现代设计方法课件VIP

产品的绿色设计目录

8.1绿色设计产生的背景8.2绿色产品8.3绿色设计及其特点8.4绿色设计的主要内容8.6绿色设计的发展8.5绿色产品的设计方法和关键技术8.1绿色设计产生的背景

工业革命以来，人类社会经过100多年的快速发展，长期以来采用较为粗放的、大规模工业发展模式，目前已经面临社会发展与环境和资源之间的深刻矛盾绿色设计产生的背景主要表现为：

1）是绿色消费的必然要求

2）是可持续发展的必然选择

3）是消除贸易保护（壁垒）的有效方法消费领域存在的两种循环：1）商品的生产循环2）商品的消费循环商品消费循环的弊端：1）新产品的生产需要耗用大量的原材料和能量，导致大量开采自然资源，使资源不断地减少美国：几乎已经用尽了探明的锰、铬、镍、铝土等矿产资源。据国外一些资料统计，按照当前的资源消耗率和开采量，在现有探明的矿产资源中，估计石油可供使用30年，铁可供使用93年，天然气可供使用58年、煤可供使用226年绿色设计是绿色消费的必然要求我国的人均资源占有量不足世界人均资源占有量的1/2。我国514个城市中，有2/3的城市不同程度缺水。据估计，到2020年，我国绝大多数矿产资源将短缺

2）新产品的生产过程还会影响人类身体健康并造成生态环境的恶化3）不断增多的报废和淘汰产品还会产生大量的废弃物，而人类处理这些废弃物的能力几乎达到了极限4)绿色设计的先行者直接赢利促进了绿色产品及绿色设计的迅速发展全球气候变暖同温层臭氧耗竭和地面臭氧污染大气污染水体污染生命健康受到损害可持续发展：以环境保护为重要内容，实现资源、环境与社会经济相协调发展。它是自然——经济——社会综合系统的持续、稳定、健康的发展3）可持续发展使人们进一步认识到必须摒弃粗放型生产方式，走集约化生产的方式的道路可持续发展强调把发展问题放在优先考虑的位置。从三个方面来理解1）可持续发展观正确反映了人在自然界的位置及人与自然的关系，是科学的自然观的反映2）可持续发展观突破了狭隘的“经济资源论”，赋予了自然资源以经济学的意义，它既能维持生态系统的动态平衡，又能维持社会经济系统的动态平衡

绿色设计是可持续发展的必然选择绿色设计是消除绿色贸易壁垒的有效方法绿色贸易壁垒（也称绿色保护主义）：进口国政府以保护生态环境为由，以限制进口、保护贸易为目的，通过颁布复杂多样的环保法规、条例，建立严格的环保技术标准和产品包装要求，建立繁琐的检验、认证和审批程序，实施环境标志制度，以及课征环境进口税等方式对进口产品设置的贸易障碍

提高进口产品的环境监测标准在数量和价格上限制没有“环境标志”的产品进口严格审查进口产品在其生产过程中对自然环境的影响等贸易壁垒主要表现形式国际上有关绿色贸易壁垒的案例日本对进口大米规定了农药残留检测指标美国：1990年以保护海洋珍贵动物为由，禁止墨西哥等国的金枪鱼及其制品进口对产品进行绿色设计，可以生产满足社会和市场需要的绿色产品，从而克服贸易保护的限制，无论对社会的发展和经济的提高，还是提高产品在国际市场上的竞争能力都具有重要的意义欧洲共同体各国联合禁止进口含“偶氮”染料的纺织品丹麦要求所有进口的啤酒和饮料必须使用可重复利用的容器等我国：美国认为我国陶瓷产品中对人体有害的重金属铅严重超标，致使我国的陶瓷产品在美国市场中的份额大大下降，仅占同期日本同类产品的10%

我国：欧共体规定进口纺织品禁用的118种染料中就有104种正在为我国印染厂家使用

2002年联合国在南非约翰内斯堡召开的“可持续发展世界首脑会议”通过的《关于可持续发展的约翰内斯堡宣言》与《可持续发展世界首脑会议实施计划》，其核心是提出了应建立社会、经济、资源和环境相协调的可持续发展战略1972年在瑞典斯德哥尔摩召开的“联合国人类环境会议”通过的《人类环境行动计划》1992年联合国在巴西里约热内卢召开的“世界环境与发展大会”通过的《关于环境与发展的里约热内卢宣言》、《21世纪议程》8.2绿色产品8.2.1绿色产品的定义绿色产品的概念是20世纪70年代在美国政府起草的环境污染法规中首次提出的。但真正的绿色产品首先诞生于前联邦德国绿色产品或称为环境协调产品（EnvironmentalConsciousProduct——ECP），是相对于传统产品而言。由于对产品“绿色程度”的描述和量化特征还不十分明确，因此，目前还没有公认的权威定义,下面即为绿色产品的几种主要定义方式：1.绿色产品是指以环境和环境资源保护为核心概念而设计生产的，可以拆卸并分解的产品，其零部件经过翻新处理后，可以重新使用刊登在美国《幸福》双周刊上一篇题为“为再生而制造产品”的文章认为：绿色产品是指将重点放在减少部件，使原材料合理化和使部件可以重新利用的产品也有人把绿色产品看成是：一件产品在其使用寿命完结时，其部件可以翻新和重新利用，或能安全地把这些零部件处理掉，这样的产品被称为绿色产品还有人把绿色产品归纳为从生产到使用，乃至回收的整个过程都符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，以及利用资源再生或回收循环再用的产品综合上述分析，绿色产品就是在其生命周期全程中，符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率最高，能源消耗最低的产品绿色产品的特点①优良的环境友好性②最大限度地利用材料资源即产品从生产到使用乃至废弃、回收、处理处置的各个环节都对环境无害或危害甚小应尽量减少材料使用量，减少使用材料的种类，特别是稀有昂贵材料及有毒、有害材料要求企业在生产过程中选用清洁的原料，清洁的工艺过程，生产出清洁的产品；用户在使用产品时不或很少产生环境污染，并且不对使用者造成危害要求设计产品时，在满足产品基本功能的条件下，尽量简化产品结构，合理选用材料，并使产品中零件材料能最大限度的再利用③最大限度地节约能源，绿色产品在其生命周期的各个环节所消耗的能源应最少普通产品生命周期是指产品从“摇篮到坟墓”（cradle-to-grave），即从产品设计、制造、销售、使用乃至废弃的所有阶段绿色产品生命周期应将其扩展成从“摇篮到再现”（cradle-to-reincarnation）的过程即除了普通产品寿命周期阶段外，还应包括废弃（或淘汰）产品的回收、重用及处理处置阶段⑤废弃淘汰产品的回收、重用及处理处置过程。绿色产品生命周期包括以下五个过程①绿色产品规划及设计开发过程②绿色产品制造与生产过程③产品使用过程④产品维护与服务过程8.2.2绿色产品的评价标准及其认证绿色产品至今尚无严格准确的行业标准，但从消费市场来看，目前得到公认的绿色标准包括以下三条：③产品使用后可以和易于拆卸、回收、翻新或能够安全废置并长期无虑①产品在生产过程中少用资源和能源，并且不污染环境②产品在使用过程中能耗低，不会对使用者造成危害，也不会产生环境污染物目前，德国绿色标志产品已达7500多种，占其全国商品的30％1987年前联邦德国出台第一代绿色标志绿色产品的认证情况德国：德国水溶油漆自1981年开始被授于环境标志（绿色标志）以来，其贸易额已增加20％法国、瑞士、芬兰和澳大利亚等国：新加坡和马来西亚：目前已有20多个国家对产品实施环境标志在1992年开始实施环境标志于1991年对产品实施环境标志

其后日本、美国、加拿大等国也相继建立自己的绿色标志认证制度我国于1993年实行绿色标志认证制度，并制订了严格的绿色标志产品标准3个绿色标志（环境标志或生态标志）：中国环境标志、有机食品标志、绿色食品标志其寓意为“全民联合起来，共同保护人类赖以生存的环境”由青山、绿水、太阳及10个环所组成标志图形的中心结构表示人类赖以生存的环境外围的十个环紧密结合，环环紧扣表示公众参与，共同保护环境同时十个环的“环”字与环境的“环”同字中国环境标志各国环境标志有机食品标志有机食品：在生产加工中不使用化学农药、化肥、化学防腐剂和添加剂，也不用基因工程生物及其产物，因此它是真正源自自然、富营养、高品质的安全环保生态食品该标志由国家环保总局有机食品发展中心认定颁发，主要认证对象是粮食、蔬菜、果品、畜禽、水产品和食用油等产品绿色食品绿色食品分为A级和AA级。A级标志为绿底白字，AA级标志为白底绿字。该标志由中国绿色食品协会认定颁发

绿色食品标志由三部分构成，即：上方的太阳、下方的叶片和中心的蓓蕾，标志为正圆形，意为保护、安全A级绿色食品：系指在生态环境质量符合规定标准的产地，生产过程中允许限量使用限定的化学合成物质，按特定的生产操作规程生产、加工，产品质量及包装经检测、检查符合特定标准，并经专门机构认定，许可使用A级绿色食品标志的产品绿色认证产品：目前涉及七类产品，即家用制冷器具、气溶胶制品、可降解地膜、车用无铅汽油、水性涂料和卫生纸等当前国际上绿色商品涉及诸多领域和范围，如绿色汽车、绿色电脑、绿色相机、绿色冰箱、绿色包装、绿色建筑等AA级绿色食品：指在生态环境质量符合规定标准的产地，生产过程中不使用任何有害化学合成物质，按特定的生产操作规程生产、加工，产品质量及包装经检测、检查符合特定标准，并经专门机构认定，许可使用AA级绿色食品标志的产品农业部农产品质量安全中心副主任罗斌日前在哈尔滨市参加“２００６中国农产品质量安全论坛”时表示，全国绿色食品生产企业总数已达３６９５家，认证产品总数达到９７２８个8.3绿色设计及其特点与方法8.3.1绿色设计及其特点所谓绿色技术（GreenTechnolosy——GT）或西方称之为“环境友善技术”（EnvironmentalSoundTechnology——EST），是减轻环境污染或减少原材料、自然资源使用的技术、工艺或产品的总称绿色设计就是以绿色技术为原则所进行的产品设计绿色设计完整定义：即在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等），并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本功能、使用寿命、质量等产品生命周期概念原材料提取加工材料产品生产制造产品流通产品使用与服务产品回收材料拆卸材料拆卸材料拆卸环境：大地、大气、海洋等①②③④能源回收或焚烧通过热裂解的清洁燃料生产①直接再循环或重复利用②可直接利用成分的再制造③再循环材料的再加工④单体/原材料再生产品生命周期阶段与环境的关系1.绿色设计扩大了产品的生命周期绿色设计的特点2.在设计与制造阶段强调节约资源和能源制造过程中可能产生的废弃物是什么，有毒成分的可能替代物是什么，报废产品如何管理，设计对产品回收性有什么影响，零件材料对环境有何影响，用户怎样使用产品包含产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、重用及处理处置的各个阶段，即从摇篮到再现的整个过程

3.绿色设计有利于环境保护，维护生态系统平衡

2）能源消耗的最少化

1）自然资源使用的最少化3）废弃物产生的最少化4）对生态系统平衡的危害最小化5）对人类健康和安全的危害最小化任何产品首先必须具有其功能、质量、寿命和经济性，否则绿色程度再高的产品也是没有实际意义的绿色设计与传统设计的关系1.没有传统设计就没有绿色设计3.绿色设计涉及机械制造学、材料学、管理学、社会学、环境学等诸多学科的内容，具有较强的多学科交叉特性★传统设计是绿色设计的基础★绿色设计是对传统设计的补充和完善传统设计只有在原有的基础上将环境属性作为产品的设计目标之一，才能使所设计的产品满足绿色性能的要求，具有市场的竞争力绿色设计要求设计人员在设计构思阶段就要把降低能耗、易于拆卸、再生利用和保护生态环境与保证产品的性能、质量、寿命、成本的要求列为同等的设计目标，并保证在生产过程中能够顺利实施

绿色设计通常有三个主要阶段，即：不是将注意力集中在产品本身。从产品的整体质量考虑，设计人员不应只根据物理目标设计产品，而应以产品为用户提供的服务或损害为主要依据①跟踪材料流，确定材料输入与输出之间的平衡②对特殊产品或产品种类分配环境费用，并确定相应的产品价值③对设计过程进行系统性研究2.设计依据、设计工艺、设计技术以及设计目的等方面不同8.4绿色设计的主要内容主要内容绿色产品的描述与建模

绿色设计的材料选择与管理

产品的可拆卸性设计产品的可回收性设计绿色产品的成本分析

绿色设计数据

1.绿色产品的描述与建模例如冰箱产品：准确全面地描述绿色产品，建立系统的绿色产品评价模型是绿色设计的关键2.绿色设计的材料选择与管理

1)选材时不仅要考虑产品的使用条件和性能，而且应考虑环境约束准则选用无毒、无污染材料及易回收、可重用、易降解材料2)加强材料管理另一方面，达到寿命周期的产品，有用部分要充分回收利用，不可用部分要采用一定的工艺方法进行处理，使其对环境的影响降低到最低限度一方面不能把含有有害成分与无害成分的材料混放在一起已提出了绿色产品的评价指标体系、评价标准制定原则利用模糊评价法对冰箱的“绿色程度”进行了评价3.产品的可回收性设计可回收性设计：在产品设计初期充分考虑其零件材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与回收性有关的一系列问题，最终达到零件材料资源、能源的最大利用，并对环境污染为最小的一种设计思想和方法③可回收性经济评价主要内容有：①可回收材料及其标志②可回收工艺与方法④可回收性结构设计3）洁净的净化工艺回收设计准则

1）结构易于拆卸2）尽可能选取可整新的零件8）尽可能利用回收零部件或材料7）采用系列化、模块化的产品结构6）限制材料种类，特别是塑料5）结构设计应有利于维修调整4）可重用零部件材料应易于识别分类4.产品的可拆卸性设计

拆卸设计的定义：就是从产品或部件上有规律地拆下可用的零部件的过程，同时保证不因拆卸过程而造成对零部件的损伤拆卸设计的目的：

1）产品零部件的重复利用

2）材料的回收

3）元器件的回收拆卸设计的类型：

1）破坏性拆卸

2）部分破坏性拆卸

3）非破坏性拆卸拆卸设计准则1).明确拆卸对象

对有毒或者轻微毒性的零件或再生过程中会产生严重环境问题的零件应该拆卸，以便于单独处理，如焚化或填埋对于制造成本高、寿命长的零部件，应尽可能易于拆卸对于由贵重材料制成的零部件应能够折卸，实现零部件重用或贵重材料的再生2).拆卸工作量最少准则(1)产品在满足功能要求和使用要求的条件下，尽可能简化产品结构和外形，减少组成零部件的数量的类型(2)尽量简化拆卸工艺，减少拆卸时间，降低对维护、拆卸回收人员的技能要求

两层含义：具体原则：尽量使用标准件和通用件通过零部件合并，尽量减少零部件数量尽量减少材料种类尽量使用兼容性能好的材料组合采用模块化结构常用热塑性材料兼容性PEPVCPSPCPPPAPOMSANABSPE√×××√××××PVC×√×××××√√PS××√××××××PC×O×√×××√√PPo×××√××××PA××O××√×××POM××××××√××注：√–相容性好，o–相容性一般，×–相容性差紧固件数量最少准则紧固件类型统一准则简单的拆卸运动准则尽量使用易于拆卸或者易于破坏的联接方式

3).与结构有关准则以塑料件为例，粘结工艺通常不适合面向拆卸回收的设计，因为在拆卸时需要很大的拆卸力，而且其表面残余物在零件回收时很难去除。但是如果零件和粘结剂采用同一种材料，则可一起回收，可以用于面向拆卸回收的设计中

4).易于拆卸准则非刚性零件准则标准化准则便于抓取准则产品设计时，尽量采用刚性零件设计合理的拆卸基准合理的拆卸基准不仅有助于方便省时地拆卸各种零件，还易于实现拆卸自动化设置合理的排放口位置封装有毒、有害材料5).易于分离准则一次表面准则便于识别分类准则常用的识别方法有：颜色识别标志模压标志条形识别标志减少零件多样性准则利用模块化设计原理，尽量采用标准零部件尽量减少镶嵌物应防止要拆卸的零部件受到污染或腐蚀6).产品结构可预估准则产品在维护时，由于存在污染、腐蚀、磨损等因素会使产品的结构产生不确定性为了在产品废弃淘汰时，其结构的不确定性减少产品在维护时使产品的最终状态与原始状态之间不发生了较大的改变避免将易老化或易被腐蚀的材料与需拆卸、回收的材料零件组合5.绿色产品的成本分析成本分析时，就必须考虑污染物的替代、产品拆卸、重复利用成本、特殊产品相应的环境成本等6.绿色设计数据库内容为：材料成分、各种材料对环境的影响值、材料自然降解周期、人工降解时间、费用绿色设计数据库：应包括产品寿命周期中与环境、经济等有关的一切数据制造、装配、销售、使用过程中所产生的附加物数量及对环境的影响值环境评估准则所需的各种判断标准等

知识作用：主要用于设计过程中的选择与决策，如材料选择、方案选择、拆卸结构决策、设计结果决策等(1).绿色设计数据种类和知识的种类绿色设计数据包括产品生命周期过程中的所有数据。为分静态数据和动态数据。静态数据是指经过标准化和规范化的设计数据动态数据是指在设计过程中产生的有关信息绿色设计中，除了涉及大量数据外还涉及大量的知识为：公理性知识经验性知识标准型知识等(2).绿色设计的数据与知识的获取与表达绿色设计数据与知识的获取应做到：(a）设计数据与知识表达方式规范化和标准化三层含义：①数据与知识内容表达规范化；②数据与知识内容表达方式的文本格式标准化③数据与知识获取界面的规范化数据与知识的获取一般分两步进行：（b）设计数据与知识获取方式规范化和方便化②输入、维护、管理①收集、整理、归纳、总结和分类是通过数据结构来实现的。用于绿色设计数据与知识的数据结构有串、栈、表、树、图以及框架结构、网络结构等绿色设计数据与知识的表达8.5绿色产品的设计方法和关键技术绿色设计是一种集成设计，它是设计方法集成和设计过程集成设计方法:是一种综合了面向对象技术、并行工程、寿命周期设计的一种发展中的系统设计方法，是集产品的质量、功能、寿命和环境为一体的设计系统绿色产品设计的系统框图

3）绿色设计数据资料的收集整理与数据库的建立绿色设计的关键技术包括以下几个方面：1）绿色产品评价体系、方法的研究2）绿色设计模型的建立4）绿色设计方法的系统研究及知识库的建立在未来10年内，绿色产品有可能成为世界主要商品市场的主导产品我国绿色产品的发展和世界发达国家相比，无论是在范围还是数量上都有很大差距，尚处于初步发展阶段8.6绿色设计的发展国际经济专家分析认为：目前的绿色产品比例大约为5%～10%目前世界许多著名公司都积极致力于绿色设计技术的研究和绿色产品的开发，如日本尼桑公司正在开发绿色汽车，富士公司投放市场的即可拍“绿色相机”；美国IBM公司研究开发的绿色电脑等，都取得了良好的社会效益和经济效益正在开展国家自然科学基金项目－－环境绿色技术评价体系的研究机械科学研究院：完成了国家科委“九五”攻关项目－－清洁生产技术选择与数据库的建立机械工业基金项目－－绿色设计技术发展趋势及对策研究围绕机械工业中九个行业对绿色技术需求和绿色设计技术自身发展趋势进行了调研，在国内首次提出适合机械工业的绿色设计技术发展体系车辆的拆卸和回收技术的研究以环境保护绿色技术评价体系为研究载体，将ETV（环境技术评估）评价技术导入机械制造业的绿色设计、绿色制造，建立制造业的绿色概念、描述方法和ETV评价体系为创建绿色大学，已将绿色工程技术列为优先发展和支持项目，在美国“ChinaBridge”基金和国家自然科学基金会的支持下，已与美国“TexasTechUniversity”先进制造实验室建立了关于绿色设计技术研究的国际合作关系，对全生命周期建模等绿色设计理论和方法进行系统研究，取得一定进展清华大学上海交通大学针对汽车开展可回收性绿色设计技术的研究与法国柏林工业大学IWF研究所建立了合作关系，在废弃工业品回收方面展开了研究工作与Ford公司合作，研究中国轿车的回收工程问题与内贸部中国物资再生利用华东分公司合作，撰写了“探讨中国汽车销售、维修、二手车交易及回收利用一条龙管理模式的可行性报告”承担了国家自然科学基金和国家863／CIMS主题资助的关于绿色制造技术的研究项目

重庆大学清洁化生产系统和体系结构及实施策略可持续发展CIMS（S－CIMS）的体系结构研究清洁化生产管理信息系统华中理工大学、浙江大学、北京航空航天大学等高院校也开展了绿色制造技术研究四个组成部分：系统单元、系统结构、边界条件、输入和输出要素系统单元:完成某种功能而无需进一步划分的单元，即系统相互联系和作用的基本组成要素系统结构:反映着系统内部各个单元之间的关系，即相互联系和作用的联接形式边界条件:系统与外部环境作用的界面

确定边界的主要依据是：

2.1技术系统的组成和处理对象在所研究的具体条件下，当该单元发生变化时，看是否对系统功能产生决定性影响，看是否应当把某个或某些单元包括在系统内部14:18:05系统又分为开放的和封闭的系统的行为通常表现为它与外部环境的相互联系和作用，可以用该系统的输入和输出来表征自行车为例说明系统的组成14:18:05工程技术系统的示意图14:18:052.2系统分析设计方法2.2.1设计过程剖析系统或产品的设计过程可概略地划分为：产品规划、方案设计、技术设计、施工设计阶段机床设计类似的四个阶段：1)调查研究

2)方案拟定

3)工作图设计4)样机试制和鉴定2.2.2产品规划明确所设计的系统或产品的目的、任务和要求，并用设计任务书的形式表达出来1.市场需求分析设计师在给定的条件（称为约束条件）下，设计出满足需要的最佳系统14:18:051)消费者对产品功能、性能、质量和数量等具体要求2)现有类似产品的销售情况和销售趋势3)竞争对手和潜在竞争对手在技术、经济方面的优缺点及发展趋向4)主要原料、配料的半成品的现状、价格和发展趋势等2.可行性分析技术分析――技术方案中的创新点和难点以及解决它们的方法和技术路线等分析经济分析――成本和性能价格比分析，即如何以最少的人力、物力获得最佳的功能和经济效果的价值优化分析社会分析14:18:05可行性报告的大致内容有：1）产品开发的必要性，市场调查和预测情况3）从技术上预期能达到的水平，经济效益和社会效益的分析2）有关产品的国内外水平、发展趋势4）在设计、工艺等方面需要解决的关键问题5）投资费用及时间进程计划6）现有条件下开发的可能性及准备采取的措施3.设计要求的拟定根据产品功能和性能提出设计参数和相关的指标2.2.3方案设计功能分析和原理方案拟定14:18:05例2.1：要求设计一“跑得快、会吱吱叫、会游泳的动物”按功能考虑来确定初步设计方案14:18:05成都飞机工业公司和巴基斯坦航空综合公司共同开发

“枭龙”战机(1992~2004)

“枭龙”战机采用了先进的“蚌”式进气道创新技术，并可实现超视距攻击和精确对地攻击。该型战机全长约14米，高约5米，实用升限为1.6万多米，配备一台涡扇发动机，最大时速在2马赫以内，最大起飞重量只有12吨，作战半径达1300多公里，配备了先进的飞行控制系统，具有很高的机动性能。其武器外挂点达7个，载弹量为3.9吨，包括空战导弹、对地攻击和对海攻击导弹。其中，在空战方面，它可以携带近距离和超视距导弹。在对地攻击方面，它可以携带激光制导炸弹和反雷达导弹等武器。其海军型可以配备法国的“飞鱼”反舰导弹。一旦需要，该型机还可安装受油系统，进行空中加油，航程可达到3000多公里14:18:05巴基斯坦军方人员正在兴高采烈地体验枭龙FC-1(JF-17“雷声”)战机巴基斯坦军方和军事观察家们给予了很高的评价。巴基斯坦前国防部负责国防生产的中将塔里克·马苏德对《世界新闻报》记者表示，“枭龙”战机是一款非常先进的轻型战机。无论是它的机载武器系统﹑航电系统，还是它的超视距攻击能力来讲，都是非常优秀的14:18:05整个战机进行一个“技术定位”枭龙战斗机整体的性能定位在准第三代战机以及较高的性能价格比然后将系统功能再进一步细化，设计出该机各分系统的技术标准，进而选择相关的航电、液压、武器等到分系统技术装备

第一“够用”，不盲目追求各个分系统具有先进的技术各分系统性能设计原则：第二将各分系统性能发挥到极限，绝不浪费由于采用了当代先进的设计和制造技术，枭龙飞机达到第三代战斗机的综合作战效能，能与当今先进战斗机抗衡，同时具有轻小型、低成本、高机动﹑大航程﹑优良的起降性能和先进的航电﹑武器等特点，完全适应现代战争要求和军用飞机的市场需求最终的评价14:18:05功能分析的优点1)可以启发创造性2)可以全面掌握对产品各方面的要求，不致遗漏3)可以避免设计的盲目性，特别是针对引进产品，在测绘时可以避免不管有用无用，照搬不误，不作任何改动，甚至闹出笑话的弊病4)可以全面考虑功能和成本的关系，以求价值优化。得到质高价廉的产品分析系统总功能方法：“黑箱法”14:18:05“黑箱法”是即根据系统的某种输入，要求获得什么样的输出的功能要求，从中寻找出某种规律来实现输入和输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推出黑箱的功能结构的一种方法。功能元类型类型有：物理功能元，逻辑功能元和数学功能元三类数学功能元：实现加、减、乘、除、开方、乘方以及微分、积分运算功能的机械、电子、电器等组件14:18:05物理功能元：反映系统或设备中的能量、物料、信号变化的基本物理作用的物理功能元类型：功能转换类、功能缩放类、功能联接类、功能贮存类14:18:05功能转换类：――能量、运动形式、材料性质、物态和信号种类的转换功能缩放类：――物理量的放大、缩小和物料性质的缩放（如压力和电压间的变化）功能联接类：――能量、物料和信号同质或不同质数量上的结合功能贮存类：――它体现一定时间范围内保存的功能功能元的求解1)参考有关资料、专利或产品求解2)利用各种创造性方法以开阔思想来探求解法3)利用设计目录求解设计目录是把能实现某种功能的各种原理和结构综合在一起的一种表格或分类资料14:18:05转动变成移动14:18:05求系统原理解的方法：功能综合法把系统功能元和局部解分别作为纵横坐标，列出“功能求解综合表”，从每个功能元取出一种局部解进行有机组合，构成一个系统解的方法例2.2对于挖掘机的设计，我们采用功能综合法来求解它的原理方案1）功能分析2)列出各功能元及其局部解的功能求解综合表功能元局部解123456A.动力源电动机汽油机柴油机蒸气透平液动机气动马达B.移位传动齿轮传动蜗杆传动带传动链传动液力耦合器C.移位轨道及车轮轮胎履带气垫D.取物传动拉杆绳传动气缸传动液压缸传动E.取物挖斗抓斗钳式斗3)可能方案数N＝6×5×4×4×3=1440如A1+B4+C3+D2+E1--履带式挖掘机--液力轮胎式挖掘机A5+B5+C2+D4+E214:18:052.3系统设计的展望机电一体化方向发展人机工程学方向发展绿色设计方向发展14:18:052.4价值工程2.4.1价值工程的起源与发展起源于美国，40年代由美国通用电气公司设计工程师L.D.麦尔斯（L.D.Miles）首创2.4.2价值工程的基本概念一种运用集体智慧和有组织的活动，着重对产品（或服务）进行功能分析，使之以最低的总成本（寿命周期成本），可靠地实现产品（或服务）必要的功能，从而提高产品（或服务）价值的科学的技术经济分析方法14:18:051.价值工程的特征1）着重于提高产品的价值不同于成本管理与质量管理2）侧重于研制阶段开展工作3）把功能分析作为自己独特的研究方法4）把技术问题和经济问题紧密结合2.价值工程的三个基本要素

功能价值成本

政治经济学价值：统济学价值：贷币表示事物的有益程度财会计算成本

功能成本

产品的用途实现功能所支付的全部费用

凝结在商品中的一般的、无差别的人类劳动14:18:05功能分类：（1）按重要程度标志分基本功能和辅助功能（2）按满足要求性质的标志分使用功能和美观功能(3）按用户用途标志分必要功能和不必要功能2.4.3价值工程的工作程序价值工程以功能分析为核心，它有一套发现问题、分析问题和解决问题的科学的、系统的、卓有成效的方法7个提问：①它是什么？②它是干什么用的？③它的成本是多少？④它的价值是多少？⑤有其他方法能实现这个功能吗？⑥新的方案成本是多少？⑦新的方案能满足要求吗？14:18:05价值工程的工作顺序为：1.选择价值工程对象一般重点选择以下几类缺点和问题较多，改进潜力较大的产品4)使用中功能不满足要求，性能差，可靠性差，用户不满意的产品1)设计年代久，多年没有改进的产品。这类产品结构陈旧，工艺落后，性能差，效率低2)结构复杂、零部件数较多的产品3)制造成本较高，影响市场竞争的产品2.收集情报

对象选择的基本原则是：在生产经营上有迫切的必要性，在改进功能、降低成本上有取得较大成果的潜力14:18:053.功能分析包括功能定义、功能分类、功能整理和功能评价

功能定义所回答的是“它是作什么用的？”的提问功能分类是指确定功能的类型和重要程度评价功能所回答的是“成本是多少？”和“价值是多少？”的提问，找最低成本功能整理是确切地定义功能并制作功能系统图，用来表示功能间的“目的”和“手段”关系，确定和去除不必要功能14:18:054.创造新方案5.分析与评价方案6.验证和定案2.4.4价值工程常用的技术方法对象选择的方法，功能评价的方法，方案创造的方法，方案评价和选优的方法1.对象选择的方法（1）ABC分析法（成本比重分析法或巴雷特（Pareto）分析法）（2）百分比法按某项费用或某种资源，在不同产品和作业中或某一产品或作业的不同组成部分中，所占的比重大小来选择对象的方法14:18:05产品ABCDEFG合计动力消耗比重（％）34291710532100某厂生产用的动力消耗（3）产品寿命周期法寿命周期四个阶段：投产期，发展期，成熟期和衰退期14:18:052.功能评价的具体方法1）确定一个产品（或部件）的全部零件的现实成本2）把零件成本核算成功能成本3）确定功能的必要成本（最低成本，也称目标成本）4）计算各功能的价值14:18:054.方案评价和选优方法（l）优缺点列举法（2）定量评价法第一类是直接打分法第二类是加权打分法5）按价值系数从小到大的顺序排队，确定价值工程对象、重点、顺序和目标3.方案创造的方法（略）若价值系数等于１，则功能与成本相当若价值系数大于１，则零件功能重要，所花成本偏低，应予调整若价值系数小于１，则成本偏高，与功能重要性不相适应，应降低成本，以提高价值14:18:05例：某厂ZQ型减速器系列是解放初引进前苏联的老产品，寿命短、性能差，决定以此减速器系列作为价值分析的对象。现以图示的PM650（总中心距650mm，总传动比31.495）旧减速器为例进行分析。14:18:051.用ABC分析法对减速器功能元件进行分析将零件按成本高低排列后，发现箱体、箱盖、大齿轮、小齿轮、齿轮轴１、齿轮轴２、轴3等７个零件仅占总数的6.48%，而其成本占总成本的的比例为83.16%，被列为Ａ类产品，是价值分析的对象，如下表所示。零件名称件数PM650总零件数A类占零件总数的比例成本/元PM650总成本/元A类占总成本的比例箱体11086.48%25375269.2683.16%箱盖１618大齿轮1552小齿轮1231齿轮轴１1190齿轮轴２1143轴３111114:18:052.Ａ类零件功能系数分析Ａ类零件的重要程度为：箱体＞箱盖＞齿轮轴１＞齿轮轴２＞（大齿轮＝小齿轮）＞轴３四分制评分矩阵Ａ类零件功能系数分析如下表所示四分制评分矩阵功能元件箱体箱盖大齿轮小齿轮齿轮轴１齿轮轴２轴３箱体X344444230.274箱盖1X44344200.238大齿轮00X201360.071小齿轮002X01360.071齿轮轴１0144X34160.191齿轮轴２00331X4110.131轴３001100X20.024合计上一１上二０下一３下隔一４相等２14:18:053.Ａ类零件价值系数分析由上表可知，箱体的大齿轮的系数《１，成本过高，应着重改进。两个齿轮轴的价值系数》１，功能与成本也不适应，可考虑进行调整。价值分析的重点是箱体和大齿轮功能元解成本Ｃi

/元成本系数功能系数fi价值系数箱体2.5370.5790.2740.47箱盖6180.1410.2381.69大齿轮5520.1260.0710.56小齿轮2310.0530.0711.34齿轮轴１1900.0430.1914.44齿轮轴２1430.0331.1313.97轴３1110.0250.0240.96总计4382111、学科命名的由来其他：工程心理学（前苏联）；工效学、宜人学、人体工程学、人机学、运行工程学、机构设备利用学、人机控制学等(我国）9.1人机工程学的定义

欧洲：工程学，生物工艺学，工程心理学，应用实验心理学以及人体状态学美国：人类因素学(HumanFactors)或人类因素工程学(HumanFactorsEngineering)。（日本）:人间工学2、人机工程学的定义（一）国际人机工程学会（InternationalErgonomicsAssociation）：研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素，研究人和机器及环境的相互作用，研究在工作中、生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的学科。2、人机工程学的定义（二）

《中国企业管理百科全书》将人机工程学定义为：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器与环境系统适合人的生理、心理等特点，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。2、人机工程学的定义(三）综上所述可以认为：人机工程学是以人的生理、心理特性为依据，应用系统工程的观点，分析研究人与机械、人与环境以及机械与环境之间的相互作用，为设计操作简便省力、安全、舒适，人—机—环境的配合达到最佳状态的工程系统提供理论和方法的科学。因此，人机工程学可定义为：按照人的特性设计和改善人—机—环境系统的科学。环境——是指人、机所处的周围环境，如作业场所和空间、物理化学环境和社会环境等（1）人—机—环境的具体含义：3、具体含义说明人——指操作者或使用者机——泛指人操作或使用的物，可以是机器。也可以是用具、工具或设施、设备等人—机—环境系统——是指由共处于同一时间和空间的人与其所使用的机以及它们所处的周围环境所构成的系统，简称人—机系统（2）人—机—环境之间的关系：相互依存；相互作用；相互制约。（3）人机工程学的特点：学科边界模糊；学科内容综合性强；涉及面广。（4）人机工程学的研究对象：人—机—环境系统的整体状态和过程。（5）人机工程学的任务：使机器的设计和环境条件的设计适应于人，以保证人的操作简便省力、迅速准确、安全舒适，心情愉快，充分发挥人、机效能，使整个系统获得最佳经济效益和社会效益。9.2人机工程学的发展史（阶段）发展史早期历史（20世纪前期）人机工程职业的诞生（1945—1960年）快速发展时期（1960—1980年）

计算机、灾难和诉讼（1980—1990年）1990年以后早期历史—萌芽阶段（使人适应机器）19世纪晚期——

20世纪初期：第二次世界大战前这个时期对人机关系得考虑是通过选择和培训，使人适应于机器，满足工作的需要。研究偏重于心理学角度。20世纪早期FrankGilbreth和LillianGilbreth夫妇二人开始进行动作研究方面的工作，例如他们对外科手术过程的研究成果，直到今天人们还在使用。他们被认为是人因工程学领域先驱之一职业的诞生形成阶段1945——1960年1945年美国军方成立《工程心理实室》1949年人机工程研究会在英国成立，第一本有关人机的书《应用经验心理学：工程设计中的人因学》出版1950年英国成立了世界上第一个人类工效学会1957年9月美国政府出版周刊《人的因素学会》1960年国际人机工程协会成立（使机器适应人）快速发展发展阶段1960—1980年随后，人机工程学迅速发展，开始在军事和航天工业以外的领域得以应用，包括医药公司、计算机公司、汽车公司和其他消费公司（仍然不为普通人所了解）到60年代，美国的人机工程学基本集中在复杂的军事工业的应用上随着航天技术的发展，人机工程学迅速成为航天工业的一个重要部分工厂也开始意识到人机工程学在工作场地和产品设计方面的重要性

重新认识阶段1980—1990年1984年12月4日UnionCarbide杀虫剂工厂有毒物质泄漏，4000人死亡，20000人受伤；（人机工程学的重要性）1979年美国宾夕法尼亚州三里岛（ThreeMile）的核电站事故，当时一个半熔化过程释放出的放射性物质使附近几千名居民被迫撤离1989年PhillipsPetroleum塑料工厂在一场爆炸中夷为平地。1986年苏联Chernobyl核电站事故，300人死亡科学发展阶段1990年以后人类空间站的建立计算机和计算机工程的应用药物器械设计和老年人产品设计人民生活和工作质量设计（人—机—环境系统的建立）9.3人机工程学学科体系人机工程学人体科学

技术科学环境科学生理学心理学劳动卫生学人体测量学人体力学环境卫生学环境医学环境心理学环境保护学环境检测学工业设计工程设计安全工程系统工程机械工程管理工程

9.4人机工程学研究的内容和方法（一）人机工程学的内容各国人机工程研究的基本状况—由于各国学科和工业基础不同，各国人机工程的研究方向和侧重点也有所不同美国侧重工程和人际关系法国侧重劳动生理学前苏联注重工程心理学保加利亚偏重人体测量捷克、印度等注重劳动卫生学目前常用的研究方法有：研究方法观察法实测法实验法计算机数值仿真法调查研究法分析法人机工程学研究的方法：

观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化进行模型实验或用计算机进行模拟实验调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征对时间和动作的分析研究分析差错和意外事故的原因运用数字和统计学的方法找出各变数之间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展有关理论测量人体各部分静态和动态数据1961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会议。国际标准化组织（ISO）1975年成立了国际人机工程标准委员会（TC—159）9.5人机工程学的国内外发展状况1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议美国21世纪信息技术计划中的基础研究内容为4项：软件、人机交互、网络、高性能计算机。其中，人机建模研究在信息技术中被列为与软件技术和计算机技术等并列的六项国家关键技术之一，并被认为“对于计算机工业有着突出的重要性，对其它工业也很重要”美国国防关键技术计划不仅把人机交互列为软件技术发展的重要内容之一，而且还专门增加了与软件技术并列的人机界面这项内容日本也提出了FPIEND21计划（Future

Personalized

Information

Environment

Development），其目标就是要开发21世纪个性化的信息环境中国：人机工程学的研究在20世纪30年代开始有少量和零星的开展系统和深入的开展则在“文革”以后1980年4月，国家标准局成立了全国人类工效学标准化技术委员会，统一规划、研究和审议全国有关人类工效学的基础标准的制定1984年，国防科工委成立了国家军用人－机－环境系统工程标准化技术委员会1989年又成立了中国人类工效学学会，再在1995年9月创刊了学会会刊《人类工效学》季刊20世纪90年代初，北京航空航天大学首先成立了我国该专业的第一个博士学科点，随后南京航空航天大学、西北工大、北京理工大学、北大医学部等大学也先后成立了相应的专业我国人机发展进程我国973、S-863、十五计划及未来的十一五计划均将人机交互列为主要内容一些厂商把“以人为本”、“人体工学”的设计作为产品的卖点，9.6人机工程的应用领域包括事故与安全、事故调查、事故改造、健康与安全、健康人机工程、危险分析、健康与安全课题、健康与安全规则的应用、工业工作压力、机器防护、安全文化与安全管理、安全文化评价与改进、警示与提醒技术、安全概率分析（1）事故、健康与安全解剖学、人体测量、人体测量和工作空间设计、生物力学、残疾人设计、姿势和生物力学负荷研究、工作中的滑倒、差错研究、背部疼痛、听觉障碍研究（2）人体工作行为解剖学和人体测量认知技能和决策研究、法律人机工程、团队工作、过程研究（3）认知工效学和复杂任务软件设计、软件发展、软件人机工程、执行和可用性（4）计算机软件人机工程

设计与布局：计算机产品和外设的设计与布局、计算机终端工作站、显示屏设备与规则、显示屏健康与安全、办公环境人机工程研究（5）计算机终端（7）控制室设计：控制台和控制室的布局设计、控制室人机工程（6）显示与控制布局设计：显示与控制信息的选择与设计专家论证调查研究、法律人机工程、工作赔偿申诉、伤害诉讼、伤害原因、诉讼支持（8）环境人机工程环境状况和因素分析、噪音测量、工作中的听力损失、热环境、可视性与照明、工作环境人机工程、振动（9）专家论证：多工作环境

：（11）人的可靠性：人的失误和可靠性研究、人的失误分析、人因审查、人因整合、人的可靠性评价（10）人机界面设计与评价：人机界面的设计与发展、知识系统、人机界面形式工业工作空间设计、工业人机工程、工作设计与组织、人体测量学与工作空间设计、工作空间设计与工作站设计、警告、标签与说明、工作负荷分析（12）工业设计应用“信息设计、市场/用户研究、医疗设备、座椅的设计与舒适性研究、座椅设计与分类、家具分类与选择（13）工业/商业工作空间设计：（14）管理与人机工程：变化管理、成本-利益分析、突发事故应变研究、人机战略实施、操作效能、操作负荷分析、标准化研究、人力资源管理、工作程序、人机规则和实践；（15）手工操作负荷，安全与培训：手工操作评价与培训、手工操作与举力、手工操作负荷（17）生理学方面和医学人机工程：生理学、生理能力、医学人机工程、医学设备、心理生理学、行为期望、行为标准（16）办公室人机工程与设计：办公自动化、办公室和办公设备设计、办公室设计人机工程人机工程销售与市场、产品设计与测试、产品中人机工程、产品发展、产品可靠性与安全性、产品缺陷、产品材质、服装人机工程（18）产品设计与顾客：风险与成本-利益分析、风险评估与风险管理、风险预测、总体骨骼、肌肉风险研究（19）风险评估，多种工作状况组织行为、组织变化、组织心理学、人机工程战略、社会技术系统、暴力评估与动机；（20）社会技术系统与人机工程（21）系统分析：系统分析与设计、系统整合、系统需求、电信系统与产品、人机系统、人员配备研究、三维人体模型、实验设计、系统设计标准与类别、通信分析（23）管理培训与人员培训：人机工程培训、整体培训、认知技能/决策分析、工程师培训、STUDIO中的训练、训练模型、培训需求分析（22）任务分析：任务分析与工作设计、任务分析与综合、团队协作（24）可用性评估：可用性评估与测试、可用性审核、可用性评估、可用性培训、试验与验证、仿真与试验、仿真研究、仿真与原型；（25）用户需求与用户指导：用户文档、用户指导、用户手册与说明、用户界面设计与原型、用户需求分析与类别、用户实验管理；（27）其它特殊的人机工程应用：原子能、军队人机工程、过程控制、文化调查、调查与研究方法、自动语音识别（26）车辆与交通人机工程：航空人机工程、头盔显示、乘客环境、铁路车辆与系统、交通设计、车辆设计、车辆人机工程、车辆安全性

目前人机工程学的前沿领域研究包括：

人机关系；

人与环境关系；

人与生态；

人的特性模型；

人机系统的定量描述；

人际关系、直至团体行为、组织行为、心理状态等方面的研究。9.7当前人机工程技术研究的发展趋势近期国内外人机工程学研究的方向归纳如下：11、工作负荷研究，包括体力活动、智力活动、工作紧张等因素引起的生理负荷和心理负荷8、人—机—环境系统中心理学的研究2、工作环境的研究，包括各种工作环境条件下的生理效应，以及一般工作与生活环境中振动、噪音、空气、照明等因素的人机工程学的研究3、工作场地、工作空间、工具装备的人机工程学的研究4、信息显示的人机工程学问题，特别是计算机终端显示中人的因素研究5、计算机设计与人机工程学研究6、工作成效的测量与评定7、机器人设计的智能模拟等9.7.1人机界面技术研究指人机间相互施加影响的区域，凡参与人机信息交流的一切领域都属于人机界面。可将设计界面定义为设计中所面对、所分析的一切信息交互的总和，它反映着人一物之间的关系，它分为广义的人机界面和狭义的人机界面人与机之间的信息交流和控制活动都发生在人机界面上。机器的各种显示都“作用”于人，实现机--人信息传递；人通过视觉和听觉等感官接受来自机器的信息，经过脑的加工、决策，然后作出反应，实现人--机的信息传递。人机界面的设计直接关系到人机关系的合理性。研究人机界面主要针对两个问题：显示和控制。广义的人机界面：在人机系统模型中，人与机之间存在一个相互作用的“面”，称为人--机界面狭义的人机界面是指计算机系统中的人机界面。人机界面又称人机接口、用户界面、人机交互人机界面学的发展方向：（1）高科技化（2）自然化（3）人性化（4）和谐的人机环境9.7.2视觉--目标拾取认知技术研究简介在视觉--目标拾取认知技术科学研究中最为重要的问题就是人对信息流的获取（输入）和信息流的控制（输出）这两个问题来自外界的信息有80～90％是通过人的眼睛获得的。眼动的各种模式一直与人的心理变化相关，对于眼球运动即眼动的研究被认为是视觉信息加工研究中最有效的手段，吸引了神经科学、心理学、工效学、计算机科学、临床医学、运动学等领域专家的普遍兴趣，其研究成果在工业，军事，商业等领域得到广泛应用由于视觉的重要性，有关视觉-眼动系统的研究始终是科学界关注的问题之一有关人眼的搜索机制早就引起了神经病学家、眼科学家、生理学家、解剖学家以及工程师们的极大兴趣近年来，世界各国对视觉-眼动系统的研究越来越多：NASA、哈佛、麻省、剑桥、牛津等著名科研机构或大学都设有专门的视觉-眼动系统研究部门这一领域的深入研究表明，视觉追踪技术不但可以用于战斗机座舱的设计，而且还可以运用视觉追踪技术，把人眼作为计算机的一种输入工具，形成视觉输入人机界面随着计算机及人机界面技术的发展，眼动仪在人机界面设计上受到高度重视美国空军最早在新的人机交互设计中运用视觉追踪技术6-1概述反求工程技术是消化吸收并改进国内外先进技术的一系列工作方法和技术的总和反求一般可分为应用、消化和创新三个阶段

应用阶段：一般只考虑购买国内外先进的机器设备，在这一阶段，引进工作的主要目的是利用这些设备在生产过程中发挥作用消化阶段：以科学的理论和先进的测试设备对引进先进的机器设备或产品进行深入的分析研究。主要目的是仿制引进的先进设备或产品创新阶段：在综合消化引进技术的基础上，利用各种设计制造手段，对原有技术进行改进、创新，以求设计、制造出在技术、性能等方面更好、市场竞争能力更强的产品※反求工程与盗版（Copy）区别

反求:以设计方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有新产品进行解剖、深化和再创造，是已有设计的设计

盗版是Copy世界各国在经济技术发展中都非常重视应用反求工程对国外先进技术进行引进、研究工作，并且取得了显著的效果。日本：战后日本制订了“吸收性战略”的基本国策，应用反求工程技术消化、吸收、创新其引进技术，给第二次世界大战后的日本国民经济注入了活力，推动了日本经济的高速发展，使日本国民经济从50年代落后先进国家二三十年，到70、80年代成为世界第二号经济强国中国：最典型最成功的反求工程就算是海尔了，它一开始借鉴德国的海尔技术与管理模式，又在其基础上进行继承与创新，现在已经成为世界知名品牌1.反求对象的种类6.2反求工程技术的研究对象及研究内容6.2.1反求工程技术的研究对象主要可以分为以下三大类：包括先进产品设备的图片、照片或说明书、广告介绍、参观印象、影视画面出现的资料①实物类：主要是指先进产品设备的实物本身②软件类：包括先进产品设备的图样、程序、技术文件等③影像类；2.反求对象分析（1）反求对象设计指导思想、功能原理方案分析▲产品的设计指导思想决定了产品的设计方案，深入分析并掌握产品的设计指导思想是分析了解整个产品设计的前提▲充分了解反求对象的功能有助于对产品原理方案的分析、理解和掌握，才有可能在进行反求设计时得到基于原产品而又高于原产品的原理方案这才是反求工程技术的精髓所在（2）反求对象材料的分析微探针分析技术等包括了材料成分的分析、材料组织结构的分析和材料的性能检测几大部分常用的材料成分分析方法有：钢种的火花鉴别法钢种听音鉴别法原子发射光谱分析法红外光谱分析法和化学分析分析研究材料的组织结构、晶体缺陷及相之间的位相关系性能检测主要是检测其力学性能和磁、电、声、光、热等物理性能分为宏观组织分析和微观组织分析反求对象材料分析的一般过程为：材料的结构分析（3）反求对象工艺、装配分析A.反求对象的工艺分析常用的方法：l）采用反判法编制工艺规程以零件的技术要求如尺寸精度、形位公差、表面质量等为依据，查明设计基准，分析关键工艺，优选加工工艺方案，并依次由后向前递推加工工序，编制工艺规程

2）改进工艺方案，保证引进技术的原设计要求在保证引进技术的设计要求和功能的前提条件下，局部地改进某些实现较为困难的工艺方案3）用曲线对应法反求工艺参数先将需分析的产品的性能指标或工艺参数建立第一参照系，以实际条件建立第二参照系，根据已知点或某些特殊点把工艺参数及其有关的量与性能的关系拟合出一条曲线，并按曲线的规律适当拓宽，从曲线中找出相对于第一参照系性能指标的工艺参数，就是需求的工艺参数4）材料国产化，局部改进原型结构以适应工艺水平装配分析内容：主要是考虑用什么装配工艺来保证性能要求、能否将原产品的若干个零件组合成一个部件及如何提高装配速度等等B.反求对象的装配分析

（4）反求对象精度的分析反求对象精度的分析包括了反求对象形体尺寸的确定、精度的分配等内容若是软件反求和影象反求，则可采用参照物对比法，利用透视成像的原理和作图技术并结合人机工程学和相关的专业知识，通过分析计算来确定形体尺寸若是实物反求，则可通过常用的测量设备如万能量具、投影仪、坐标机等对产品直接进行测量，以确定形体尺寸在进行精度的分配时按以下步聚进行5）在产品的研制、生产的全过程中，根据实际的生产情况，对所作的精度分配进行调整、修改1）明确产品的精度指标2）综合考虑理论误差和原理误差，进行产品工作原理设计和安排总体布局3）在完成草图设计后，找出全部的误差源，进行总的精度计算4）编写技术设计说明书，确定精度其主要目的是运用工业美学、产品造型原理、人机工程学原理等对产品的外形构型、色彩设计等进行分析，以提高产品的外观质量和舒适方便程度（5）反求对象造型的分析（6）反求对象系列化、模块化分析产品的模块化程度如何等具体问题要考虑到所引进的产品是否已经系列化了是否为系列型谱中的一个，在系列型谱中是否具有代表性6.2.2反求工程技术的研究内容研究内容应该包括对所引进产品设备设计理论、生产制造工程、管理工程等诸多方面的研究从设计角度而言，反求工程技术的研究内容主要包括以下几个部分1）分析所引进产品的设计指导思想2）功能和原理方案分析3）结构分析4）形体尺寸分析5）精度分析6）材料分析7）工作性能分析8）造型设计分析9）工艺分析10）使用和维修分析11）包装技术分析6.3反求工程技术的研究特点及设计程序要求工程技术人员要具有基础理论1.研究特点数学，力学有关专业的理论和知识具有系统工程、价值工程、优化设计、工业造型、相似理论、人机工程学等现代设计理论和方法及时地跟踪有关产品的技术发展动向，能准确地把握住该类产品在设计、生产制造过程中的关键技术，以求达到对研究对象的全面的分析、研究反求工程的设计程序6.4反求工程技术的研究方法

1．软件反求设计法软件反求是以产品的样本资料、产品标准、产品规范以及与设计、研制、生产制造有关的技术资料和技术文件等为研究对象的反求工程技术

软件反求设计一般的设计步骤为

1）分析需求，明确反求设计的目的

2）对所进行分析的产品进行功能上和结构上的分析

3）分析并验证产品的性能参数5）撰写反求设计论证书目的：通过对所引进的如上所述的技术软件的分析、研究，提高本国在该产品技术上的设计、生产制造能力

4）调研国内外同类产品，并从中吸收有益的成分软件反求设计的一般内容2．影像反求设计法结构分析主要分析产品结构的组成，确定产品的材料等等

影像反求设计的主要内容包括方案分析和结构分析方案分析的重点是技术分析和经济分析

按影像反求设计法进行设计分析的基本步骤如下：

1）广泛地收集参考资料2）对参考资料进行多方面的分析、研究

3）产品的方案设计5）反求技术设计4）方案评价影像反求设计的主要内容3．实物反求设计法对组成机器的部件的反求（即部件反求）实物反求可分为对整个设备的反求（即整机反求）对机器的零件的反求（即零件反求）三个组成部分实物反求设计的一般过程与软件反求设计法和影像反求设计法相比，实物反求设计法有如下特点：1）具有直观、形象的实物2）对产品功能、性能、材料等均可进行直接试验分析，求得详细的设计参数

5）引进的样品即为所设计产品的检验标准

4）仿制产品起点高，设计周期可大大缩短实物反求采一些高科技仪器和手段

三坐标测量仪工业计算机断层扫描（ComputerTomography——CT）核磁共振图像（NuclearMagneaticResonance——NMR）激光扫描快速成形技术3）对机器设备能进行直接测绘，以求得尺寸参数6.5反求工程技术的研究应用状况及展望1.反求工程的应用（1）在飞机、汽车、摩托车、家用电器等产品开发中制作木质或粘土全尺寸或比例模型，然后利用反求工程技术重建CAD模型（２）在改型设计方面（３）在缺乏二维设计图纸或者原始设计参数情况下，需要将实物零件转化为计算机表达的CAD模型（4）某些大型设备因为某一零部件的损坏而停止运行如航空发动机、汽轮机组等，经常因为某一零部件的损坏而停止运行，通过反求工程手段，可以快速生产这些零部件的替代零件，从而提高设备的利用率和使用寿命（5）一些特殊领域（６）工业产品无损探伤的重要手段如：艺术品、考古文物的复制，医学领域中人体骨骼、关节等的复制、假肢制造，特种服装、头盔的制造时需要首先建立人体的几何模型，这些情况下都必须从实物模型出发得到CAD模型2.实施反求工程应注意的一些问题1）要注意反求与试验相结合2）反求工程技术的应用必须以反求对象为样本，深入了解设计的技术内涵和技术原理，要掌握问题的实质5）应用反求工程时要注意引进和创新相结合

4）应用反求工程时，必须综合运用各种现代设计理论、技术和手段3）应用反求工程必须目标明确3.反求工程的展望发展包括测量技术、模型重建技术、基于网络的协同设计和数字化制造技术等的反求工程技术(1)数据测量方面发展面向反求工程的专用测量设备，能够高速、高精度的实现产品几何形状的三维数字化，并能进行自动测量和规划路径(2)数据的处理方面针对不同种类的测量数据，开发研究一种通用的数据处理软件，完善改进目前的数据处理算法(3)曲面拟合能够控制曲面的光顺性和能够进行光滑拼接(4)集成技术存在的问题：整个过程仍需要大量的人机交互工作；自动重建曲面的光顺性难以保证等等6.6反求工程技术在军事上的应用1.自动榴弹发射器W87是一种轻重两用型班组支援压制武器。可用于杀伤1500米距离内的有生目标、摧毁600米内的步兵战车、装甲运兵车和轻型装甲目标及各种火力点。作为轻型武器使用时，可组成两人战斗小组，用武器自带的两脚架进行抵肩射击；作为重型支援武器时，可组成三人以上战斗小组，将发射器安装在三脚架上射击。武器系统全重20千克，发射器重12千克，三脚架重8千克，可发射35×63毫米RL榴弹，榴弹初速170米/秒，理论射速400发/分，最大射程1500米，具有一定的反装甲能力，可穿透80毫米厚的钢板；具有对空射击能力；可装在直升机上打坦克；可作突击武器用▲设计人员通过大量检索和收集美国、前苏联以及英、德、日等国有关自动榴弹发射器的资料，并进行认真分析反求措施：前苏联ATC（AGS)—17型自动榴弹发射器是一种气冷式重型自动武器，于1975年装备的步兵支援武器，火力猛，可曲平射击，适于杀伤暴露的和露天掩体内的集群有生力量以及摧毁工事外的火力点，发射器质量17.8kg，三脚架质量11.8kg，最大射程1730m。采用弹链供弹，发射30×28mmBR榴弹。发射器采用自由枪机式、惯性闭锁、击锤击发的方式。复进、后坐采用了曲线导轨形式，自动机采用强力双复进簧和一个活塞式气体缓冲装置。整个武器系统大量采用冲焊和冲铆工艺，具有良好的工艺性。美国M79式榴弹发射器由美国康涅狄格州的马修森工具公司生产的。该武器配备有多种弹药，其中高爆杀伤弹提供了400m内的杀伤压制火力；榴霰弹为丛林作战提供了近距离突击和快速反应能力；杀伤破甲两用弹提供了对付轻型装甲车辆和简易土木工事的能力；而信号和发烟等特种弹药提供了直接有效的特种保障能力。M79式榴弹发射器重量（不含弹）2.72千克，长731mm。发射40×46mmSR系列榴弹，初速76m／s，战斗射速6至8发／分，有效射程350m，最大射程400m。M406杀伤弹杀伤半径5至7m，M433杀伤破甲两用弹杀伤半径5至7m、破甲深度51mm，M576E1榴霰弹初速269m／s、有效射程30m▲利用计算机对榴弹弹丸在空气中飞行的弹道方程进行数值积分计算(1)苏式自动榴弹发射器的弹丸初速、最大射程等基本指标(2)反求计算出不同射程与射角和飞行时间之间关系的射表(3)不同基本弹道指标的射表▲对设计指导思想、弹道指标、战术使用、结构特点进行详细分析

▲提出了中国开发的自动榴弹发射器的要求二是破甲威力必须大，使之能成为打击轻型装甲的有效武器一是质量必须轻，便于步兵携带▲采用对应的措施(4)大量采用了铝合金的弹药系统，减轻弹药系统的质量（1)适当降低初速，减少最大行程，减少发射器所受的后坐力(2)借鉴中国新研制定型的质量小、初速比自动榴弹发射器要高出5倍的连发大口径机枪的弹道质量指标，通过换算，预测自动榴弹发射器的质量指标(3)在提高武力的基础上缩小了口径(5)把自动送弹的弹链式自动机改成自动枪机式自动机，进一步减轻了质量。所设计的自动榴弹发射器除射程缩小以外，其它几项重要指标均比美国和前苏联的先进，特别要指出的是，在破甲力上中国比美国的高出60%国外一些权威性武器杂志和年鉴，包括《简氏步兵武器年