專業(yè)導(dǎo)論(第一章1.ppt

2019/9/21,1,機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)導(dǎo)論-數(shù)字化設(shè)計部分,陳新度 教授 Email： 廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,2019/9/21,2,Questions？,我們這個專業(yè)是做什么的？ 本專業(yè)最新的技術(shù)發(fā)展情況？ 學(xué)校的師資情況、實驗條件如何？ 我應(yīng)該在這四年中學(xué)些什么？ ,2019/9/21,3,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程 1.1 制造業(yè)與產(chǎn)品設(shè)計 1.2 產(chǎn)品設(shè)計的內(nèi)涵 1.3 產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程 第二章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計方法與技術(shù) 2.1 計算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計（CAD） 2.2 計算機(jī)輔助工程（CAE） 2.3 并行設(shè)計 2.4 虛擬設(shè)計,主要內(nèi)容,2019/9/21,4,1.1 制造業(yè)與產(chǎn)品設(shè)計 1、制造業(yè)(Manufacturing Industry)的地位 制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)、國家安全的重要保障、國民經(jīng)濟(jì)高速增長的發(fā)動機(jī)及國家競爭力的主要體現(xiàn)。 “日本、德國二戰(zhàn)后發(fā)展奇跡”與“美國90年代對制造業(yè)的反思”,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,5,1、制造業(yè)的地位 我國制造業(yè)已發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，其工業(yè)增加值（全部制造業(yè)）已占GDP的35.75% 我國，制造業(yè)包括29個行業(yè)，占前六位的是： 電子及通信設(shè)備制造業(yè) 交通運輸設(shè)備制造業(yè) 化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè) 黑色金屬冶煉及壓延制造業(yè) 電氣機(jī)械及器材制造業(yè)及紡織業(yè),第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,6,2、中國制造 中國已是世界制造大國，2009年我國GDP達(dá)5.2萬億美元，居世界第二位，美國14.5萬億美元。 世界制造中心,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,7,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,中國制造業(yè)面臨挑戰(zhàn)-自主創(chuàng)新能力弱 我國制造業(yè)自主創(chuàng)新能力弱，缺乏核心技術(shù)和自主品牌，產(chǎn)品附加值低、競爭力不強(qiáng)，已成為制約我國制造業(yè)發(fā)展的重要障礙。,我國技術(shù)對外依存度高,我國僅占世界制造業(yè)500強(qiáng)的1.2%,我國制造業(yè)技術(shù)對外依存度高達(dá)50%，設(shè)備的投資中有60%需進(jìn)口； 在世界制造業(yè)品牌500強(qiáng)中，我國僅占1.2% 工業(yè)產(chǎn)品新開發(fā)的技術(shù)約有70%屬于外援性技術(shù)； 每年的發(fā)明專利數(shù)占世界的比重不到3%。,2019/9/21,8,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,中國制造業(yè)面臨挑戰(zhàn)-產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，惡性同質(zhì)化競爭嚴(yán)重，市場對外依存度高，產(chǎn)業(yè)集中度低，大量企業(yè)處于價值鏈低端，制約了我國制造業(yè)發(fā)展。,例如，鋼鐵產(chǎn)業(yè)集中度低，粗鋼生產(chǎn)企業(yè)平均規(guī)模不足100萬噸，排名前5位的企業(yè)鋼產(chǎn)量僅占總量28.5%；同質(zhì)競爭嚴(yán)重，國內(nèi)鋼材多數(shù)品種市場飽和度超過100%，有的達(dá)到140%以上； 大量企業(yè)從事加工、組裝，處于價值鏈低端，嚴(yán)重依賴出口，對外依存度已超過60%,2019/9/21,9,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,我國人均占有資源低于世界平均水平，對外依存度高; 制造業(yè)能耗占全國一次能耗63%，單位產(chǎn)品的能耗高出國際水平20%至30%；資源績效居世界59個主要國家的倒數(shù)第位； 據(jù)世界銀行估計，環(huán)境污染給中國帶來相當(dāng)于3.5-8的GDP損失，企業(yè)70造成的污染來源于制造業(yè)；,我國人均資源占用量低,我國資源對外依存度大,資源環(huán)境壓力大 資源不足，對外依賴大；能源消耗大，利用率低；資源結(jié)構(gòu)不合理，環(huán)境保護(hù)壓力大等已成為我國制造業(yè)現(xiàn)在和未來都必須面對問題。,2019/9/21,10,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,物流社會化、專業(yè)化程度較低，制約制造業(yè)的發(fā)展 我國物流業(yè)社會化、專業(yè)化、集成化、協(xié)同化、標(biāo)準(zhǔn)化水平低，物流技術(shù)基礎(chǔ)差，服務(wù)能力弱等問題，嚴(yán)重制約物流業(yè)與制造業(yè)的聯(lián)動發(fā)展。,物流費用占了貨品總成本的30%左右，而發(fā)達(dá)國家不到10%； 物流專業(yè)化水平低，“大而全”、“小而全”的企業(yè)物流運作模式還相當(dāng)普遍； 我國目前尚未建立起適應(yīng)物流發(fā)展和物流業(yè)務(wù)運作的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)體系（美國物流標(biāo)準(zhǔn)有1200余條，其中信息化123條）。,2019/9/21,11,3、世界制造 VS. 世界設(shè)計中心 產(chǎn)品設(shè)計 國內(nèi)的企業(yè)要想創(chuàng)建屬于自己的品牌，不作他人的加工廠，真正從“中國制造”走向“中國設(shè)計”或“中國創(chuàng)造”，就要在產(chǎn)品創(chuàng)新上下功夫,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,12,1.2 產(chǎn)品設(shè)計的內(nèi)涵 1. 產(chǎn)品的多樣性,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,大和?。河沙叨壬系拈L、大和重來構(gòu)成制造業(yè)主要奮斗目標(biāo)的歷史階段正在或已經(jīng)逐漸將前沿鎖定在尺度上的微、小和精細(xì)的新階段。 -小，蘊(yùn)含著物質(zhì)結(jié)構(gòu)的科學(xué)規(guī)律 -小，體現(xiàn)了不斷加深的科學(xué)技術(shù)含量 -小，決定著已有產(chǎn)品的升級和革命性新產(chǎn)品的誕生。（摩爾定律） 所謂“小的是美妙的”，從一個側(cè)面反映了理解未來科技重心的新理念。,2019/9/21,13,1.2 產(chǎn)品設(shè)計的內(nèi)涵 1. 產(chǎn)品的多樣性,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,大和小的辯證法： 從重大精尖轉(zhuǎn)向細(xì)小精微，指的是制造技術(shù)前沿的轉(zhuǎn)化，難點的轉(zhuǎn)移。從物理角度看，產(chǎn)品的大型化依然是重要發(fā)展方向之一，而從內(nèi)涵看，則機(jī)械產(chǎn)品（包括大型產(chǎn)品）的關(guān)鍵和核心越來越體現(xiàn)在所謂的微小技術(shù)（Small-Tech）上，體現(xiàn)為專用芯片、控制器件、微傳感器、智能控制、新型材料等，有時大型設(shè)備的技術(shù)競爭往往最終歸結(jié)到核心器件的競爭，這樣的情景在彩電（芯片組）、影碟機(jī)（解碼器）、精密機(jī)床（數(shù)控系統(tǒng)）已經(jīng)表現(xiàn)得十分明顯。,2019/9/21,14,1. 產(chǎn)品的多樣性,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,微電子器件,2019/9/21,15,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,光交換機(jī),DWDM模塊,以太網(wǎng)光纖,全光開關(guān),波分復(fù)用器,DWDM測試儀,光通信元器件,2019/9/21,16,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,微器件,2019/9/21,17,標(biāo)準(zhǔn)噴墨打印頭 噴墨面積14平方毫米 噴嘴3072個 直徑15微米,打印時加熱器在十萬分之一秒內(nèi)升溫至三百多度，使噴嘴內(nèi)形成約100大氣壓,由此從噴嘴中噴出直徑為20微米、體積為4微微升的墨滴，速度每秒24000滴,這還只是微米技術(shù),誰來做噴墨頭？,2019/9/21,18,無限風(fēng)光在“微小”,2019/9/21,19,轎車上的 微型傳感器,用于加速度、光亮度、位置、溫度、濕度、扭矩、負(fù)荷、重量、空氣流量、氧氣含量等測量控制,Analog Devices公司截止2002年已制造出一億只MEMS加速度傳感器,2019/9/21,20,比螞蟻小許多的微齒輪,2019/9/21,21,1.2 產(chǎn)品設(shè)計的內(nèi)涵 1. 產(chǎn)品的多樣性 2. 成功的產(chǎn)品設(shè)計 Product quality: 質(zhì)量 Product cost：成本 Development Time：時間 Development cost：開發(fā)成本 Development capability：開發(fā)能力,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,22,1.3 產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程 1. 過程 （1）新產(chǎn)品定義: 客戶需求驅(qū)動新產(chǎn)品的定義 產(chǎn)品概念階段： 產(chǎn)品定義的前期工作 產(chǎn)品概念階段 ：創(chuàng)新的源泉分析,創(chuàng)意的評估及篩選 產(chǎn)品調(diào)研階段：洞察市場客戶的需求及變化 產(chǎn)品定義階段：決定產(chǎn)品開發(fā)與否的關(guān)鍵評估,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,23,1.3 產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程 1. 過程 （2）新產(chǎn)品開發(fā): 如何從絕妙的想法變成絕妙的產(chǎn)品。 如何保證開發(fā)項目的三個目標(biāo)同時實現(xiàn)： 產(chǎn)品上市時間/開發(fā)周期、開發(fā)成本、產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量 概念設(shè)計-初步設(shè)計-詳細(xì)設(shè)計-原型制作-測試-定型-組織生產(chǎn)（加工-裝配） 產(chǎn)品使用性測試：VIP客戶測試 產(chǎn)品技術(shù)測試：環(huán)境測試，功能測試，使用性測試 新產(chǎn)品投放市場計劃的制定：使用手冊,宣傳材料, 產(chǎn)品支持和服務(wù)計劃,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,24,1.3 產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,25,1.4 產(chǎn)品全生命周期的概念 產(chǎn)品生命周期，Product Life Cycle 影響企業(yè)競爭力的因素 T: Time；Q: Quality；C: Cost S: Service 不同年代起決定性的因素 規(guī)模、成本、質(zhì)量、響應(yīng)時間,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,26,涉及產(chǎn)品全生命周期-可應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)的全生命周期，并隨著產(chǎn)品生命周期的演進(jìn)而不斷豐富和完善；,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,27,附1：與產(chǎn)品設(shè)計有關(guān)的主要課程 機(jī)械制圖； 計算機(jī)圖形學(xué) 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（機(jī)械原理、機(jī)械零件） 機(jī)械CAD CAD/CAE/CAPP/CAM工程訓(xùn)練課程,第一章 現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)過程,2019/9/21,28,附2：學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽作品,2019/9/21,29,附2：級學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽作品,1. 新型黑板擦,2019/9/21,30,附2：學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽作品,2. 多功能運動車,2019/9/21,31,附2：學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽作品,3. 翻書機(jī),2019/9/21,32,附2：學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)