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1、机械工业出版社,现代制造中的 机电系统应用,第3章 产品的设计评价,2,3.1 设计的评价特征,产品总体方案设计是产品设计的关键环节，产品总体设计方案的优劣直接影响到产品质量。在概念设计阶段，设计方案的形成是一个复杂的、创造性的、不确定的、多因素的过程。当最初的概念设计转化为生产图纸和有形的实体后，企业已经消耗了大量的时间和资金。 测试与评价的目的是实验并改进新产品，以保证新产品达到用户最基本的满意度，同时还要对产品的工艺性、经济性以及社会性进行综合评价。,3,3.1.1 工艺性评价,1. 产品结构工艺性评价 产品结构工艺性评价是一套相互联系的措施：连续展示产品全部或部分被研究的结构工艺性，将
2、产品的属性与作为基准的产品属性相比较，以便采用完善的产品结构形式，列出比较结果。 它是产品结构工艺性设计的一个重要环节，也是研制和完善产品结构、产品生产、使用、维修工艺工作的组成部分。 评价分类： 1、根据使用的计算方法不同，产品结构工艺性评价分为工程计算评价法和工程目测评价法； 2、根据使用的评价方法不同，产品结构工艺性评价可分 为定量评价和定性评价。,4,定量评价是建立在工程计算评价法的基础上，通过对产品结构工艺特征的分析来实现。当产品按一个独立的技术任务研制时，产品结构工艺性的定量评价可以按照计划指标进行，产品结构工艺性的基准指标被技术任务设定；为了从被研究的一组作用相同的结构属性中选择
3、最好的结构方案，在出现产品结构工艺性必择其一的情况下，产品结构工艺性的定量评价按照非计划指标进行。 对于一个被设计的产品，取决于产品类型、生产形式、结构设计的不同阶段等因素。在满足产品结构工艺性评价的前提下，评价指标的数量应该是最少的。 产品结构工艺性按表示的范围不同，可分为生产工艺性、使用工艺性和维修工艺性。用于产品制造的消耗是由产品自身的结构所决定的。实现生产工艺性的定量评价，不单是取决于产品制造费用的绝对值大小，品使用和维修的消耗往往不低于它的生产消耗，甚至于高于生成产消耗。,5,2. 产品装配工艺性评价 产品装配工艺性，是指产品结构能保证在装配过程中使相互联接的零件或部件顺利地配置起来
4、，装配和维修时所花的劳动量最小，并能达到技术要求，装配出优质的产品。 产品装配工艺性要求新设计的产品在满足使用功能的前提下，应符合一定的工艺性指标要求，以便在现有生产条件下采用比较经济合理的方法将其制造出来，并且产品还要便于使用和维修。,6,以汽车生产过程中的整车装配为例说明整车装配工艺性评价。装配对整车零部件结构的工艺性要求，主要是使装配的周期缩短，劳动量减少，方便操作，并且容易保证装配质量，有利于大规模批量流水生产，其装配工艺性评价主要有以下几个方面： (1) 整车应尽可能分拆成装配单元。 (2) 提高结构的继承性。 (3) 尽量采用标准尺寸和公差。 (4) 保证装配的可行性和方便性。 (
5、5) 装配的规范化。 (6) 汽车修理工艺性。 (7) 保证汽车实用性。,7,3.1.2 经济性评价,经济性评价即经济指标，经济指标分为生产成本、使用成本和社会成本。机电产品的经济指标是面向产品整个生命周期的，与传统的经济评价主要区别在社会成本上，即对机电产品经济性进行分析时，不仅要考虑产品的企业成本，还要考虑产品在生产和使用过程中对生态环境造成的污染而导致的社会费用、相关人员的职业保健费用以及报废后的拆卸、回收处理等费用。 而对于生产成本，主要包括工艺经济性评价。工艺经济性评价是零件可制造性评价的重要方面，是指从经济性角度评价零件设计与制造之间的差异，从而改进设计方案。,8,3.1.3 社会
6、性评价,工业的高度发展给人类社会创造了巨大的物质财富和灿烂的现代文明，但与此同时，工业发展所造成的环境破坏也达到了前所未有的程度。资源枯竭，环节污染，生态严重失衡，人类赖以生存的地球正承受着空前的环境压力，主要体现以下几各方面： (1) 资源枯竭：主要依靠高投入、高消耗、高污染的粗放型增长方式的工业生产，使人类对资源和能源的摄取消耗能力远远超过了环境对经济的承载能力。 (2) 全球变暖。 (3) 物种灭绝：人类的过度开发、现代工业活动造成的各种固、液、气污染对物种的生存构成严重威胁。,9,节约资源，加强环境保护，拯救地球，改善人类生存环境，己经成为全世界人民的共同呼声。我们要寻求可持续发展。其
7、具有两个鲜明特征： 一是发展的持续性，即发展应能满足当代人和后代人的需要，达到现代和未来的统一； 二是发展的协调性，即经济和社会发展必须充分考虑资源和环境的承载能力，追求社会、经济与资源、环境的协调发展。,制造业对可持续发展的威胁最大，为此要实现资源能源的永续利用，改善和保护生态环境，从而实现人口、资源与环境的协调发展，首先需要实现制造业的持续健康发展。 制造企业开发生产绿色产品，由于其具有环境友好性，相对于传统产品（基本功能相同或相近的非绿色产品）势必要增加成本。然这样会带来各种各样的利益冲突，为解决这样的问题，迫切需要建立制造业绿色产品的评价技术与方法。这种评价法要着眼于企业、用户和社会三
8、方的利益，要保证企业能够自主地去开发生产绿色产品而非传统产品,11,3.2 产品全生命周期的绿色评价体系,3.2.1 成本与收益的测度 制造业绿色产品是以环境友好性为前提条件的产品，对其进行成本和收益进行测度的目的是： (1) 从根本上来讲，测度制造业绿色产品成本和收益是为了实现绿色产品的企业效益和社会效益的协调优化，即实现可持续发展。 (2) 就实际而言，对制造业绿色产品进行成本和收益测度有助于各决策主体进行经济和环境决策。,12,对制造业绿色产品进行成本和收益测度应遵循以下原则： (1) 社会性原则。制造业绿色产品的外部经济性决定对其进行成本和收益测度要站在社会的角度，全方位地评估绿色产品
9、的经济效益，从而保证经济发展的同时，维护社会环境，利于可持续发展。 (2) 政策性原则。制造业绿色产品成本和收益的测度要将国家政策和国内外相应的法律法规作为强有力的支持。如制造业绿色产品环境友好性的确认，在此基础上的绿色产品社会收益的度量，要以国内外相应的环境标准及法律法规为依托。 (3) 兼顾经济效益和社会效益的原则。对制造业绿色产品进行成本和收益测度不仅要充分反映绿色产品的企业经济效益，还要反映绿色产品的社会效益，以绿色产品全生命周期收益和绿色产品全生命周期成本相配比，并以取得绿色产品全生命周期利润最大为标准，坚持企业经济效益与社会效益协调优化的原则。,13,(4) 外部收益内部化原则。制
10、造业绿色产品全生命周期致力于环境友好，这使得绿色产品具有外部经济性，因此，必须将绿色产品的外部收益内部化。在此基础上，进行绿色产品全生命周期的成本和收益准确度量和寻优，以求得绿色产品的企业效益和社会效益的协调优化。 (5) 充分披露原则。对制造业绿色产品进行成本和收益测度，必须全面公正地反映绿色产品从产品的市场调研、开发设计、加工制造、包装、运输、使用、报废后回收处理直至构成产品的最后一个零件或部件彻底报废或停止使用的全部时间内的所有成本和收益，特别是绿色产品的贯穿全生命周期的社会收益，在此基础上通过科学的方法进行准确地测度，从而为相关各决策方提供科学合理的决策依据。,14,(6) 货币化原则
11、。对制造业绿色产品全生命周期内的成本和收益均以货币来度量。这是由货币的本身属性决定的。货币是一般商品价值的共同尺度。货币计量可以方便地进行汇总和比较，便于分析和决策。 (7) 最小差错原则。制造业绿色产品全生命周期内的成本和收益测度存在极大的模糊性，特别是绿色产品全生命周期范围内的环境成本和社会收益的度量。因此，本度量模型不可能做到绝对准确，但遵循最小差错原则，做到相对准确。 (8) 灵活性原则。不同的制造业绿色产品其全生命周期范围内的成本和收益的构成会有所不同，用户对其的要求也会有所不同，这就要求企业应针对不同产品，分别明确测度的内容以及用户的需求。,15,3.2.2 绿色产品竞争力评价,传
12、统的企业经营战略是根据企业与其经济环境的关系来确定的，忽视了企业与生态环境之间的关系。随着企业外部环境的变化和人们环保意识的不断加强，以有利于环境保护的资源节约型生产方式和消费模式为核心的绿色制造思想正在被政府和社会各界接受，并己经形成一股不可逆转的社会压力，正在强有力地影响和改变着市场方向。 随着人们对绿色产品的认同，产品的环境指标、环境标志、生命周期等已成为企业和产品竞争力的重要因素。在生产经营者、商品消费者心目中已经开始形成环境质量概念，环境质量已经变成企业利润的一个新来源。因此，企业和产品新的竞争优势不仅来自T, Q, C, S（Time, Quality, Cost, Service
13、时间、质量、成本、服务），而且体现在生态环境保护、人类保护、节约资源等一系列绿色制造方面。绿色产品竞争力要素之间的关系如图3-1所示， 或缩写成T, Q, C, S, G（Green，绿色）。,16,图3-1 绿色产品竞争力要素之间的关系 具体地，对绿色产品竞争力的评价主要从以下几个方面进行： (1) 评价产品是否满足限定性环境指标和合格判断标准。 (2) 产品生命周期和多生命周期内绿色度的阶段配置。,17,3.2.3 绿色产品综合评价,绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中不产生环境污
14、染或环境污染最小化，符合环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，节约资源和能源，使资源利用率最高，能源消耗最低。 传统的制造模式是一个开环系统，即原料工业生产产品使用报废二次原料资源化，而绿色制造从定位于产品的设计、制造、使用一直到产品报废回收整个寿命周期对环境影响最小，资源效率最高，也就是说要在产品整个生命周期内，以系统集成的观点考虑产品的环境属性。这改变了原来末端处理的环境保护办法，对环境保护从源头抓起，并考虑产品的基本属性，使产品在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的基本性能、使用寿命、质量等。,18,近年来，围绕制造过程中的环境问题，提出了许多与绿色制造相关或相类似的概念，将其中主要
15、的概念大致归类如图3-2所示。 图3-2 绿色制造及其相关概念的关系,19,3.2.4 绿色制造的现状及国内外发展趋势,当前，世界上掀起一股“绿色浪潮”，环境问题已经成为世界各国关注的热点，并列入世界议事日程。制造业将改变传统制造模式，推行绿色制造技术、发展相关的绿色材料、绿色能源和绿色设计数据库、知识库等基础技术，生产出保护环境、提高资源效率的绿色产品，如绿色汽车、绿色冰箱等，并用法律、法规规范企业行为。 随着人们环保意识的增强，那些不推行绿色制造技术和不生产绿色产品的企业将会在市场竞争中被淘汰，发展绿色制造技术势在必行。,20,国外不少政府部门已推出了以保护环境为主题的“绿色计划”。199
16、1年，日本推出了“绿色行业计划”，加拿大政府已开始实施环境保护“绿色计划”。美国、英国、德国也推出类似计划。 目前，在一些发达国家，除政府采取一系列环境保护措施外，广大消费者已出现了购买环境无害产品的绿色消费的新动向，促进了绿色制造的发展。产品的绿色标志制度相继建立，凡产品标有“绿色标志”图形的，表明该产品从生产到使用以及回收的整个过程都符合环境保护的要求，对生态环境无害或危害极少，并利于资源的再生和回收，这为企业打开销路、参与国际市场竞争提供了条件。,21,国际经济专家分析认为，目前“绿色产品”的比例大约为5%10%，再过10年，所有产品都将进入绿色设计家族，可回收、易拆卸，部件或整机可翻新和循环利用。也就是说，在未来10年内绿色产品有可能成为世界商品市场的主导产品。 国内一些高等院校和研究院所在国家科委、国家自然科学基金会和有关部门的支持下对绿色制造技术进行了广泛的研究探索。机械科学研究院已完成了国家科委“九五”攻关项目清洁生产技术选择与数据库的建立，以及机械工业基金项目绿色设计技术发展趋势及对策研究。,22,3.2.5 绿色制造技术,机械制造业
