不只需要考慮正常人的使用,還要考慮承載病人,運送病床及醫(yī)療設(shè)備,同時需要考慮這些特殊情況發(fā)生的偶然性,考慮電梯的可制造性、可裝配性,以盡可能降低產(chǎn)品成本與能量消耗,并具有較高水平的人機交互界面與可操作性。
2.1 步驟1:產(chǎn)品規(guī)劃
產(chǎn)品規(guī)劃環(huán)節(jié)由開發(fā)團隊執(zhí)行,其目的是制定產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)書。團隊包括如下成員:工業(yè)設(shè)計師1人,電梯設(shè)計工程師5人,制造工程師1人,醫(yī)護人員1人,醫(yī)學(xué)專業(yè)人員1人,電梯維護人員1人。經(jīng)過市場的細分與分析、技術(shù)發(fā)展趨勢分析、企業(yè)戰(zhàn)略分析三者的匹配,最后經(jīng)過頭腦風(fēng)暴會議來完成產(chǎn)品規(guī)劃。
產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)書的研究對象是:明確設(shè)計的焦點;定義新產(chǎn)品的概念;確認目標(biāo)客戶;確認安全有效使用電梯的障礙;搜集對產(chǎn)品設(shè)計特征的意見。
通過產(chǎn)品規(guī)劃,認為新型電梯的焦點是感性設(shè)計、人機交互,在有限的空間內(nèi)需要容納擔(dān)架、輪椅及病人,減少碰撞振動與不適,并進行安全高效的電梯控制操作,同時又要滿足節(jié)能環(huán)保的要求。
在開發(fā)過程的早期階段確定產(chǎn)品的焦點是一項困難的工作。通過這一階段,潛在的設(shè)計意圖逐漸變得清晰。
2.2 步驟2:客戶需求獲取
2.2.1 理解當(dāng)前使用情景
通過歸納客戶操作電梯的行為習(xí)慣和固有特性,創(chuàng)建當(dāng)前系統(tǒng)的行為圖,形成獲取多層次客戶需求的框架,這是多層次信息視圖的重要組成部份。步驟如下:
首先,以來自醫(yī)院的醫(yī)護人員,以及家有老人病人的普遍電梯客戶共50人,為訪談對象,基于步驟1確定的產(chǎn)品設(shè)計焦點與概念,進行面對面的半結(jié)構(gòu)化的訪談(interview)。該步驟主要用于明確如下問題:需要用擔(dān)架、輪椅搬運病人時電梯的操作過程;在這過程中所遇到哪些問題,以及這些問題的條件、過程與后果;對于電梯設(shè)施有何感性需求;任何影響在執(zhí)行醫(yī)護任務(wù)時安全高效使用電梯的因素。
對系統(tǒng)實際操作環(huán)境及客戶的全面且精確的洞察,對于系統(tǒng)的設(shè)計以及客戶需求的滿足至關(guān)重要。為了確認當(dāng)前實踐的問題,設(shè)計者應(yīng)首先將總結(jié)所獲得的設(shè)計信息轉(zhuǎn)換為行為圖,以描述當(dāng)前系統(tǒng)的作用。僅作為示意,如圖2所示,該行為圖顯示了電梯從制造裝配、運輸、安裝維護到客戶使用的全生命周期的行為,以圖形化的直觀方式使得全面的客戶需求,且不易遺漏。圖中,方向線的粗細表示該方向所指的行為的頻率,線越粗表示該行為越常見;箭頭的方向表示行為的串行關(guān)系。
2.2.2 確認存在問題及設(shè)計目標(biāo)
2.2.2.1 訪談與數(shù)據(jù)收集
基于當(dāng)前使用行為圖指出的每一使用模式,圍繞如下問題進行訪談并收集數(shù)據(jù):
①客戶在與電梯交互過程中遇到的問題,以及這些問題如何隨著客戶屬性的變化而變化;
②這些問題發(fā)生的頻率,以及對不同客戶產(chǎn)生的后果;
③新型電梯應(yīng)如何克服這些問題;
④安全高效使用電梯的障礙;
⑤新型電梯對病人、普通用戶、電梯安裝維護人員、醫(yī)療機構(gòu)、醫(yī)護人員等各種客戶有何益處;
⑥新型電梯的設(shè)計偏好。
2.2.2.2 數(shù)據(jù)組織與分析
在上述步驟系統(tǒng)性地收集資料的基礎(chǔ)上,基于質(zhì)性分析的方法,尋找反映客戶需求本質(zhì)的核心概念,然后通過這些概念之間的聯(lián)系建構(gòu)完整的需求模型。訪談?wù){(diào)研數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為如下三個類別:需求;障礙;設(shè)計,簡潔地展示數(shù)據(jù)分析結(jié)果,如表1所示。
對原始資料進行進一步的定性分析以后,明確存在的問題及設(shè)計目標(biāo):
①電梯生產(chǎn)與運輸。
電梯包裝箱在很長一段時間不能引起廠商及設(shè)計人員的重視,只是簡單給以部件包裹,這才很大程度上違背了人性化的設(shè)計原則。電梯包裝箱存在如下問題:裸包裝部件遇潮濕后易生銹,不便于運輸;紙箱包裝,易損壞,不便運輸,零散易丟件。應(yīng)考慮新型的包裝箱,以達到方便搬運、整齊美觀的目的。
②電梯操縱顯示器。
電梯操縱顯示器在感性需求上尤為重要。乘客首先接觸的是電梯的外部操縱顯示器,進入轎廂后同樣需要操控電梯內(nèi)部的操縱顯示器,進行樓層選擇。色彩搭配以及按鈕布局排布是其感性設(shè)計的關(guān)鍵。當(dāng)人在受到色彩的刺激后,會產(chǎn)生心理暗示,色彩搭配必須尊重這種因果關(guān)系。
③電梯的空間。
常用的電梯長度從1.3米到1.6米不等,而一部急救擔(dān)架的長度超過1.8米。狹小的電梯放不下?lián)?。由于患者不能顛簸晃動,醫(yī)護人員(或家屬)常常只能將擔(dān)架半豎著放進電梯,讓患者斜躺在擔(dān)架上,容易使病情加重?!蹲≌O(shè)計規(guī)范》(GB50096-1999)規(guī)定:“十二層及以上的高層住宅,每棟樓不能少于兩臺電梯,其中一臺電梯應(yīng)該能容納擔(dān)架?!比欢?,開發(fā)商從成本的角度考慮,在不少的電梯上沒有執(zhí)行這一規(guī)定。
④不適合行動不便人員使用。
目前電梯按鈕主要采用亮光來顯示樓層,并不適合于盲人使用。盲人進入電梯時,不便于方便的找到希望到達的樓層,所以對于盲人來說,單獨乘坐電梯很不方便。
扶手在安裝時往往有螺釘突出,行動不便人員往往難以避開,并且不美觀。
電梯震動或墜落時,電梯無適當(dāng)?shù)闹挝?,震動或墜落會造成傷害,對行動不便人員的傷害特別大。
⑤電梯環(huán)境。
傳統(tǒng)的通風(fēng)裝置是電力驅(qū)動的風(fēng)扇,購置成本與使用成本較高。
2.2.3 設(shè)計未來的使用情景
在這一步驟中,將當(dāng)前的使用情景轉(zhuǎn)換為未來的使用情景,如圖3所示。在未來的使用情景中,當(dāng)前問題被消除,產(chǎn)品愿景得以實現(xiàn)。未來的使用情景是一種對人機交互過程的高度概括,有助于設(shè)計團隊及設(shè)計參與者理解電梯使用的環(huán)境,顯示關(guān)鍵的設(shè)計問題。
在未來的使用情景中,不需擴大轎廂的整體尺寸而低成本地實現(xiàn)大尺寸的空間,保證擔(dān)架可以進入并平放;行動不便的人可以舒適地保持平衡;視覺不良的人可以方便地進行目的地樓層設(shè)置,并可修正錯誤的設(shè)置;等等。生產(chǎn)安裝情景分析在此省略。
2.3 步驟3:系統(tǒng)級設(shè)計
2.3.1 功能分析
功能分析的結(jié)果展示系統(tǒng)功能的實現(xiàn)目標(biāo)。對于復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng),將功能分析為多項子功能十分必要,它可以闡明問題,使設(shè)計師可以聚焦到最關(guān)鍵、最有可能實現(xiàn)創(chuàng)新的子功能上。
在檢修運行、(自動)開門、(自動)關(guān)門、自動返回基站、滿載直駛、司機操作、獨立運行、通風(fēng)等基本功能,使用溫和的工業(yè)設(shè)計風(fēng)格,并增加如下功能:遠程監(jiān)控;PDA在線交互;可變的空間尺寸;碰撞緩沖與支撐;盲文及聲控;錯誤修正。需要在成本得到控制的情況下,在傳統(tǒng)的電梯上增加以上功能。
具體的功能描述在此不表,它應(yīng)提供詳細的使用背景信息,以及明確的、定量的功能目標(biāo)。例如,可變的空間尺寸的需求項中指出:擴大后的空間尺寸應(yīng)能容納1.8米長的擔(dān)架。
通過達到以上產(chǎn)品功能,電梯將能更高效迅速地安裝維護,更安全、舒適地使用,減少碰撞、震動、壓力與不適。這時,開發(fā)團隊堅信,這一電梯的市場需求是廣闊的、迫切的。
在以上需求實現(xiàn)之前,研發(fā)團隊認識到,以上功能最困難的部份是可變的空間尺寸、碰撞緩沖與支撐、盲文及聲控等需求。
2.3.2 制定系統(tǒng)解決方案
在這一步驟中,依據(jù)“功能—作用原理(效應(yīng))——物理結(jié)構(gòu)”的映射過程,將產(chǎn)品的功能要求轉(zhuǎn)化為解決方案。解決方案是具體物理結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點,它指出每一主要功能實現(xiàn)的關(guān)鍵點,以及主要部件的空間及結(jié)構(gòu)上的關(guān)系。
解決方案應(yīng)遵守功能及技術(shù)需求的約束,并基于最終用戶的需求進行評估,選擇最佳的解決方案。
在設(shè)計過程中,知識會不斷進化,因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的部件也隨之進化。解決方案可用于修正未來的使用情景,使設(shè)計意圖進一步明確。
以幾個主要的子功能為例,說明其解決方案:
①根據(jù)發(fā)明問題解決理論(TRIZ),使用“基于條件的分離”這一分離原理,以及“動態(tài)化”這一發(fā)明原理,實現(xiàn)動態(tài)的轎廂深度。解決方案為:轎廂下后壁可以向背離轎廂門的方向打開、折疊,充分利用井道空間,在需要運輸擔(dān)架時,通過折疊,動態(tài)產(chǎn)生額外的空間,提高了擔(dān)架出入時的安全性,并增加載重的均勻性。其平時可充當(dāng)普通載客電梯,具備普通電梯轎廂的寬度與深度;在特殊情況下,延展電梯轎廂的深度,滿足普通人平躺在擔(dān)架上的長度要求,充當(dāng)救援用的擔(dān)架電梯。因此,這一功能可增大深度卻不增加土建面積,達到節(jié)省成本與能量消耗的目的。
②碰撞緩沖與支撐功能的解決方案為:扶手連桿上套有端座外套,將扶手端座表面覆蓋,遮蓋螺釘,防止行動不靈活的人在轎廂內(nèi)轉(zhuǎn)身時劃傷,同時保持轎廂內(nèi)美觀。轎廂頂部安裝有吊環(huán),在震動特別是墜落時,抓住吊環(huán)可顯著減少傷害。
③盲文及聲控功能的解決方案為:按鍵的按壓位置處設(shè)有凸起的盲人數(shù)字,按鍵連接有發(fā)聲話筒,開關(guān)、發(fā)聲話筒均與用于樓層登記的電路連接。
④通風(fēng)的解決方案為:通過轎廂上的風(fēng)滯壓力產(chǎn)生電梯轎廂中的豎直的氣流,實現(xiàn)免電力的通風(fēng)。風(fēng)扇僅在需要時打開,減少了電力消耗與使用成本。
電梯作為一種成熟產(chǎn)品,目前已經(jīng)存在海量專利。以上的構(gòu)思可能與已有專利沖突,需要進行查詢分析,避開已有的相似專利,同時基于專利挖掘,進行技術(shù)成熟度分析。對關(guān)于轎廂的專利進行分析發(fā)現(xiàn):在轎廂深度調(diào)整、碰撞緩沖、盲文及聲控、通風(fēng)等方面的技術(shù)都仍處于成長期,值得加大投入進行研發(fā)。
2.3.3 系統(tǒng)級的參數(shù)分配至模塊
通過以上步驟,從轎廂空間調(diào)整裝置、碰撞緩沖與支撐裝置、盲文及聲控裝置、通風(fēng)等方面實現(xiàn)了電梯系統(tǒng)人性化創(chuàng)新及改良設(shè)計。
在上述步驟中,系統(tǒng)作為一個集成的解決方案進行思考。在模塊化的設(shè)計方案中,需將設(shè)計需要分配至模塊,是最終實現(xiàn)產(chǎn)品功能需要的必然的步驟。然而,將技術(shù)參數(shù)分配至模塊具有很高的復(fù)雜性,它需要依據(jù)兩個準則:一是保證系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)與模塊的技術(shù)參數(shù)的一致性,也就是說,實現(xiàn)模塊的技術(shù)參數(shù)后,能保證系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)得到保證;二是各個模塊的實現(xiàn)難度保持相近,不能讓某些模塊很難實現(xiàn),否則會使成本不必要地上升。系統(tǒng)的模塊化的好處是:使得最終客戶可以按其需求定制產(chǎn)品。
通過對電梯的模塊化劃分,使得功能與模塊近似地具有一對一的關(guān)系。在這一設(shè)計方案中,如下5個模塊被定義:廂體、導(dǎo)軌、驅(qū)動、無線通訊、轎廂空間尺寸調(diào)整、碰撞緩沖與支撐、控制與顯示、通風(fēng)與照明。其設(shè)計方案如圖4所示。
2.4 步驟4與5:詳細設(shè)計與測試糾正
方案的產(chǎn)生與方案評估密不可分。在跨功能的研發(fā)團隊組建開始,各個團隊人員以及參與設(shè)計的多種角色,都從一開始就貢獻其知識經(jīng)驗,以驗證提出來的各種新構(gòu)想,使得最終的解決方案更具市場可行性與可用性。在開發(fā)的后期階段,解決方案逐漸具體與可視化,設(shè)備供應(yīng)商開始參與設(shè)計,以確認方案的技術(shù)可行性。由于方案表達為易于理解的形式,包括三維虛擬人體的應(yīng)用情景展示,團隊可以在早期的設(shè)計階段,向商業(yè)合作伙伴證明新型電梯的高附加值。
經(jīng)過可用性評估,最終的設(shè)計方案得到了較高的評價。
3 結(jié)論
本研究基于以人為中心設(shè)計的理念,提出了一種適用于復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計的、以人為中心的設(shè)計流程,并進行電梯系統(tǒng)的創(chuàng)新優(yōu)化與改良設(shè)計,解決了電梯系統(tǒng)中幾個非人性化設(shè)計缺陷,規(guī)劃、定義了電梯的主要模塊,并進行了三維虛擬人體的分析,提出一種具有良好人機操作界面的綠色電梯系統(tǒng)。經(jīng)評估認為,這一新型電梯具有較廣闊的市場需求。本文提出通過行為圖的引入,擴展了以人為中心設(shè)計的觀點,有助于將各種利益相關(guān)者的需求融合到一個框架內(nèi),并清晰展現(xiàn)。
本研究所提出的方法適用于電梯之外其它類型的、存在復(fù)雜人機交互的復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計。
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