某复杂产品的功能分析.docx
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某复杂产品的功能分析
基于价值工程的数控车床的功能分析
摘要
随着经济的快速发展，产品市场竞争的加剧，利润空间受到很大压缩，数控车床企业都在致力于自身产品竞争力的建设。
价值工程作为一门独特的思想及管理方法贯穿于产品设计的全过程，并根据产品定位的不同指导产品的开发，协调产品设计开发中安全性、经济性、适用性等性能间的相互关系，并寻求功能与成本之间最佳的对应配比，以尽量小的成本实现产品功能，提高产品质量，进而提高产品的竞争力。
本文针对数控车床产品设计的特点，借助价值工程的理论、技术及工作方法，在理念层面上，提出将价值工程思想融入到数控车床产品的设计中，使数控车床产品设计更为系统有效，满足用户不断变化的需求；在方法层面上，采用价值工程方法对其功能进行系统分析和评价，并运用网络分析法求得功能权重，并将研究成果应用到具体的数控车床产品设计中。
论文的主要研究内容如下：
一方面，论文通过对国内外价值工程应用情况、理论研究现状及发展趋势等方面进行分析，为数控车床产品设计提供理论支持。
另一方面，针对数控车床产品的特点，阐述数控车床产品价值工程对象选择的原则及方法，对数控车床产品的功能进行定义、分类及整理，梳理数控车床的功能逻辑，建立数控车床功能系统图，研究数控车床性能特点。
关键词：
价值工程；数控车床；功能分析；功能评价；
AnalysisofthefunctionofNClathebasedonthevalueengineering
Author：
baixiaohui
Tutor：
wangfei
Abstract
Withtherapideconomicdevelopment,productmarketcompetitionintensifies,profitmarginhasbeengreatlycompressed,andnumericalcontrollathecompaniesarededicatedtotheirownproductscompetitivenessbuilding.Valueengineeringasauniquewayofthinkingandmanagementmethodsisthroughouttheentireprocessofproductdesignandinaccordancewiththedifferentproductspositioningtoguideproductdevelopment,tocoordinatesafety,economy,fitnessperformance,inter-relations,andtoseekthebestfunctionandthecorrespondingratiobetweenthecostandfunction，toachieveproductfunctionsandimprovetheproductqualitybythecostaslowaspossible,therebytoimproveproductcompetitiveness.
Thispaperisintheviewofsomecharacteristicsofnumericalcontrollatheproducts,andvalueengineeringconceptsandmethodsofworkhasbeenused.Attheconceptuallevel,thevalueengineeringideawasapposedintothedesignofnumericalcontrollatheproductssothatnumericalcontrollatheproductdesignwouldbemoresystematicandeffectivethatcanmeetthechangingdemandoftheuser;atthemethodologicallevel,thevalueengineeringmethodologywasusedforsystemanalysisandevaluationofitsfunction,andanalysiscapabilitiesimportantcoefficientsobtainedbyusinganalyticnetworkprocess,andallresearchisappliedintothespecificnumericalcontrollatheproductdesign.Thecontentsofthepaperareasfollows.
Ontheonehand,thepaperanalysestheapplicationofvalueengineering，theoreticalresearch，developmentandtrendsathomeandabroad，providingtheoreticalsupportforthenumericalcontrollathedesign.
Ontheotherhand,intheviewofnumericalcontrollatheproductcharacteristic,thepaperintroducesnumericalcontrollatheproductvalueengineeringprinciplesandmethods,thedefinition,classification,reorganizationofnumericalcontrollatheproductsfunctionsaredone,andnumericalcontrollathelogicalfunctionsofarecombed,thenumericalcontrollathefunctionanalysissystemtechniqueisbuild,intheviewofperformancecharacteristicsofnumericalcontrollatheandnumericalcontrollathefunctionanalysissystemtechniqueisstudied,thenumericalcontrollathefunctionaldesignmodelisestablished.
Keywords:
Valueengineering;Numericalcontrollathe;Functionanalysis;Analyticnetworkprocess
目录
1绪论1
1.1研究背景1
1.2国内外研究现状2
1.2.1国内外价值工程应用综述2
1.2.2价值工程理论研究及发展趋势4
1.3论文研究的目的及意义6
1.4论文研究的主要内容8
1.5本章小结8
2价值工程理论9
2.1价值工程的基本理论9
2.1.1价值工程中的几个基本概念9
2.1.2价值工程的定义11
2.1.3价值工程的特点11
2.2价值工程的工作程序及指导原则14
2.2.1价值工程的工作程序14
2.2.2价值工程的指导原则15
2.3价值工程关键技术17
2.3.1功能分析17
2.3.2功能评价19
2.4方案创造、评价与实施20
2.5本章小结21
3数控车床产品功能分析研究22
3.1数控车床产品价值工程对象选择22
3.1.1数控车床产品价值工程对象选择原则22
3.1.2数控车床产品价值工程对象信息资料收集23
3.1.3数控车床产品价值工程对象选择方法研究24
3.2数控车床的类型、基本原理、组成、结构特点27
3.2.1数控车床的类型27
3.2.2数控车床的基本原理29
3.2.3数控车床的组成29
3.2.4数控车床结构特点：
31
3.3数控车床产品功能定义32
3.4数控车床产品功能分类33
3.5数控车床产品功能整理33
3.5.1数控车床产品功能系统分析研究33
3.6.数控车床产品性能分析35
3.7本章小结35
4结论36
致谢37
参考文献38
1绪论
本章首先分析了论文的研究背景，概况总结了国内外价值工程的应用情况及价值工程理论研究的发展趋势，然后阐述了论文研究的课题来源、目的及意义，最后对论文的研究内容做了简要的说明。
1.1研究背景
随着经济全球一体化的迅猛发展，全球制造业发生了很大的变化，企业动态联盟生产方式的出现，使产品的生产制造环境变成一个动态的环境[1]，产品的设计不再是在一个企业内完成从原材料到成品的转变，而是由供应厂商和核心制造企业动态集成在一起完成从原材料到成品的转变，静态的经典产品成本设计方法己不能满足动态的企业联盟对产品成本设计的要求。
基于价值创新的产品开发设计方法是以价值最大化为目的、以企业仿真为工具完成动态的产品设计[2][3]。
我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。
特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%34.9%。
尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国。
据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。
但国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要是国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。
现阶段我国数控车床行业采取的加快产品开发速度，增加企业对技术研发投入，增加新产品上市数量，加强企业知识产权意识，开始不断进行管理创新、市场销售创新、技术开发创新等措施，以快速满足用户的需求，都取得一定的成效。
产品的开发与改进往往与新技术、新设计方式的出现，以及新的社会需求相联系。
实际中，新产品的开发研制与现有产品的改进是相互结合进行的，通过产品的不断改进，不断提高产品质量，实现产品的更新换代。
而产品创新是以用户的潜在需求为依据，设计产品的功能，经过功能的成本核算后，由专业人员进行产品设计、企业安排生产、通过定价分析，然后开展针对性的营销。
产品功能是产品的核心，是用户购买产品的本质。
因此，如何对原有功能梳理、改进、完善，使得企业摆脱同质化，实现产品自主创新，提高产品价值，满足用户的需求亟需一种有力的方法、工具。
价值工程（Valueengineering，简称VE）以功能分析为核心，通过对功能进行定义、分类、整理、分析、评价，达到优化产品功能，降低产品成本，提高产品价值的目的。
1.2国内外研究现状
价值工程起源于美国，是20世纪40年代后期发展起来的现代管理技术[8]。
价值工程虽作为一门新型管理技术，却在世界各国尤其是工业发达国家得到迅速推广和普遍应用，并获得了巨大成果[9]，表1.1为价值工程的典型案例应用和效果。
表1.1价值工程的典型应用和效果[10]
Table1.1Typicalapplicationsandeffectofvalueengineering
机构
年平均投资额（单位：
百万美元）
统计时间
价值工程年均成本（单位：
百万美元）
年均节约总额
节约百分比
美国环境保护局
1100
1981～2006
3～5
30
2～3
美国联邦公路局
10～20000
1981～2006
差别很大
150～200
1.5
美国陆军工兵部队
3400
1965～2006
3
200
5～7
华盛顿州海军设施管理局
2400
1964～2006
2.5
100
3～5
美国退伍军人事务局
200
1988～2006
0.5
10
3～5
华盛顿州教育设施管理局
200
1984～2006
4
5～10
3～5
纽约市预算管理办公室
2000
1984～2007
1～1.5
80
3～5
1700
1988～2006
200～400
10～20
美国设计与施工技术联合会
300
1981～2005
0.5
36
12
沙特阿拉伯CDMW-MODA
200
1986～2006
3
150
5～10
1.2.1国内外价值工程应用综述
价值工程自其问世以来就持久不衰。
在美国、日本、欧洲等国都遍地开花。
国外价值工程的发展过程大体经历了以下四个阶段。
①降低材料费用。
如改变产品形式、尺寸和材质等；
②改进现有产品。
如改变设计、加工方法等；
③新产品的价值工程。
在新产品开发时运用价值工程；
④系统的价值工程。
对产品以外的有关设备、程序、工艺、流通、维修服务、组织体制等整个系统运用价值工程。
1947年，麦尔斯开始在通用电气公司举办价值分析研究班，每年培训超过1000人。
自1947年首创价值工程到1964年的17年间，通用电气共投资80万美元用于价值工程活动，而由此获得的节约额超过2亿美元；1970—1978年，该公司又由此收益10亿美元；1954年，在麦尔斯和他助手的帮助下，美国海军舰船局开始采用价值分析方法进行舰船的设计，取得了显著的效果，仅第一年就节约了3500万美元；1959年，美国成立“价值工程师协会”，作为价值工程学术研究、成果交流和培训发证的全国性组织，同时还吸收其他国家的专家参加其活动；1963年，美国国防部编写出第一本《价值工程手册》，作为国防与军工行业的正式工作指导文件，规定10万美元以上物资采购需实行价值分析，头3年财政年度军费开支节约6.5亿美元；1978年，实施价值工程的单位扩展到服务管理署、环境保护署、美国森林服务署、联邦公路管理署以及内政部；1980年，国会要求行政管理部门把价值工程的应用范围进一步扩大到联邦政府的所有机构；1996年克林顿总统签署了美国国会通过的要求各管理部门要确定并实施价值工程的方法和步骤，加强成本控制的“104-106”号公共法令。
这是美国以法律形式确定了价值工程在其经济发展中的作用和地位。
20世纪80年代，美国在工程项目中应用价值工程的经验逐渐传播到日本、英国、澳大利亚、加拿大和德国等国家，这些国家结合本国实际情况，发展和创造出适合于本国的应用模式。
价值工程在日本也大量应用于工程项目，但日本模式的价值工程有其自己的特色。
日本企业主要是针对项目发展阶段进行功能评价、方案创造、方案评价、方案确定、提出VE研究报告等，VE已成为施工过程中的管理控制手段，这与美国把VE应用放在设计阶段是不同的。
因此，VE应用向上扩展到施工阶段，已成为日本未来VE发展的重点。
英国在引入VE理念之后，发现美国的方法不能在英国贯彻实施。
因为英国当时已有完善的工料测量师体系负责降低成本的相关工作，美国式成本导向的VE没有单独存在的必要，所以价值工程被发展成符合其本国国情的价值管理（VM）。
二者的根本思想和方法是一致的，但价值管理（VM）在时间和研究内容的范围上拓宽了，由设计、施工阶段向前延伸到项目决策阶段，向后延伸到项目的运营阶段，研究内容包括对项目功能和目标的分析、评价和论证，因此价值管理（VM）是英国企业对VE的继承与发展[11-14]。
中国从1978年开始引入价值工程，在机械、纺织、电子、石油、冶金等多个系统以及上海、北京、天津、河北、江苏、辽宁、黑龙江、四川等多个省市的企业开始价值工程的推广和应用，都取得了显著的效果。
在上海，从1979到1981年，成功地在轻工、机电、纺织、仪表四个行业的12个公司、26个企业中推行了价值工程活动，为国家节约费用340万元。
1981年，第一机械工业部颁发关于积极推行价值工程的通知，在全国机械工业企业掀起学习应用价值工程的热潮。
1984年，国家经委倡议推行的18种现代化管理方法中，就有价值工程。
随后国务院颁布的“七五”期间（1986年－1990年）《企业管理现代化纲要》中，又把价值工程列为第一层次重点推行的5种企业现代管理方法之一。
1987年，国家标准局颁布了国家标准《价值工程基本术语和一般工作程序》（GB9223－87），使我国的价值工程活动走向规范化道路。
从80年代到90年代，在国务院生管部委和省市政府的行文引导下，各行业和各地方的企业界开展价值工程活动，取得了显著经济效益。
高校在从事价值工程学术研究和教育培训上，也取得了一定成绩[15-18]。
90年代中期以后，中国价值工程应用处于一个低谷水平，项目开展价值工程活动越来越少，各地对价值工程应用的推动、成果统计不再热情。
工业企业数量和资本规模不断扩大，而价值工程应用反而降低，两者之间形成很大反差[19-21]。
中国的价值工程活动目前正处于一种高潮过后的低潮时期，表现在如下几方面[22-26]：
①企业价值工程活动的总量在降低；
②企业对价值工程活动的重要性认识降低，活动的重要程度下降；
③政府和企业主管对价值工程的支持有所降低。
1.2.2价值工程理论研究及发展趋势
在产品设计方面，文献[27]在机械设计过程中引入价值工程理论的方法，提出运用此理论的意义和应遵循的准则，并对运用的具体方法进行了初步探讨；文献[28]提出了在设计与制造中大力推广价值工程的设计方法。
文献[27-28]对本文的研究问题有一定的借鉴作用，但如何在产品设计中应用价值工程仍需进一步讨论。
文献[29]对轿车在研发、改造中如何利用VE理论与方法，优化“功能—成本”进行了具体的分析研究，总结了价值工程在汽车合资企业的应用经验和教训，但其在“功能评价”方法上值得商榷。
在方案优化方面，文献[30]在方案优化中应用价值工程，文中根据工程实际情况，采取科学的方法来选择分析对象。
并对5OOkV串补站工程方案优化采用比较法，把构成一个工程项目的所有子项目依次排列起来，按照它们功能的重要程度，作“一对一”比较。
然后得出子项目的功能评价系数。
再按照每个子项目目前的成本，求出其在整个项目目前成本中所占的比例得出子项目的成本系数。
最后工程项目中各子项目的功能系数同其成本系数之比，称为该子项目的价值系数。
通过该系数来确定价值工程的改善对象。
文献[31]提出技术与经济相结合是控制项目投资最有效的手段，工程设计是具体实现技术和经济对立统一的过程，是影响和控制工程造价的关键环节，通过采用价值工程的方法对一个工程的多个设计方案进行优选，从而提高项目的全寿命周期效益。
文献[32]基于价值工程理论对线路优化分段方案进行了评估，介绍了价值工程的基本理论及其应用方向，建立了基于价值工程的配电网馈优化分段目标函数，确定了影响价值系数的因素。
文献[33]将价值工程理论应用于工程建设项目方案。
文中着重介绍了价值工程的应用步骤：
确定价值工程分析对象；收集相关的各种技术资料和经济指标资料；绘制功能系统图；功能评价与分析；方案创建与评价；方案选优。
根据应用步骤对实际的工程项目进行优选，并指出价值工程的应用很大程度上避免了人为因素的干扰，具有客观、科学、公正快速等特点。
在可靠性研究方面，文献[34]将可靠性理论应用于价值工程。
文中通过分析，直接将可靠性理论中的可靠度作为价值工程中的功能。
并通过实例来验证了可靠性理论和价值工程的结合能产生的相当良好的效果。
提出了可靠性理论与价值工程两门学科的结合能为价值工程开拓应用的空间，也为可靠性理论获得了新颖的工具和方法的想法。
文献[35]中也考虑到了可靠性和经济性的结合，关键是价值工程的引入，文中简要介绍了价值工程的基本定义、基本原理等，在赋予电力商品价值工程内涵的基础上，成功地将其应用于电力市场运营的可靠性和经济性研究，以促使电力市场实现资源优化配置，提高市场效率，增强全社会经济效益等预期目标，为电力市场研究提供一种新的思路和方法。
随着社会的日益进步，经济的高速发展，用户个性化需求的不断提高，价值工程的研究和应用出现了一些新的发展和变化，主要体现在以下几个方面[10][36]。
①“软”价值管理（SoftValueManagement）的出现
以澳大利亚罗伊·巴顿（RoyBaton）教授为首的价值管理研究工作者，提出了软件价值管理的理念和方法，这种方法主要强调如何利用系统的理论和群体决策的优势，在动态和不确定性的环境中寻求最佳的问题解决方案，更好地适应新的以动态为主的应用环境。
打破了传统的价值管理主要针对具体的已经成型的项目或产品即硬件，其所使用的方法和理论主要是静态的、确定性的理论。
②随着计算机技术和全球互联网的迅猛发展，信息技术在价值工程技术中发挥越来越大的作用
随着用户个性化需要的日益提高，价值工程的研究对象将不断扩大；设计、建造、生产过程日益复杂，对价值工程中研究的效率、工作方式的要求必将大大提高。
因此，利用计算机技术和全球互联网，打破传统的时间和空间概念，有效地加快信息的交流和传输为提高究的效率、工作方式显得非常必要。
③在产品开发和建设项目前期决策阶段广泛应用，在全寿命周期中的多次应用
在不同的阶段应用价值工程，对整个产品或建设项目的影响是不同的，应用的最终效果也不一样。
价值工程介入产品开发、项目建设的时间越早，对整个产品或项目所带来的效益就越显著。
因此，在产品开发和生产的不同阶段中多次应用价值工程，已经成为实践中一种新的需要和新的趋势。
④管理功能的改善和创新
社会的政治、经济、技术、文化等因素在急剧地变化，任何固定不变的管理模式都会在动态环境中碰壁，许多大大小小企业的衰落都与管理功能失调密切相关。
管理面对的不仅是财、物，而更为重要的是具有思维能力的人，只有不断对管理功能进行改善和创新，才能适应环境时避免产生“负价值”[37]。
1.3论文研究的目的及意义
数控车床包括车床主机、数控系统、伺服驱动系统、辅助装置、机外编程器、车身系统等多个总成，如图1.1所示。
车床主机包含：
床身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等；
数控系统包含：
CPU、存储器、CRT等；
伺服驱动系统包含：
伺服驱动电路和伺服驱动装置两大部分组成；
辅助装置包含：
冷却、照明、润滑、防护和排屑装置组件等；
机外编程器包含：
编程设备、存储介质（软盘、光盘）等相关部分；。
由于数控车床的产品竞争激烈，因此在产品的设计中应将技术与经济结合起来，质量和成本统一起来，从而能够比较理想地把物美、价廉统一于最佳方案之中做到价廉物美，但实际中却存在着若干问题。
价值工程是一门通过分析对象的功能（function）与成本（cost）内在联系，并通过创新手段和途径来改善这种功能/成本的联系，从而提升价值的管理理念、理论、方法论和方法[41]。
价值工程强调在设计阶段进行，通过功能与成本的分析，减少不必要的功能，提高必要的功能，合理的使用成本，使设计工作更加完善与合
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