模具全寿命周期设计的概念及发展趋势

　　一、技术概述设计产品至关重要的是要设计产品的规划、设计、生产、经销、运行、使用、维修保养、直到回收再用处置的全寿命周期过程。全寿命周期设计意味着，在设计阶段就是考虑到产品寿命历程的所有环节，以求产品全寿命周期所有相关因素在产品设计分阶段就能得到综合规划和优化。新产品是一个相对概念，具有很强的时间性、地域性和资源性，全寿命周期设计的最终目标是尽可能在质量、环保等约束条件下缩短设计时间并实现产品全寿命周期最优。以往的产品设计通常包括可加工性设计、可靠性设计和可性设计，而全寿命周期设计并不只是从技术角度考虑这个问题，还包括产品美观性、可装配性、耐用性甚至产品报废后的处理等方面也要加以考虑，即把产品放在开发商、用户和整个使用中加以综合考察。由于是对同一种产品对象进行设计，不同的设计人员很可能会设计出不同的模型，这样往往会造成不必要的紊乱，所以为了解决这个问题，统一的模型是必不可少的。同时，为了进行这一模型的统一，要求工作人员在表达产品制造、生产设备和管理等方面必须拥有统一的知识表达模式。全寿命周期设计的最重要的特点是它的集成性，要求各部门工作人员分工协作，所以注定他们的工作地点是分散的，尤其在计算机技术已经充分利用到传统工业设计中来的时候，每个工作人员都拥有自己的工作站或终端。所以，分布式是全寿命周期设计的重要特点。全寿命周期设计始终是面向资源（包括制造资源、使用等）而言的，它的一切活动都是为了使制造出来的产品能够“一次成功”并在当地的资源下达到最优，而不必进行不必要的返工。在设计过程中，不仅要考虑产品功能，造型复杂程度等基本的设计特性，而且要考虑产品设计的可制造性。全寿命周期设计的关键问题在于建立面向产品全寿命周期的统一的、具有可扩充性的能表达不完整信息的产品模型，该产品模型能随着产品开发进程则自动扩张并从设计模型自动映射为不同目的的模型，如可制造性评价模型、成本估算模型、可装配性模型、可性模型等，同时产品模型应能全面表达和评价与产品全寿命周期相关的性能指标；面向用户的全寿命周期的产品智能建模策略，开发相应的计算机的辅助智能产品建模框架系统，包括产品的全过程仿真和性能评价模型、面向全寿命周期的广义约束模型；复合知识的表达模型及其进化策略，全寿命周期设计涉及到大量的非数值知识，现有的简单的数值化方法不能很好反映非数值知识的本质，不仅造成模型的失真，更使模型不易被用户理解。解决数值和非数值混合知识的表达和进化已成为产品全过程寻优的关键。二、现状及国内外发展趋势1.国内外发展现状由于市场竞争的日益激烈，人们开始认识到有效利用企业资源的重要性。发达国家从1968年就提出：应该设计出能一次生产成功的产品，以有效利用生产资源，获得最大的效益。美国总统防务咨询委员会早在1986年就向总统报告：“武器系统的开发周期太长，生产费用太高，且使用效果不尽人意。”为此，美国防御分析研究所对相关的全寿命周期设计及其用于武器系统的可行性进行研究。于1988年10月提交了题为“并行工程在武器系统采购中的作用”的研究报告，建立了并行工程研究中心（CERC）。它致力于并行工程的设计、开发和促进技术以及相应的实践和标准工作。现在该中心的技术已在全国范围内得到了广泛的应用。美国在军工生产中也在向全寿命周期设计方向发展，其武器系统的试验项目、全规模开发项目及生产项目都采用了这种方法，与此同时，很我支持全寿命周期设计的工具软件也在研制和开发中。通过“九五”攻关和国家863项目的组织实施，我国在CAD/CAM、并行工程、工程广义优化和全寿命周期设计技术方面有了较好的基础，浙江大学、华中理工大学、大学、航空航天大学、上海交通大学和其他院校相继开展了并行优化、并行工程技术的研究工作。早在1991年模具装配技术要求，这些院校已经开始认识到开展并行工程技术研究的重要性。近年来，他们一直致力于并行工程的研制工作，并取得了显著的成绩。