第三章 技术方案的规划与评价

2020年1月23日10时33分1内蒙古科技大学机械工程学院InnerMongoliaUniversityofscienceandtechnologyCollegeofMechanicalandEngineering第三章技术方案的规划与评价授课者:闫洪波内蒙古科技大学机械工程学院《现代设备管理》2020年1月23日10时33分2设备技术方案规划：对设备的技术原理、结构方案、型式规格和制造工艺等作出决策；同时，还需考虑设备是通过自制还是外购的途径获得，以便确定设计制造和安装调试周期、因为这些时间和费用，是设备整个寿命周期和费用的组成部分，在进行方案评比时是十分重要的。重在管理，而不是技术！总论第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分3注意区分：技术方案规划≠设备的初步设计管理技术总论第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分4本章主要内容：第一节设备的功能分析第二节设备的结构系统分析第三节设备的选型与购置§目录第三章技术方案的规划与评价2020年1月23日10时33分5本节主要讲授内容:一．设备的功能分类二．生产产品与设备基本功能的关系三．功能余裕和功能冗余四．设备功能系统分析的方法五．功能的评价§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分6一、设备的功能分类基本功能与辅助功能基本功能是产品所具有的用以满足用户某种需求的效能辅助功能是与基本功能并存的、次要的、附带的功能目的功能与手段功能任一功能的存在都有一定的目的任何功能的实现都通过一定的手段在功能分析时，常常需要确定该功能是目的功能还是手段功能把目的功能称为上位功能，把手段功能称为下位功能§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分7一、设备的功能分类目的功能与手段功能§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分8一、设备的功能分类使用功能与表现功能使用功能是指产品的实际使用价值。表观功能是在使用功能基础上，对产品起美化、装饰作用的功能。（工业设计）§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分9一、设备的功能分类必要功能与不必要功能必要功能是指用户所需要的功能，包括基本功能和辅助功能在产品设计中不必要的或过剩的功能表现在以下几方面：①不适当地加大安全系数;②使用过高的寿命指标等。§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分10二、生产产品与设备基本功能的关系设备的基本功能必然要用产品的质和量来表示。一台设备，其产品的性能（质量标志）越好，数量越大，则它的基本功能就被认为越好。设备的基本功能F可表示为：式中：P产品性能X产品数量§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价FPX2020年1月23日10时33分11二、生产产品与设备基本功能的关系设Tu为设备的实际使用时间，生产出X件产品，那么，其设备的产品生产率Q为：于是使用设备的功效E为：上式表明了设备单位时间内基本功能发挥的状况，便于判断使用它们时的效果。§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价/uQXT/uEPQPXT2020年1月23日10时33分12二、生产产品与设备基本功能的关系在进行设备技术方案规划时，所谓不同的技术方案是指两台（或多台）功能类似的设备，或一台设备的多种状态。技术方案的评比，也就是它们的基本功能F或功效E的比较。我们可以将AB两个方案的功能比RF（A，B）和功效比RE（A，B）写成:§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价(,)/(,)/FABEABRABFFRABEE2020年1月23日10时33分13二、生产产品与设备基本功能的关系多功能的通用设备，其功能或功效可用一种比较典型的产品作为当量产品来进行计算，也可以用各项功能或功效在使用期内的代数和来表示。设i为使用期内通用设备分别生产不同产品的种类数，为它们分别占用的生产时间，则:§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价uTuiT111nniiiiuiiiniiiFPXPQTEPQ2020年1月23日10时33分14三、功能余裕和功能冗余设备功能与生产某种产品所必需的功能之间，不存在二者恰好相等的关系。设备的用途通常超出生产某种产品的需要而存在功能的余裕。保持一定的功能余裕，有利于提高产品的质量和扩大产品的数量，而功能不足，就不能制造预定的产品。1功能余裕和功能冗余在设备管理中的作用①发展和开拓产品的需要②机械设备在设备制造中留有安全裕度③标准化系列化的影响§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分15三、功能余裕和功能冗余2功能余裕度的选择功能余裕度大小用功能余裕度系数表示，它反映了设备的潜力。功能余裕量：最大功能Fmax与名义功能（额定功能）F0的差值：功能余裕量与名义功能之比即为功能余裕度，或功能余裕度系数：max00()/100%FFFF§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价max0FFF2020年1月23日10时33分16四、设备功能系统分析的方法按“目的—手段”关系进行，有具体两种方法：1.由手段寻找目的，把所有功能联系起来2.由目的寻找手段，把所有手段排列起来§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分17§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价F0F1F2F3F11F12F13F21F22F23F31F32F33F221F222功能系统图:2020年1月23日10时33分18§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价功能系统图说明：1.F0为最上位功能，是产品的基本功能，称为一级功能，其手段F1、F2、F3称为二级功能，F11—F33则称为三级功能，依次类推。功能级别的多少取决于产品的复杂程度。2.在二级以下的功能中，处于并列关系的手段功能，与其目的功能构成一个子系统，称为功能领域或功能区域。如二级功能F1与F11、F12、F13三个并列的手段功能构成一个功能领域。3.图中功能F11—F33都称为最末端功能,为功能单元，简称功能元。2020年1月23日10时33分19§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价功能分解图:2020年1月23日10时33分20§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价功能分解图:保持温度减少散热维护瓶胆方便使用方便安装保持清洁增加美观减少热传导减少对流减少热辐射固定瓶胆支持瓶胆保护瓶胆2020年1月23日10时33分21五、功能的评价结合目标树图目标树结构、加权系数•gi1,且•一阶子目标、二阶子目标•一阶加权系数、二阶加权系数•子目标加权系数之和等于上一阶•目标的加权系数§3.1设备的功能分析第三章技术方案的规划和评价1gi2020年1月23日10时33分22本节主要讲授内容:一．从功能概念系统到结构实体系统的可能性二．设备结构系统与机械设备的技术设计三．最佳结构系统的评价标准§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分23一、从功能概念系统到结构实体系统的可能性对设备的基本功能进行分解和进行功能设汁时，应当思路开阔，以不失去每一种可能推出的方案。在审查和评价一个构思出来的功能系统时，又必须以科学技术为依据，判断从功能概念系统到结构实体系统的可能性。这些事情应该是专业技术人员的份内事，但作为设备技术规划的管理工作者，也应该了解一些。§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分24一、从功能概念系统到结构实体系统的可能性从系统工程的观点看将一个概念系统转受为实体系统的可能性，应具有如下两个条件：l）功能系统图中的每一项功能，至少要对应一种能实现它的机构、零部件、元件或装置。（功能设计）2）在与每一顶功能相对应的机构、零部件、元件或装置之间，可以建立起保持确定运动状态的相互关系。（结构方案）第一个条件反映了功能的现实性，第二个条件反映了功能的系统性。§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分25二、设备结构系统与机械设备的技术设计设备的结构系统，是由体现其功能系统的各种实物单元组成的、因为每一项可对应着多种实物单元，所以结构系统势必出现多种方案。功能的多方案和结构的多方案两者乘积，就是为体现某种基本功能而规划的设备总的技术方案数D=MN式中：D为可能规划出的总的技木方案数；M为可以实现的功能设计方案数；N为可以实现的结构方案数。§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分26二、设备结构系统与机械设备的技术设计在系统各分支的终端，即末端功能通常是具有独立功能的功能元求解功能元是选用适用的科技工作原理,构思实现工作原理的技术结构即功能载体.选择工作原理设计人员在选择功能原理时，思维发散很关键。如：选择汽车的动力源、风力发电机的结构、电能的产生方式等§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分27三、最佳结构系统的评价标准评价依据：1.众多方案中优选出来的结构方案应当是能充分体现设备的基本功能，兼顾辅助功能和美学功能。（结构方案）2.在具体设计过程中，为了简化机构，应尽可能使承担基本功能的机构或元件兼有一部分辅助功能或美学功能的作用。（功能设计）§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分28三、最佳结构系统的评价标准下列三方面的问题1.寿命周期费用最少是设备技术规划的总目标2.正确处理创新与继承的关系3.技术设计中标准化的意义和内容§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分29三、最佳结构系统的评价标准1、寿命周期费用最少是设备技术规划的总目标购置费用K0、使用费Ku、维修费Kr和停机损失费Ka凡是可以降低K0、Ku、Kr、Ka的措施，都具有减少LCC的效果。注意：各个因素互不孤立（采用优化设计的思想解决）§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价0minuraLCCKKKKK2020年1月23日10时33分302、正确处理创新与继承的关系继承的关系：新技术方案是在传统方案的基础上发展起来的，继承了传统方案方法中的精华之处。创新和突破的关系：新方案突破传统方案局限，是一种创新。§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分313、技术设计中标准化的意义和内容机械设备来说，标准化的形式主要表现为：产品系列化、部件通用化、零件标准化和设计方法工艺过程的典型化。人们通常用标准化系数来评价一台设备的标准化程度：§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价设备中标准件数量标准化系数＝全部零件数2020年1月23日10时33分323技术设计中标准化的意义和内容设备管理中的标准管理内容有：①设备及其零部件的名称、性能的标准化（轴承等）②设备主要技术方法的标准化；③零部件设计方法的标准化；④制造、安装工艺方法的标准化；⑤设备测试方法的标准化；⑥设备使用维修标准化；⑦包装、运输方法的标准化；⑧人员操作、维修培训的标准化。§3.2设备的结构系统分析第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分33本节主要讲授内容:一．设备选型的一般考虑因素二．设备选型应与企业远景开发结合三．国外引进设备的注意事项§3.3设备的选型与购置第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分34一、设备选型的一般考虑因素原则：①生产上适用②技术上先进③经济上合理§3.3设备的选型与购置第三章技术方案的规划和评价2020年1月23日10时33分35一、设备选型的一般考虑因素考虑的因素：①设备的使用性能（满足生产工艺的技术要求，设备的生产率，与其他系统的配套性、灵活性，以