机械工程概论 作者 刘永贤 蔡光起 主编 第三章.pptVIP

4.人机工程设计技术 　人机工程设计技术是以人机工程学理论为基础的面向人的产品设计技术。人机工程又称为人体工程(美国称为Human Factors，欧洲国家称为Ergonomics)，它依据人的心理和生理特征，利用科学技术成果和数据去设计产品，使之符合人的使用要求，改善环境，优化人机系统，使之达到最佳配合，以最小的劳动代价换取最大的经济成果。人机工程设计的目标是在系统约束条件下，提高工作的有效性，提高生产率及质量，减少操作者可能出现的失误，降低操作者体力和脑力消耗，尽可能地适合不同水平的操作者使用，尽可能简化操作，降低劳动强度，改善工作条件，尽量适合操作者的心理和生理特征，使操作者轻松愉快地完成工作，以达到人机系统的最佳效率与效能。在设计技术系统时，要注意合理地分配操作者和技术系统之间的工作，在协调人—机工作时，要尽可能放宽对操作者的技术要求，确保对人安全、可靠和使人身心健康。 (1)产品开发过程的并行重组　 　产品开发是一个从市场获得需求信息，据此构思产品开发方案，最终形成产品投放市场的过程。虽然在产品开发过程中并非所有步骤都可以平行进行，但根据对产品开发过程的信息流分析，可以通过一些工作步骤的平行交叉，大大缩短产品开发时间。 (2)支持并行设计的群组工作方式 在工业化社会大生产的环境下，设立供应、销售、设计、工艺、制造这些部门是必要的，但产品开发过程的并行化要求与产品开发有关各部门的工程技术人员不再是“你方唱罢我登场”，而是同时工作、共同工作，因而需要确立一种新的组织形式和工作方式，这就是由各有关部门工程技术人员组成的产品开发工作群组(必要时还可分成若干小组)。在产品开发过程中，有关人员同时在线，有关信息同时在线，工作步骤平行交叉，这是工作群组工作方式区别于传统串行工作方式的鲜明特点。 (3)并行设计对数据共享的要求 在并行设计环境中，由于不同设计阶段需要同时进行，在没有完成设计之前数据模型和数据共享的管理是不完整的，所以支持并行设计必须有一个统一的产品信息模型。产品设计过程是一个产品信息由少到多、由粗到细，不断创作、积累和完善的过程。这些信息不仅包含完备的几何形状、尺寸信息，而且包含精度信息、加工工艺信息、装配工艺信息、成本信息等。因此，并行设计的产品信息模型应能将来自不同部门、不同内容、不同表述形式、不同抽象程度、不同关系、不同结构的产品信息包容在一个统一的信息模型之中。 (4)并行设计过程中产品模型的更改 无论是串行设计还是并行设计，设计的更改总是不可避免的，更改应体现在产品数据模型的更改上。产品设计过程是一个产品信息由少到多、由粗到细的过程，因此在设计初期，有关产品的信息往往是不完备，甚至是不确定的。同时，在产品设计的全过程中，要处理的信息是多种形式的，既有数字信息又有非数字信息，既有文字信息又有图像信息，还要涉及大量知识型信息(概念、规则等)。因此，并行设计系统一定要具有能处理以上这些信息的人工智能更改模式。 (5)基于时间的决策　 　设计的过程是优化决策的过程，实施并行设计的首要目的是大幅度缩短产品开发周期，因此要通过一系列的优化决策，组织、指导并控制产品开发过程，使之能以最短的时间开发出优质的产品。实践证明：面对多个方案，特别是其属性(评判指标)多于4～5个时，完全依靠人为的“拍脑袋”已很难作出正确的决策。因此，要应用多目标优化、多属性决策，尤其是多目标群组决策的方法。 (6)分布式软、硬件环境　 并行设计意味着在同一时间内多机、多程序对同一设计问题并行协同求解，因此网络化、分布式的信息系统是其必要条件。并行设计面向对象的软件系统，分布式的知识库、数据库，能够根据产品设计的要求动态编联成相互独立的模块在多台终端上同时运行，并利用网络的机间通信功能实现相互之间的同步协调。 (7)开放式的系统界面　 并行设计系统是一个高度集成化的系统。一方面，应具有优良的可扩展性、可维护性，可以按照产品开发的需要将不同的功能模块组成能完成产品开发任务的集成系统；另一方面，并行设计系统又是整个企业计算机信息系统的组成部分，在产品开发过程中，必须与其他系统进行频繁的数据交换。 3.6.3　面向制造的设计技术 1. 计算机辅助概念设计CACD(Computer Aided Conceptual Design)2.产品可制造性模型及其评价方法的研究3. 并行设计过程建模4. 设计试验技术 1. 计算机辅助概念设计CACD(Computer Aided Conceptual Design) 随着工业生产的发展，产品功能与结构日益复杂。而产品设计在整个生命周期内的地位非常重要。概念设计是从用户要求到形成原理解，也是形成产品概念的过程，它决定了产品的整个结构形式。概念设计是一种创造性活动，是根据用户要求寻求最优解或满意解的过程，是实现产