人机工程学椅子设计论文
人体工程学论文
导语：人体工程学又叫人类工学或人类工程学，是第二次世界大战后发展起来的一门新学科，以下是我为大家整理的人体工程学论文，欢迎大家阅读与借鉴！
摘 要：景观设计是一门综合性极强的学科，它与建筑学、社会学、民俗学、人体工程学、结构工程学、建筑物理学、建筑材料学密切相关，同时，也涉及到公共设施、材料与性能、工艺美术、绿化、造园艺术领域。景观设计是与人的生活密不可分的设计领域，人们寄希望于通过设计来改善环境、提高生活质量。于是室内外环境设计的质量问题也随之敏感起来，而如何把握人对空间环境的心理、感触、尺度并以此来指导空间设计满足人们的生理和心理需求，就成了景观设计领域一个新的课题。
关键词：功能;景观设计;人体工程学;
一、人体工程学的概念及发展
人体工程学(Ergonomics)，也称人类工程学、人间工学或工效学。原出希腊文Ergos，即工作、劳动和nomes即规律，也就是探讨人们劳动、考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的科学。这门科学在第二次世界大战前才开始有了系统的研究。在我国也很早就开始了这方面的研究。据西汉文献记载，在制造兵器时，要考虑大小合手、长短适中。明代家具设计为了使人触感舒适，椅子的靠背做成适合人体脊柱弯曲的曲线，棱角做成钝圆型，椅角做成圆柱塑，这些都融进了中国古代朴素的人体工程学思想。这就说明人体工程学原本就是研究人在适度的劳动中用力规律的一门学科。我国将人体工程学作为一门独立的学科研究，是从20 世纪80 年代末开始的。
人体工程学是建立在技术科学、心理学、生理学、卫生学的交叉点上， 它利用解剖学、人体测量学及生物物理学等研究成果来研究人在生存环境中可能拥有的功能， 以创造最佳的生活环境与劳动条件， 保证劳动的效率和安全， 有利于身体健康。
二、人体工程在环境设计中的作用主要表现在以下几个方面
(一)人体工程学为环境设计提供了可靠的原则
以人为本是环境设计的基本原则1 运用人体工程学可以密切环境与人的关系， 通过对人体特征及活动规律的深入研究， 可以加强环境的有效利用， 使环境设计更加科学、合理。
(二)使功能得以量化
在以往的设计中， 对于功能问题多凭经验而缺少科学的根据， 而运用人体工程学则可以弥补这方面的缺陷， 通过有效地功能价值分析， 减少了设计的盲目性。解决该问题包括人在环境的运动状态的功能组织原则、排列原则和使用频度等1
(三)为环境空间质量提供可靠保证
人的生理结构及特征、生活内容及性质、活动规律及范围是决定室内外空间的性质、尺度、形状的重要因素。而人体工程学提出了舒适带的理论， 使环境更加适应人的生理条件， 并提供安全、可靠的保证。这其中包括空气成分、气象条件、光辐射及其声波、磁场温度、湿度等对环境质量的影响。
(四)提供适应人感觉的环境条件
人的感觉能力存在一定的差别和一定的限度， 人体工程学就是从一般规律着手研究其特性、共性而制定的原则。对于任何一件家用电器特别是视听设备系统， 它的质量效果除本身技术质量以外， 很大程度上则取决于它所在空间适应人体工程学的程。
1、视觉系统
环境对人所产生的作用， 绝大多数是通过人的视觉实现。掌握人体工程学可以正确地运动用光学原理来保护人的视力， 了解人的生理结构、视觉特征与视野范围可以获得最佳视觉效果的途径， 并满足人的心理需求。
2、听觉系统
人耳作为听觉系统包括两种功能， 一是获得声音功能， 二是寻求平衡与确立位置的功能。人体工程学主要运用声学原理进行研究人耳与声音的关系、听觉效果以及噪声对人的危害等。
3、嗅觉、味觉与触觉系统
嗅觉、味觉及触觉方面的效果对环境质量有着重要的影响， 因此，我们要千方百计予地重视， 正确对待，这也是用其它方法所不能替代的客观需要。
三、人体工程学在景观设计中的研究
景观设计中的人体工程学是人体工程学在空间设计中的有效利用，是研究人体工程学与空间条件之间正确、合理的关系，以取得最高生活机能效率。空间设计是为人造物，.创造出以人为中心的人性环境。中国古代就十分重视人与环境的和谐，强调天人合一。景观设计的研究重心也应该放置在人上面。人体的结构非常复杂，由运动器官、感觉器官、消化器官、大脑等共同构成。人的身体有一定的尺度，活动能力更有一定的限度，无论是采取坐、立、卧、行中的哪一个活动，都有一定的限度和方式，因此，对于与活动有关的空间计划和设施器物等的设计，都必须考虑到人的形体特征、动作特性和体能极限等人体因素，使活动效率提高到最大程度，身体疲劳降低到最小程度，并使人承受一定的负荷及由此产生的生理、心理变化。同时，还要考虑人的活动与环境的相互关系，环境的温度、湿度、噪音、光线和气味等都直接而强烈的影响人体的活动能力和活动效率。此外，年龄、性别、个体、体质和智能等个人差异和民族差别，地域特征以及经济技术指标，都是值得考虑的设计因素。
四、《人体工程学》在景观设计中的重要性
景观设计是一门研究如何创造功能合理、舒适美观、符合人的生理要求和心理要求的室外环境的学科，从这一点可以看出人体工程学和景观设计在思想和内容上有很多的共同点(都是研究人和环境)，人与环境的关系就如同鱼和水的关系，彼此相互依存，相互联系，人是环境的主角，环境是人的环境，人的一切活动的是为了满足人的生活和工作需要，因此《人体工程学》课程在环境艺术设计专业学习中极其重要，体现在以下几点。
首先，环境艺术设计中的景观设计是其根本，对空间的研究是如何强调科学性和艺术性，如何为人服务，而《人体工程学》根据人体测量数据，从人的尺度，行为空间(动作域)，生理空间以及知觉空间等，确定各种不同的功能空间的划分和尺寸，使空间更有利于人们的活动，为确定人们在室外活动所需空间范围提供主要依据。
其次，设施与环境在景观设计中占有很大的比例和很重要的地位，对室外环境效果起着重要的影响，其形体、尺度以人体尺度为主要依据，同时设施与陈设的使用范围也要求由人体工程学提供重要参考依据。同时景观设计重视人与环境的关系，室外环境包括气温与气湿环境、光环境、声环境、振动环境、气味环境等，它们对人的生理、心理影响巨大，是环境艺术设计探讨的重要问题，人体工程学正为室外环境的设计提供有力的科学依据。
总之，在景观设计中不论是整体规划还是细节处理，都以满足人和人际活动的需要为核心，都以创造人的使用方便和舒适为目的，提倡以人为本的人性化设计无疑需要人体工程学提供准确的设计航标。
五、人体工程学在景观设计中的运用
(一)景观设计中的.空间环境心理
人在室外环境中，其心理与行为尽管有个体之间的差异，但从总体上分析仍然具有共性，仍然具有以相同或类似的方式做出反应的特点，这也正是我们进行设计的基础。
1、领域性与人际关系距离
领域性原是动物在环境中为取得食物、繁衍生息等的一种适应生存的行为方式。室外环境中个人空间常需与人际交流、接触时所需的距离统盘考虑。根据人际关系的密切程度、行为特征来确定人际距离，印分为：密切距离、人体距离、社会臣离、公众距离。
2、私密性与尽端趋向
如果说领域性主要在于空间范围，私密性则涉及在相应空间范围内包括视线、声音等方面的隔绝要求。私密性在居住类室外空间中要求更为突出。由于在室内空间中形成更多的尽端，也就更符合人们尽端趋向的心理要求。
(二)景观设计中色彩与环境心理的应用
人们总是最先用视觉来感受环境，而在一个固定的环境中，最先映入眼帘的是色彩，色彩处理的好坏不仅影响着视觉美感，也影响着人的情绪和工作生活效率研究发现，人置身予绿色的环境中，皮肤温度可降低l 至2 度，脉搏每分钟减少4 至8 次，呼吸减慢、血压降低，心脏负担减轻，表现出一副安静自若的神态，促使人更加冷静地对待现实。
(三)光影与环境心理的关系
现代室外光环境的设计中，光不仅起照明的作用，而且还是界定空间、分割空间、政变室内空间氛围的重要手段，同时光还表现一定的装饰内容、空间格调和文化内涵，趋向于实用性及文化性的有机结合，成为现代景观设计的一个重要因素。光和影的衬托给人们提供了愉悦的视觉刺激，是营造气氛与创造意境的特殊材料。安藤忠雄认为：光和影能给静止的空间增加动感，给无机的墙面以色彩，赋予材料更动人的表情。由于光的功能是多元化的，现代室外光环境的设计内容在深度和广度上表现出多层次、多方面的特性，通过各种设计手段创造某种环境气氛、制造某种情调、实现特定构思的环境设计，满足人的心理需求和精神消费。例如通过灯光与环境的结合设计出不同的功能空间，通过光线的合理运用，改变了环境的固有色给人的视觉带来协调性，划分且营造出一个优雅的环境氛围，使人对空间产生无限的遐想。
综合上述的分析，掌握人体工程学不仅能为景观设计提供了一些依据和方法， 更主要的是使我们对待设计的理念产生了质的改变。设计不是想当然的行为， 知其然， 更应知其所以然。
景观设计中的人体工程学主要研究两个方面的问题：一方面是借助人体测量资料设计室外动态空间的可行性，并作为空间计划和活动设备的根据;另一方面凭借运动与感觉、生理和心理的研究资料作为环境条件设计的可靠标准，并作为环境设计的根据，再以这两方面为参照，即在一定的约束条件范围内，设计出有效使用面积最大、单位造价最低、资源消耗最少、人与环境最和谐的室外空间。
参考文献：
[1]张友军，刘岚.居住空间设计课程教学改革的研究与实践[J].华章，.
设计说明:
1.这是一款轻便休息椅，整张躺椅的曲线都是按照人机工程学严谨设计的。既不影响使用者的正常谈话，还可以小憩。弧形底座，可当摇椅使用，坐的部分和靠背等高，外型张扬，充满个性。
2.曲线造型，材质呈编织状态，轻便且承重，既充满现代气息，又有复古韵律之美。
3.该椅既实用,又是家庭和休闲场所的理想装饰品。
其基本格式：
首先要讲究设计原则，其实用性、舒适性、安全性、艺术性及简约性等。
其次是他的基本因素，有功能、材料、结构、造型、色彩等。
服务对象，适宜客人比较多，空间较小的家庭或会所使用，属于备用家具。
目的，使用、节约空间，一年四季都可以使用
家具的类型
有特别高的运用，因为这样的技术使得凳子的稳定性越来越高，可以使凳子的颜值越来越高，可以给人们带来更加优质的服务，可以减少肌肉的磨损，可以让人们保证自然的坐姿。
设计说明:1.这是一款轻便休息椅，整张躺椅的曲线都是按照人机工程学严谨设计的。既不影响使用者的正常谈话，还可以小憩。弧形底座，可当摇椅使用，坐的部分和靠背等高，外型张扬，充满个性。3.曲线造型，材质呈编织状态，轻便且承重，既充满现代气息，又有复古韵律之美。3.该椅既实用,又是家庭和休闲场所的理想装饰品。
椅子人机工程学论文
人机工程学是研究人、机( 包括工业产品、建筑结构、环境规划、生活用品等) 及其环境之间相互作用的综合性学科。人机工程学运用人体测量学、生理学、心理学、生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题的研究，研究人机系统中人、机特性，人与机器以及人与环境的相互作用，人机界面设计，以及人在工作、生活中工作效率、人的舒适和安全健康等问题。其目的是实现人机系统的最大效率和追求人的安全舒适。人机工程学涉及的范围很广，就家具设计来说，其主要目的是设计出来的家具符合人体的生理、心理特性， 让人感觉舒适，操作方便，易于使用，满足其工作、休闲等不同场合下的需求。家具产品设计时应以人类工效学原理和数据作为指导，使家具符合人体的基本尺寸和从事各种活动需要的尺寸。例如：坐卧得舒服、睡得安宁、减少疲劳， 提高工作效率。在设计坐卧类家具时，应考虑人体生理特点，使筋骨、肌肉结构保持合理状态，血液循环与神经组织不过分受压，尽量设法减少和消除产生疲劳的各种因素，令使用者保持最高的工作效率。床或床垫的软硬舒适程度与体压的分布直接相关，体压分布均匀的较好，反之则不好。凭倚类家具包括坐式用桌和站立用工作台，其基本功能是适应人在相对舒适的坐、立状态下进行各种操作活动时，获得方便的辅助条件，并兼作放置或贮存物品之用。因此， 它的设计应依据人体结构尺寸和动态尺寸。贮藏类家具的设计应考虑人与物两方面的关系，一方面要求家具贮存方式合理，方便人们存取，有利于减少人体疲劳；另一方面又要求贮存空间划分合理，贮存数量充分，满足存放条件。办公桌椅是人们室内工作最常用的家具产品，其工效学性能对办公人员的安全、健康、舒适和工作效率有着重要影响。如果办公桌椅不符合人类工效学原理，会对办公人员的背部、脊椎、肌肉和手臂等部位产生不良影响或造成伤害。因此， 有必要根据人类工效学原理，规定符合人体生理和心理特点的办公桌椅的技术要求，提高办公桌椅的工效学性能，从而满足安全、健康、舒适、高效的工作要求。运用人机工程学原理设计一套办公桌椅，首先要依据国标GB/T3326-1997和人机工程学产品标准（如：人类工效学产品认证标准《办公桌椅的人类工效学技术要求》和《课桌椅的人类工效学技术要求》等）的要求，确定办公桌椅的主要尺寸，如座高、座深、座宽、座面倾角、扶手高度、椅背特性等相关设计参数，并充分考虑桌椅搭配的协调性和符合中国人的体形特征，使其舒适性满足人们的办公需要。第二，根据不同情况下人们办公姿势的不同，合理地设计办公桌椅，使其更加符合人体需求，有更好的舒适性，并有利于提高工作效率。办公室工作人员在使用办公桌椅时通常要进行以下活动：读、写、操作电脑。在读写时，人们通常身体向前倾斜，低头伏案工作，颈部、背部和肩部肌肉处于紧张状态。操作电脑时，人们通常保持上身直立或者靠在椅子的靠背上，肩部自然放松下垂。坐姿不正确或劳累过度容易引发颈椎、腰椎病等。第三、要有良好的设计思想。创意是设计的灵魂，没有创意的设计令人感到乏味。第四，要坚持适用、经济、美观、大方的设计原则。
什么人体工程学，简直就是瞎捭，其实就是手感好，用着方便，就这么简单，你想买个好鼠标，其实也没什么难买的，只要看看手感好不好就行了。
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人机工程学论文桌椅
课桌的高度与椅子的高矮搭配，使坐着时胳膊放在桌子上写字看书，胳膊不累；2.黑板的悬挂高度，使其在最前排及最后排学生的最佳视角范围内；3.单人课桌的宽度，要使人不觉得局促，这个应该有国家标准的，你查查；4.过道的宽度，要能使来往方便。先说这些。不够的话，再问我。总的说来，就是使人 很舒服，更舒服的方面，都算。
主要有以下应用：
1.应用于处理人—机—环境三者之间的彼此关系。
人机工程学是一门研究人与其它组成部分交互关系的科学。虽然作为学科，人机工程学诞生于1945年至1960年间。在1980年以后才发展成为完整的学科体系，至今只有五六十年的历史，但实际上人机工程学的原理早在数千年前就己经被人类运用到了制造物品的实践与中，我国明代的坐具正是其中的典范。
2.应用于严谨的比例关系。
如明代家具其部分与部分的比例、装饰与整体形状的比例，都非常均匀和协调。家具，如椅子和桌子，上下两部分，腿，程，背，头，高度，长度，厚度，宽度，所有这些都是完美的平衡和协调。而且与性能要求极为符合，没有丝毫的累赘，给人一种点线面的整体组合的感觉。各个部分的线条处于直线和美丽的位置。柔软柔和，线条僵硬而不弱，呈现出精致、简洁、高雅、大气的美。
3.应用于人体。
终究盘腿矮坐同高足坐有着很大的差异。唐朝以前是一个低矮的席位，然后是用高足家具来坐，高足座椅到明代已经达到了顶峰。从明代座椅可以看出，人们的生活模式正式由席地而坐改变为垂足而坐的方式，所以，座椅是否舒适便变得尤为重要，座椅的高度和椅面的大小，连靠背的设计都需要反复的推敲，如明代的椅子，正面看，扶手、靠背等构件较细、弯曲弧度大，扩大了起坐空间，使人可以随意地起坐，符合人体坐姿需要；侧面看，靠背的弯曲弧线，仿佛人体背部至角部的曲线，这些曲线均源于人体模型。与人体接触的部件、部件和铜筑部件都是圆的、柔软的，给人一种非常舒服的感觉。陈设时，充满艺术的协调美，能主动融入所处的环境，这样的设计一方面能物尽其取；另一方面在使用时更舒适、便捷。
应用就是，用来制作桌椅板凳，用来制作床，用来制作枕头，用来制作餐桌，用来制作躺椅，用来制作软榻。
人机工程学论文宿舍桌椅
课桌的高度与椅子的高矮搭配，使坐着时胳膊放在桌子上写字看书，胳膊不累；2.黑板的悬挂高度，使其在最前排及最后排学生的最佳视角范围内；3.单人课桌的宽度，要使人不觉得局促，这个应该有国家标准的，你查查；4.过道的宽度，要能使来往方便。先说这些。不够的话，再问我。总的说来，就是使人 很舒服，更舒服的方面，都算。
设计说明:1.这是一款轻便休息椅，整张躺椅的曲线都是按照人机工程学严谨设计的。既不影响使用者的正常谈话，还可以小憩。弧形底座，可当摇椅使用，坐的部分和靠背等高，外型张扬，充满个性。3.曲线造型，材质呈编织状态，轻便且承重，既充满现代气息，又有复古韵律之美。3.该椅既实用,又是家庭和休闲场所的理想装饰品。
这个上面有
设计说明:
1.这是一款轻便休息椅，整张躺椅的曲线都是按照人机工程学严谨设计的。既不影响使用者的正常谈话，还可以小憩。弧形底座，可当摇椅使用，坐的部分和靠背等高，外型张扬，充满个性。
2.曲线造型，材质呈编织状态，轻便且承重，既充满现代气息，又有复古韵律之美。
3.该椅既实用,又是家庭和休闲场所的理想装饰品。
其基本格式：
首先要讲究设计原则，其实用性、舒适性、安全性、艺术性及简约性等。
其次是他的基本因素，有功能、材料、结构、造型、色彩等。
服务对象，适宜客人比较多，空间较小的家庭或会所使用，属于备用家具。
目的，使用、节约空间，一年四季都可以使用
家具的类型
人机工程学产品设计论文
论文的题目是论文不可分割的有机组成部分,而论文的主要内容一般在题目中就可反映出来。下面是我带来的关于工业设计类论文题目的内容，欢迎阅读参考!
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如何改善中空玻璃的密封寿命中空玻璃的边缘密封失败, 意味窗户失去应有的功能, 不但窗户的设计节能性能达不到, 而且消费者也不能透过结露的空气层看清外面。 1、影响中空玻璃密封长期寿命的主要因素 (1)中空玻璃的设计, 包括选择何种隔条以及结构：单道密封还是双道密封； (2)密封胶的选择及用量； (3)干燥剂的选择； (4)间隔条的选择：连续的抑或为四角插接式； (5)玻璃的清洗； (6)工艺及工人的加工质量。2、间隔条的选择 间隔条的选择主要考虑两方面因素：(1)热传导系数,(2)对中空窗密封寿命的影响。从热传导率出发,可将中空玻璃使用的间隔条分为冷边和暖边两大类。冷边是指传统的金属铝框,暖边指间隔条的材料或构造不同于传统铝隔条的间隔条,如国内使用的胶条(由波浪形铝带外加一层内含干燥剂的密封胶)。我国目前使用的间隔条大部分为铝隔条,属于冷边类,易导致边缘处结露或上霜,降低整窗的节能效果。暖边间隔条顾名思意是一种旨在改善中空玻璃边缘热传导性的间隔条, 通过采用少量的金属或完全非金属材料,或改变传统铝条的结构来实现窗户的节能效果。在北美, 暖边主要有超级间条(SUPER SPACER), 舒适胶条(SWIGGLE),不锈钢U型隔条(INTERCEPT), 强化塑料和铝合成的漕型条,玻璃纤维隔条,以及带冷桥的金属隔条等等。随着人们对节能的认识提高,可以预见暖边隔条在我国中空玻璃市场份额会逐渐上升。据报道,传统的冷边金属隔条在北美市场的份额已由1990年的85％下降到1997年的20％,而在同一时期,暖边类的间隔条却从1990年的15％上升到1997年的80％。 从中空玻璃的密封寿命角度看,暖边与冷边之分和窗的密封寿命之间没有必然的联系。也就是说,属冷边的铝间隔条可能较暖边隔条的寿命要长,而有的暖边隔条的密封寿命也可能较冷边隔条的寿命要长。关键要看间隔条本身与中空玻璃的其他材料配置如何。3、铝间隔条 铝间隔条主要有两类：传统的四角插接式与改进后的连续长管弯角式。四角插接式在具体做法上又分为接头处涂胶处理与不涂胶处理两种。一般来说，铝框的接头越少其密封性能越好,只有一个接头的连续长管弯角式铝框较四角插接的改善许多。但是,如果四角插接式铝框在接头处涂胶,而连续长管弯角式不涂胶，则接头少的密封性能不一定比接头多的好。 鉴于我国目前使用的间隔铝框(特别是在中小企业)大多数为四角插接式,而连续长管弯角式铝框的制造成本又较高,笔者认为,提高中空窗密封性能的较实际方法是采取在四角接头处涂胶的方法。4、暖边间隔条 有些暖边间隔条内含有溶剂,在温度升高时会分解挥发,悬挂在中空玻璃的空气层里。如果中空玻璃内采用的干燥剂不能吸附这种挥发的有机溶剂水汽,当温度降低时,溶剂水汽就会凝结在玻璃内侧,形成化学雾,导致玻璃永久性变花。 为改善中空窗的节能性能,有些厂家将LOW－E玻璃与暖边隔条结合起来使用,但LOW－E玻璃的镀镆对化学雾特别敏感,一旦形成就较之普通白玻看上去更明显。因此,在选择暖边隔条时,必需考虑到化学雾的问题。5、中空玻璃的构造：单道密封和双道密封 中空玻璃胶的主要作用有两方面。(1)密封作用,即防止外界的水汽进入中空玻璃空气层内;(2)结构作用,即在外界温度高低变化及高湿度和紫外线照射下仍能够保持中空玻璃的结构整体性。可见,中空玻璃胶的作用要求中空玻璃打两道胶,一道结构一道密封,各尽其职。如果中空玻璃只打一道胶,即单道密封,则这一道胶要同时起两项作用。但在实践中,选择一种同时具备良好的密封和结构性能的胶是不可能的。 与其他试验标准不同,P1中空玻璃密封寿命加速老化试验没有通过和不通过的标准。除高湿度和大气循环的测试条件外,P1测试的产品还要有紫外线的强烈照射,直到测试的密封系统失败为止。事实表明,单道密封系统的寿命要较之双道密封系统短。具体测试结果见表1和表2。表1 单道密封系统的P1测试单道密封系统配置 时间 聚异丁烯胶，铝隔条 24小时 内含波浪铝条的丁基胶条 2周 硅酮胶，铝隔条 3周 聚硫胶或热熔丁基胶，铝隔条 6-8周表2 双道密封系统的P1测试双道密封系统的P1测试 时间 聚异丁烯胶与聚硫胶或与聚胺酯、铝隔条 12-18周 硅酮胶，四角插头不经涂胶处理、聚异丁烯胶、铝隔条 15-20周 内含波浪铝条的丁基胶条、硅酮胶 25周以上 硅酮胶、四角插头经涂胶处理、聚异丁烯胶、铝隔条 40周以上 热熔丁基胶、超级间隔 40周以上表3 水汽渗透率(MVTR)单位：克/平米/24小时 MVTR 渗透率聚异丁烯 热熔丁基胶 舒适胶条 聚胺酯 聚硫胶 硅酮胶 表4 不同中空玻璃胶的性能之比较 抗水汽能力 抗紫外线能力 抗热能力 抗冷能力热熔丁基胶 优秀 好 好 一般聚异丁烯胶 优秀 好 好 一般聚硫胶 好 好 好 一般聚胺酯 好 好 好 好硅酮胶 差 优秀 优秀 优秀舒适胶条胶 优秀 好 好 一般6、胶的选择及用量 在选择中空玻璃胶时需要考虑胶的特点。在选择密封胶方面,首先考虑的因素是水汽透过率(MVTR),其次是抗紫外线能力,再次是抗温度变化能力。水汽透过率指外界水汽透过胶进入中空玻璃空气层内的速度。水汽透过率越低中空玻璃的密封寿命就长,反之亦然。 此外, 还必须考虑胶的透气性(见表5)。表5 透气性（氩气）聚异丁烯胶 1热熔丁基胶 2舒适胶条 2聚硫胶 4聚胺酯 10硅酮胶 >100 所打胶量的多少对中空玻璃的密封寿命的影响也是十分重要的。对此用水汽渗透路程(MVTP)来衡量。水汽透过路线是指水汽透过胶进入中空玻璃空气层内所必需通过的距离。一般来说,水汽透过路线越长中空玻璃的密封寿命越长,反之亦然。 在选择结构胶方面主要考虑胶的结构强度,与玻璃的兼容性,以及胶的施工方法。7、干燥剂的选择 干燥剂的作用主要有三种：吸附生产时密封在空气层内水份,吸附可挥发性有机溶剂和吸附在中空窗寿命期进入空气层内的水汽。显然,选择适当的干燥剂的条件是必须同时满足干燥剂应具有的三个功能。但同时要求干燥剂不吸附空气层内的空气或惰性气体。用于中空玻璃的干燥剂主要有两类：分子筛和二氧化硅。分子筛有3A、4A和13X三种。干燥剂的吸附是选择性的,与其孔径的大小有直接关系。3A分子筛除水分子之外不吸附任何物质(包括气体和挥发的化学溶剂),而13X分子筛和二氧化硅则吸附一切物质。 因此,选择干燥剂时必须综合考虑它们各自的性质。 干燥剂的选择与选用的何种中空玻璃胶有直接关系，必须结合起来考虑。8、玻璃的清洗 清洗玻璃是中空玻璃生产的第一个环节,也是保证中空玻璃的密封寿命的最重要的环节。如果玻璃上的残留的油渍和汗水不能彻底清洗掉,则密封胶与玻璃的密封程度及结构胶对玻璃的黏合力就会大大削弱，从而降低中空窗的密封寿命。应该强调指出，前面所述的选择干燥剂、密封胶和间隔条应考虑的因素，是以玻璃清洗干净为前提的,它们对中空玻璃寿命的影响在相当大的程度上是以玻璃清洗干净与否为转移的。但实践中,人们往往对清洗玻璃的重视程度最差,必须改正。9、中空玻璃的生产工艺和操作人员的加工质量 一般来说,生产中空玻璃时使用的人工越少就越能保证中空玻璃的质量。尽管采用不同的中空玻璃生产工艺(手工、半机械化或机械化)在相当大的程度影响中空玻璃的密封寿命,采用不同的隔条的中空玻璃系统可能起的作用更大些。比如说,使用传统的间隔铝框虽然生产工艺的机械化程度同样高,但是四角插接式的隔条就不如连续长管弯角式的隔条产生的密封寿命高。再比如,使用美国超级间条的生产工艺可以有手工,半机械化和机械化,相应的专用设备投资从8千美元到50万美元不等,但其密封寿命却不受影响。 操作人员加工质量可以说是影响中空窗密封寿命的关键。从玻璃的清洗、灌注分子筛,到上条、合片、打胶和充惰性气体,无一环节不与操作人员的熟练程度和加工质量有关。因此,加强对岗位人员的培训,实施事前质量控制等手段是提高中空玻璃密封寿命所必需的。表6 不同中空玻璃胶的性能之比较 结构强度 与玻璃的兼容性 施工方式热熔丁基胶 一般 一般 热融泵或挤压聚异丁烯胶 差 一般 手工和挤压聚硫胶 优秀 优秀 泵或涂抹聚胺酯 优秀 优秀 泵或涂抹硅酮胶 优秀 优秀 泵舒适胶条 一般 一般 手工、半自动化、自动化表7 干燥剂干燥剂类型 孔径（埃） 被吸附物 非吸附物3A分子筛 3 H2O 其他一切4A分子筛 4 H2O，空气，氩气，氪气 SF6，溶质13X分子筛 所有 无二氧化硅 20-300 所有 无表8 干燥剂的选择 吸附水的能力 吸附溶质的能力 吸附空气的能力 吸附氩气的能力3A分子筛 √ ××× √√√ √√√4A分子筛 √√ ××× ×× ××13X分子筛 √√√ √√ ××× ×××二氧化硅 ××× √ × ××表9 干燥剂的选择和密封胶建议使用的干燥剂和密封胶热融丁基胶 3A聚胺酯 3A聚硫胶/单道密封 3A/13X聚硫胶/聚异丁烯胶 3A或3A/13X其他胶/聚异丁烯胶 3A
先进制造技术的发展趋势顾新建 李 晓（浙江大学机械系，浙江 杭州310027）摘 要：对先进制造技术的特点、体系结构和发展趋势进行了简要分析，并对其中的计算机集成制造系统和大批量定制技术的发展现状作了简要介绍。关键词：先进制造技术；计算机集成制造系统；大批量定制1 先进制造技术的发展趋势先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。从本质上可以说，先进制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术等的有机融合。先进制造技术是制造业21世纪发展的方向。先进制造技术的特点如下：�(1)先进制造技术贯穿了从产品设计、加工制造到产品销售及使用维修等全过程, 成为“市场—产品设计—制造—市场”的大系统。而传统制造工程一般单指加工过程。�(2)先进制造技术充分应用计算机技术、传感技术、自动化技术、新材料技术、管理技术等的最新成果, 各专业、学科间不断交叉、融合, 其界限逐渐淡化甚至消失。�(3)先进制造技术是技术、组织与管理的有机集成，特别重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。先进制造技术又可看作是硬件、软件、人件和支持网络（技术的与社会的）综合与统一。�(4)先进制造技术并不追求高度自动化或计算机化，而是通过强调以人为中心，实现自主和自律的统一，最大限度地发挥人的积极性、创造性和相互协调性。�(5)先进制造技术是一个高度开放、具有高度自组织能力的系统，通过大力协作，充分、合理地利用全球资源，不断生产出最具竞争力的产品。�(6)先进制造技术的目的在于能够以最低的成本、最快的速度提供用户所希望的产品，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，并取得理想的技术经济效果。�美国从90年代初相继提出了先进制造技术计划、TEAM计划、下一代制造(NGM)技术计划、美国国家关键技术等，德国提出了“生产2000”计划、“生产2000+”计划、“微系统2000”计划等、日本提出了智能制造系统计划、韩国提出了高级先进技术国家计划（G-7计划）等〔1〕。图1为先进制造技术的体系结构。�美国乔治·华盛顿大学于90年代初成立了由45位著名的未来学家和技术专家组成的新兴技术预测委员会，在1996年的预测中，从可以预见到的最重要的技术进步中挑选85项将要出现的技术。共分为12个大类。其中在第八大类：制造业与机器人中有如下技术〔2〕：(1)计算机集成制造系统。在2012年，80%的工厂生产将实现计算机集成化；�(2)生产自动化。到2015年，由于实现了生产自动化，工厂的就业人数在劳动力总人数中所占的比例将下降到10%以下；�(3)大批量定制。到2011年，汽车、电器等30%以上的产品将广泛实现大批量定制生产；�(4)先进的机器人。到2016年，带有传感输入、具有决策和学习功能、可移动的机器人将投放市场；�(5)纳米技术。到2016年，微型机器和纳米技术将投入商业应用。可以认为，这五种技术是最重要的先进制造技术。限于篇幅，这里仅对计算机集成制造系统和大批量定制作一简单的介绍。这两种技术对企业的影响范围较大，有较大的适用性。先进制造技术的发展趋势可以概括为：�(1)数字化。在这方面，人们提出了CIMS、数字化工厂等概念。通过CAX(CAD,CAPP,CAE, CAM)系统和PDM系统，进行产品的数字化设计、仿真，并结合数字化制造设备，进行自动加工。并采用MRPII/ERP系统，对整个企业的物流、资金流、管理信息流和人力资源进行数字化管理。进一步的发展是，通过数字化的供应链管理(SCM)系统和客户关系管理(CRM)系统，支持企业与供应商和客户的合作。网络技术的发展使企业内部和外部的数字化运作更加方便。�(2)知识化。知识将成为企业的最重要的生产要素，技术创新将是企业最重要的生存和竞争能力。知识管理技术、学习型组织等将受到越来越大的重视。�(3)模块化。产品的模块化和企业的模块化将使企业能快速地、低成本地生产出顾客所需要的个性化产品。�(4)微小化。微机械及制造技术正在迅速发展，这将导致一大类全新的产品，深刻改变人们的生活。�(5)绿色化。强调产品和制造过程对环境的友好性。2 计算机集成制造系统(CIMS)自从美国的Harringtong博士在1973年提出CIMS概念以来，CIMS在世界上走过了曲折的道路，人们对CIMS的本质认识有了巨大的变化，主要是：现代制造业的方向并不只是计算机的集成，信息的集成，而是人、技术、组织的整体集成，包括功能集成、组织集成、信息集成、过程集成、知识集成和企业间的集成〔4〕。由于计算机集成制造系统这一词容易使人误解，以为只要将计算机集成在一起就能构造成一个先进的制造系统。为此，我国的一些学者提出了现代集成制造系统（CIMS，Contemporary Integrated Manufacturing Systems）的概念。当前，CIMS的发展有以下特点。 集成化CIMS中有以下几个关键的信息集成系统。CIMS在这些系统的基础上进一步实现企业的总体集成。�（1）ERP（企业资源计划）系统：国外有名的系统是SAP,Oracle,Baan,IBM等，国内有金蝶、用友、开思等。ERP 系统集成了企业中的生产管理、财务、人事、采购、销售等子系统。系统涉及面广，十分庞大，对人员素质、数据和流程规范性要求高，因此实施难度大，成功率不高。�（2）CAD/CAPP/CAM一体化：目前虽然有些CAD系统可以支持CAD/CAPP/CAM一体化，但主要针对基本上都采用数控加工的零件，如PRO/E软件。由于不同产品中的零件差别很大，每个企业的加工条件和水平也不相同，因此复杂零件的CAD/CAPP/CAM一体化还没有通用的系统。�（3）PDM（产品数据管理）系统：被用于管理和控制由CAX(CAD、CAPP、CAE、CAM等的统称)系统所形成的大量的信息，避免花费很多时间去寻找本应该垂手可得的信息。PDM是设计自动化技术系统的核心，在产品的整个生命周期内管理全部的产品知识和信息，并为产品开发过程中的各个应用系统提供所需的数据，为不同应用系统提供集成平台。PDM系统以产品数据库为底层支持，以BOM为组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、控制和管理。PDM系统一般是由CAD软件开发商所开发的。因此，同一软件公司的CAD系统和PDM系统能很好的无缝集成，而来自不同软件公司的CAD系统和PDM系统间的集成性就差多了。PDM系统的实施难度比CAD系统要大，因为前者涉及管理、组织等问题。（4）工作流管理系统：主要用于办公自动化，是企业管理层的信息集成系统。目前工作流管理系统与知识管理系统紧密结合起来，使企业的知识得以共享和保存。� 网络化以因特网为代表的网络技术正在制造业中产生越来越大的影响。人类正在进入一个新的时代——网络经济时代，在制造业中，也正在出现一种新的模式——网络化制造模式。在网络化制造中，新的网络空间与传统的物理空间紧密结合，产生出各种新思想、新观点、新方法和新系统。制造企业将利用因特网进行产品的协同设计和制造；通过因特网，企业将与顾客直接联系，顾客将参与产品设计，或直接下订单给企业进行定制生产，企业将产品直接销售给顾客；由于因特网无所不到，市场全球化和制造全球化将是企业发展战略的重要组成部分；由于在因特网上信息传递的快捷性，并由于制造环境变化的激烈性，企业间的合作越来越频繁，企业的资源将得到更加充分和合理的利用。企业内联网(Intranet)/外联网(Extranet)也将极大地改变企业内的组织和管理模式，将有效地促进企业员工的信息和知识的交流和共享〔5〕。 敏捷化进入21世纪，企业将面对日益激烈的国际化竞争的挑战，另一方面，企业可以利用制造全球化的机遇，专注发展自己有优势的核心能力及业务，而将其它任务外包和外协。企业将变得更加敏捷，对市场的变化将有更快的反应能力。但这些需要新的信息技术的支持，如供应链管理系统，促进企业供应链反应敏捷、运行高效，因为企业间的竞争将变成企业供应链间的竞争；又如客户关系管理系统，使企业为客户提供更好的服务，对客户的需求作出更快的响应。 虚拟化虚拟制造可以简单地理解为“在计算机内制造”，通过应用集成的、用户友好的软件系统生成“软样机”，对产品、工艺和整个企业的性能进行仿真、建模和分析。虚拟制造包括：虚拟设计、虚拟装配和虚拟加工过程。新产品的开发需要考虑很多因素。例如在开发一种新车型时，其美学的创造性要受到安全性、人机工程学、可制造性及可维护性等多方面的制约。在虚拟设计中，利用虚拟原型在可视化方面的强大优势以及可交互地探索虚拟物体的功能，对产品进行几何、制造和功能等方面的交互建模与分析，快速评价不同的设计方案，可以从人机工程学角度检查设计效果，设计师可直接参与操作模拟，移动部件和进行各种试验，以确保设计的准确性。这种技术的特点是：①及早看到新产品的外形，以便从多方面观察和评审所设计的产品；②及早发现产品结构空间布局中的干涉和运动机构的碰撞等问题；③及早对产品的可制造性有清楚的了解。美国波音飞机公司在设计波音777飞机中采用了虚拟制造技术。采用飞行仿真器及虚拟原型技术在各种模拟的条件下，对飞机进行飞行试验。� 智能化例如，随着CAD系统中知识的积累，CAD系统的智能化程度将大幅度提高。这种智能化具体表现为：①智能地支持设计者的工作，而且人机接口也是智能的。系统能领会设计人员的意图，能够检测失误，回答问题，提出建议方案等；②具有推理能力，使不熟练的设计者也能做出好的设计来。� 绿色化包括绿色产品和绿色制造。要求产品的零部件易回收、可重复使用、尽量少用污染材料、在整个产品的制造和使用过程中排废少、对环境的污染要尽可能的小、所消耗的能量也尽可能的少。要求制造和使用具有洁净性。产品和制造过程的绿色化，不仅要求企业把环境保护当作自己的重要使命，同时也是企业未来生存和发展的战略。因为不注意环境保护的企业将被市场所淘汰。�3 大批量定制当前我国已进入买方市场，一般产品和一般的制造能力严重过剩；随着市场竞争的国际化，用户可以在更广泛的范围内选择自己需要的产品，用户对产品的质量、价格和新颖性的要求越来越高。许多企业都在探索如何在这种新环境中生存和发展。大批量定制(MC, Mass Customization)就是一种很有前途的生产模式。大批量定制又称大规模定制、大规模客户化生产、批量定制、批量客户化等〔6〕。从理论上讲，大批量定制要实现以大批量的低成本和短交货期生产用户定制的单件产品，但实际上，大批量定制可以看作是一种低成本、快速满足用户个性化需求的产品设计、制造和营销的新概念、新模式和新实践。大批量生产和单件产品的定制生产一直是两种水火不相容的生产方式。实现大批量定制不仅仅是技术问题，还涉及到组织、管理和技术的全面变革。真正实现大批量定制也并非是一个企业的事情，需要全行业、全社会的共同努力。因此，大批量定制是一个大系统工程。�大批量定制从产品和过程两个方面对制造系统及产品进行了优化，或者说产品维（空间维）和过程维（时间维）的优化。其中，产品维优化的主要内容是：�(1)正确区分用户的共性和个性需求；�(2)正确区分产品结构中的共性和个性部分；�(3)将产品维的共性部分归并处理；�(4)减少产品中的定制部分。�过程维优化的主要内容是：�(1)正确区分生产过程中的大批量生产过程环节和定制过程环节；�(2)减少定制过程环节，增加大批量生产过程环节。�图2描述了大批量定制中的产品维和过程维优化的基本原理。这里将企业产品中的各种零部件分为两大类，一类是通用零部件，另一类是定制零部件。产品维优化方向是减少定制零部件数。这里还将产品的生产环节分成两部分，一部分是大批量生产环节，另一部分是定制环节，过程维优化方向是减少定制环节数。大批量定制的实质是要减少图2中的小矩形面积，理想的情况是该面积为零，但这实际上是不可能的。�大批量定制的典型案例有：�(1)美国莱维·斯特劳斯(Levi Strauss)服装公司：该公司可以向用户提供多达近千种不同的款式、花色，加上量体裁衣的服务，以保证用户获得称心如意的牛仔裤。用户只需多付10美元即可根据腰围等个人尺寸在流水线上定制。公司的营业额上升了三成，库存急剧减少，经营成本大幅降低。�(2)宝洁公司（P＆G）：把洗发剂的配方增加到5万多种，只要顾客能拿出头发的油性酸性指标，就可以按通常价格给顾客定制专用洗发剂。�(3)日本松下自行车工业公司：每辆车都是根据用户的身体重量和爱好特制的，价格仅比现成的型号高10%，两星期内交货。不同定制的自行车中，大量零部件则是采用标准化战略进行设计和制造的。�(4)福特公司：发动机的模块化设计，即对6缸、8缸、10缸和12缸等不同规格的发动机结构进行调整，使其绝大部分组件都能通用，以尽可能少的规格部件实现最大的灵活组合。不同规格的发动机可在一条生产线上加工。每年节约数亿美元〔7〕。�(5)海尔集团：以58大门类9200个规格品种为素材，再加上提供的上千种“佐料”——2万多个基本功能模块，经销商和消费者可自由地将这些“素材”和“佐料”组合，形成独具个性的产品。目前可以提供适合B2B2C的模块化网络家电9万种以上。�(6)波音公司：面对结构复杂、品种繁多、零件数以百万计的大型民用客机，将飞机中的零部件分为三类：第一类是基本的、稳定的无个性特性件、第二类是用户的可选件、第三类是用户特定的零部件。由于前两类的数量占了一架飞机的工作量90%左右，这样接到订单90%的工作量已经完成或接近完成，这就大大缩短了生产周期，库存量也不高，生产成本也降低了。并且波音公司在飞机模块化设计的基础上，开发了一个飞机配置设计及制造资源管理系统。波音的销售代表在与用户谈判时，可以利用便携式计算机上的这个软件系统与用户协同配置飞机。这一软件能直接从构型库中存取数据。销售人员能向用户展示各种选项将如何影响飞机的价格和重量。这些信息有助于用户作出考虑周全的经营决策。参考文献1 顾新建，祁国宁.知识型制造企业. 北京:国防工业出版社，20002 晓科. 美国专家预测2001年至2030年间将出现的新兴技术. 中国专利报, 1998-02-18(1)3 顾新建，祁国宁，等. 机械制造系统工程学.杭州：浙江大学出版社，19964 祁国宁，顾新建.计算机集成制造系统方法论. 上海：上海科学技术出版社，19965 顾新建，祁国宁，陈子辰. 网络化制造战略和方法. 北京：高等教育出版社，20016 〔美〕大卫 M. 安德森, B.约瑟夫.派恩.21世纪企业竞争前沿：大规模定制模式下的敏捷产品开发. 北京：机械工业出版社， 20007 薛福康. 登上世界汽车工业的金字塔—记著名美籍华人汽车专家顾永平.光明日报，1999-05-02(1)8 宜君. 海尔洗衣机：从专为您设计到个性化按需定制. 人民日报网络版，2001-09-05中国航天冲压发动机技术研讨瞄准世界前沿当前，各国研制的以导弹武器为代表的飞行器，都在向着更快、更远、更准、更高的目标进发，而实现这一目标的关键技术之一，就在于发动机技术水平的不断提高。8月4日，由航天科工集团公司主办、三院31所承办的我国冲压发动机领域的盛会——2005年冲压发动机技术交流会，吸引了国内数十家科研院所、企业高校的约140名专家、学者到会。航天科工集团公司科技委主任夏国洪、副主任花禄森、黄瑞松参加了会议。航天产品，动力先行。我国一直非常重视冲压发动机技术的发展，上世纪50年代末，三院31所率先开展了冲压发动机技术的研究，被业界称为“亚非拉，头一家”。经过40多年的发展，现已建立了比较完备的研发体系，研制出多种冲压发动机装备用于型号产品，多项研究成果获得国家科技进步奖。“目前，各国研制的导弹武器都向着速度更快、射程更远的方向发展，同时，未来的航天运输系统也需要先进的动力系统来支撑。因此，冲压发动机以其特有的先进技术，将成为21世纪航空航天动力的宠儿。”31所所长薛亮对冲压发动机的发展前景做了前瞻式的预测。其实，冲压发动机技术的“热度”从本次会议收到的100多篇论文中也可见一斑。许多专家学者都把目光瞄准了世界前沿水平。其中，刘兴洲院士所作的《冲压发动机技术研究进展》，从未来战争的一体化、信息化、中远程精确打击等特点出发，引申出冲压发动机的发展需求，并对冲压发动机的一体化设计、燃烧、燃料、材料、控制、试验等技术前沿领域进行了介绍和展望，向与会代表描绘了未来冲压发动机的发展蓝图。本次会议交流研讨的学术气氛浓厚，许多论文水平较高，是对我国近年来冲压发动机的前沿研究、产品设计和工程实践的经验总结；同时，本次会议使各单位增进了了解，对今后加强合作，促进信息、资源、技术和市场的共享将起到积极作用。