专业导论(第一章1.ppt

2019/9/21,1,机械设计制造及其自动化 专业导论-数字化设计部分,陈新度 教授 Email： 广东工业大学机电工程学院,2019/9/21,2,Questions？,我们这个专业是做什么的？ 本专业最新的技术发展情况？ 学校的师资情况、实验条件如何？ 我应该在这四年中学些什么？ ,2019/9/21,3,第一章 现代产品设计与开发过程 1.1 制造业与产品设计 1.2 产品设计的内涵 1.3 产品设计与开发过程 第二章 现代产品设计方法与技术 2.1 计算机辅助产品设计（CAD） 2.2 计算机辅助工程（CAE） 2.3 并行设计 2.4 虚拟设计,主要内容,2019/9/21,4,1.1 制造业与产品设计 1、制造业(Manufacturing Industry)的地位 制造业是国民经济的物质基础、国家安全的重要保障、国民经济高速增长的发动机及国家竞争力的主要体现。 “日本、德国二战后发展奇迹”与“美国90年代对制造业的反思”,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,5,1、制造业的地位 我国制造业已发展成为国民经济的重要组成部分，其工业增加值（全部制造业）已占GDP的35.75% 我国，制造业包括29个行业，占前六位的是： 电子及通信设备制造业 交通运输设备制造业 化学原料及化学制品制造业 黑色金属冶炼及压延制造业 电气机械及器材制造业及纺织业,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,6,2、中国制造 中国已是世界制造大国，2009年我国GDP达5.2万亿美元，居世界第二位，美国14.5万亿美元。 世界制造中心,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,7,第一章 现代产品设计与开发过程,中国制造业面临挑战-自主创新能力弱 我国制造业自主创新能力弱，缺乏核心技术和自主品牌，产品附加值低、竞争力不强，已成为制约我国制造业发展的重要障碍。,我国技术对外依存度高,我国仅占世界制造业500强的1.2%,我国制造业技术对外依存度高达50%，设备的投资中有60%需进口； 在世界制造业品牌500强中，我国仅占1.2% 工业产品新开发的技术约有70%属于外援性技术； 每年的发明专利数占世界的比重不到3%。,2019/9/21,8,第一章 现代产品设计与开发过程,中国制造业面临挑战-产业结构不合理 产业结构不合理，恶性同质化竞争严重，市场对外依存度高，产业集中度低，大量企业处于价值链低端，制约了我国制造业发展。,例如，钢铁产业集中度低，粗钢生产企业平均规模不足100万吨，排名前5位的企业钢产量仅占总量28.5%；同质竞争严重，国内钢材多数品种市场饱和度超过100%，有的达到140%以上； 大量企业从事加工、组装，处于价值链低端，严重依赖出口，对外依存度已超过60%,2019/9/21,9,第一章 现代产品设计与开发过程,我国人均占有资源低于世界平均水平，对外依存度高; 制造业能耗占全国一次能耗63%，单位产品的能耗高出国际水平20%至30%；资源绩效居世界59个主要国家的倒数第位； 据世界银行估计，环境污染给中国带来相当于3.5-8的GDP损失，企业70造成的污染来源于制造业；,我国人均资源占用量低,我国资源对外依存度大,资源环境压力大 资源不足，对外依赖大；能源消耗大，利用率低；资源结构不合理，环境保护压力大等已成为我国制造业现在和未来都必须面对问题。,2019/9/21,10,第一章 现代产品设计与开发过程,物流社会化、专业化程度较低，制约制造业的发展 我国物流业社会化、专业化、集成化、协同化、标准化水平低，物流技术基础差，服务能力弱等问题，严重制约物流业与制造业的联动发展。,物流费用占了货品总成本的30%左右，而发达国家不到10%； 物流专业化水平低，“大而全”、“小而全”的企业物流运作模式还相当普遍； 我国目前尚未建立起适应物流发展和物流业务运作的技术标准和工作标准体系（美国物流标准有1200余条，其中信息化123条）。,2019/9/21,11,3、世界制造 VS. 世界设计中心 产品设计 国内的企业要想创建属于自己的品牌，不作他人的加工厂，真正从“中国制造”走向“中国设计”或“中国创造”，就要在产品创新上下功夫,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,12,1.2 产品设计的内涵 1. 产品的多样性,第一章 现代产品设计与开发过程,大和小：由尺度上的长、大和重来构成制造业主要奋斗目标的历史阶段正在或已经逐渐将前沿锁定在尺度上的微、小和精细的新阶段。 -小，蕴含着物质结构的科学规律 -小，体现了不断加深的科学技术含量 -小，决定着已有产品的升级和革命性新产品的诞生。（摩尔定律） 所谓“小的是美妙的”，从一个侧面反映了理解未来科技重心的新理念。,2019/9/21,13,1.2 产品设计的内涵 1. 产品的多样性,第一章 现代产品设计与开发过程,大和小的辩证法： 从重大精尖转向细小精微，指的是制造技术前沿的转化，难点的转移。从物理角度看，产品的大型化依然是重要发展方向之一，而从内涵看，则机械产品（包括大型产品）的关键和核心越来越体现在所谓的微小技术（Small-Tech）上，体现为专用芯片、控制器件、微传感器、智能控制、新型材料等，有时大型设备的技术竞争往往最终归结到核心器件的竞争，这样的情景在彩电（芯片组）、影碟机（解码器）、精密机床（数控系统）已经表现得十分明显。,2019/9/21,14,1. 产品的多样性,第一章 现代产品设计与开发过程,微电子器件,2019/9/21,15,第一章 现代产品设计与开发过程,光交换机,DWDM模块,以太网光纤,全光开关,波分复用器,DWDM测试仪,光通信元器件,2019/9/21,16,第一章 现代产品设计与开发过程,微器件,2019/9/21,17,标准喷墨打印头 喷墨面积14平方毫米 喷嘴3072个 直径15微米,打印时加热器在十万分之一秒内升温至三百多度，使喷嘴内形成约100大气压,由此从喷嘴中喷出直径为20微米、体积为4微微升的墨滴，速度每秒24000滴,这还只是微米技术,谁来做喷墨头？,2019/9/21,18,无限风光在“微小”,2019/9/21,19,轿车上的 微型传感器,用于加速度、光亮度、位置、温度、湿度、扭矩、负荷、重量、空气流量、氧气含量等测量控制,Analog Devices公司截止2002年已制造出一亿只MEMS加速度传感器,2019/9/21,20,比蚂蚁小许多的微齿轮,2019/9/21,21,1.2 产品设计的内涵 1. 产品的多样性 2. 成功的产品设计 Product quality: 质量 Product cost：成本 Development Time：时间 Development cost：开发成本 Development capability：开发能力,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,22,1.3 产品设计与开发过程 1. 过程 （1）新产品定义: 客户需求驱动新产品的定义 产品概念阶段： 产品定义的前期工作 产品概念阶段 ：创新的源泉分析,创意的评估及筛选 产品调研阶段：洞察市场客户的需求及变化 产品定义阶段：决定产品开发与否的关键评估,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,23,1.3 产品设计与开发过程 1. 过程 （2）新产品开发: 如何从绝妙的想法变成绝妙的产品。 如何保证开发项目的三个目标同时实现： 产品上市时间/开发周期、开发成本、产品设计质量 概念设计-初步设计-详细设计-原型制作-测试-定型-组织生产（加工-装配） 产品使用性测试：VIP客户测试 产品技术测试：环境测试，功能测试，使用性测试 新产品投放市场计划的制定：使用手册,宣传材料, 产品支持和服务计划,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,24,1.3 产品设计与开发过程,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,25,1.4 产品全生命周期的概念 产品生命周期，Product Life Cycle 影响企业竞争力的因素 T: Time；Q: Quality；C: Cost S: Service 不同年代起决定性的因素 规模、成本、质量、响应时间,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,26,涉及产品全生命周期-可应用于产品开发的全生命周期，并随着产品生命周期的演进而不断丰富和完善；,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,27,附1：与产品设计有关的主要课程 机械制图； 计算机图形学 机械设计基础（机械原理、机械零件） 机械CAD CAD/CAE/CAPP/CAM工程训练课程,第一章 现代产品设计与开发过程,2019/9/21,28,附2：学生机械创新设计大赛作品,2019/9/21,29,附2：级学生机械创新设计大赛作品,1. 新型黑板擦,2019/9/21,30,附2：学生机械创新设计大赛作品,2. 多功能运动车,2019/9/21,31,附2：学生机械创新设计大赛作品,3. 翻书机,2019/9/21,32,附2：学生机械创新设