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测量控制与仪器仪表

前沿技术及发展趋势测量控制与仪器仪表工程师资格认证培训

7现代仪器仪表的设计与制造第2篇

测量控制与仪器仪表前沿技术范铠上海工业自动化仪表研究院副院长

先进设计制造技术对仪器仪表的作用01广义“设计”覆盖产品生命周期的全过程狭义“设计”特指产品外观和功能的设计优良的设计是产品成功的基础03结构性能、工作性能、制造性能参见表1-1，p.10（或表2-2，p.50）广义的产品质量包括：02单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。设计缺陷往往是制造与检验无法克服的

7.2仪器仪表的现代设计技术设计工具的现代化计算机辅助设计工具（机械、电子、芯片、光学、可靠性、智能等，以及各种计算工具）计算机仿真设计工具（机械、电子、电磁波、传热等设计理念的现代化以人为本的理念、可靠性理念、傻瓜化理念、信息化理念等

7.2.1光机电一体化设计光机电一体化是由光学、机械学、微电子学、信息处理与控制和软件等各种相关技术交叉融合而构成的群体技术组成：本体结构、计算机控制器、驱动装置、传感器（见图7-2，p.200，或p.221）

7.2.1光机电一体化设计光机电一体化的特点：小型化、轻型化高精度、智能化、柔性化高可靠性光机电一体化的相关技术 机械、光学、系统集成、检测与传感、信息处理、自动控制、伺服驱动（机械、流体）光机电一体化的发展趋势 微型化、智能化、模块化、数字化、集成化、信息化

7.2.2智能化设计智能（Intelligence）仪器仪表：以微型计算机、微处理器微核心，数据采集与传感器系统相结合的仪器仪表系统？？智能化以一系列智能功能来体现人工智能（ArtificialIntelligence,AI）包括：信息的获取，知识的表达、继承、管理、协调和使用，具有对信息和知识的分析、综合和推理过程

7.2.2智能化设计智能化设计的主要内容和基本问题建模智能设计软件系统的研究开发智能化设计的主要方法数字化并行化虚拟化

7.2.3信息化设计信息——能量传输的最佳偶合设计尽量减少信号传输环节建立传输环节的偶合关系，确保信号有效传输信息传输通道的无失真优化信息融合设计增加仪表的信息量网络化分布式信息获取、储存和处理方式

7.2.4产品与系统的创新设计创新设计技术实现前人未曾实现过的功能、要求，更新现有产品的工作原理、主要结构、材料、工艺。以提高该产品的竞争能力仿生法、智爆法、联想法、德尔菲法、形象思维法、阵列法可制造设计设计阶段决定了70%~80%的制造生产率和70%~85%的产品成本

7.2.4产品与系统的创新设计强化可维护的设计（见图7-3，p.208，或p.229）免维护设计、一次性使用可维护设计01单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。人因学设计02人所感知的信息80%来自视觉外观设计03单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。软件的质量保证04

7.2.5可靠性设计可靠性是对象在指定条件下、规定时间内完成规定功能的能力基本可靠性——平均故障间隔时间（meantimebetweenfailures,MTBF）任务可靠性——任务可靠度（missionreliability,MR）、致命性故障间隔任务时间（missiontimebetweenfailures,MTBCF）固有可靠性、使用可靠性

7.2.5可靠性设计浴盆曲线（产品寿命曲线）可靠性工程的过程（贯彻产品生命周期的全过程）可靠性预计（计数法），可靠性分析（故障树法），可靠性验证试验，可靠性增长试验

7.2.5可靠性设计可靠性工程的内容环境防护设机工程设计电磁兼容设计容错设计元器件、零部件的选择与控制0203010405降额设计（电压、功率、温度、机械环境等）冗余设计热设计简化设计

7.3仪器仪表的前沿制造技术基于计算机控制的各种先进制造技术先进机械制造技术先进电子制造技术表面安装技术（SMT）、无氟无氯清洗技术、无铅焊接技术、柔性和多层电路板技术，电路板测试技术和防护技术等先进制造管理技术

7.3.1计算机集成制造系统技术计算机集成制造（computer-integratedmanufacturing,CIM）现代集成制造（contemporaryintegratedmanufacturing,CIM）递阶控制结构（参见图7-4，p.219，或p.239）总体发展趋势集成化、数字化/虚拟化、智能化、敏捷化、网络化、绿色化

组成管理信息系统（Managementinformation