產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)要點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)要點(diǎn)范文

[關(guān)鍵詞] 產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)特殊外觀

一、前言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展, 工業(yè)設(shè)計(jì)在產(chǎn)品品牌建立、企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力形成、綜合國(guó)力提高，以及人民生活改善等方面扮演著越來(lái)越重要的角色，也越來(lái)越得到各方面的重視。當(dāng)前，我國(guó)面臨工業(yè)化進(jìn)程加快和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)，工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)中國(guó)這個(gè)人口眾多、資源相對(duì)稀缺的國(guó)家意義更加重大。

二、中國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

工業(yè)設(shè)計(jì)引入中國(guó)的這20年是“中國(guó)制造”告別 “傻、大、黑、粗”的20年。在這20年中，中國(guó)的制造業(yè)已經(jīng)在世界上嶄露頭角。而如今，隨著社會(huì)整體競(jìng)爭(zhēng)力的提升，工業(yè)設(shè)計(jì)的核心--產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)體現(xiàn)的也越發(fā)的重要。工業(yè)設(shè)計(jì)解決的不僅僅是外觀的問(wèn)題，它還解決企業(yè)創(chuàng)新能力和品牌價(jià)值的問(wèn)題。可以說(shuō)，中國(guó)在新世紀(jì)的個(gè)性化、多元化需求的前提下，正逐漸依靠著“工業(yè)設(shè)計(jì)”實(shí)現(xiàn)著“中國(guó)制造”向“中國(guó)設(shè)計(jì)”的轉(zhuǎn)型，并最終使制造業(yè)更具競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

三、中國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)維護(hù)的現(xiàn)狀

市場(chǎng)并不自發(fā)的促進(jìn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，一切工業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新都需要很大的投入。反觀，設(shè)計(jì)又是很容易被抄襲或復(fù)制的，缺乏專(zhuān)利保護(hù)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)并不能為企業(yè)帶來(lái)實(shí)際的價(jià)值。因此，企業(yè)創(chuàng)新能力首先要轉(zhuǎn)化為知識(shí)產(chǎn)權(quán)，成為企業(yè)市場(chǎng)壁壘的“軟性資產(chǎn)”，最終轉(zhuǎn)變?yōu)槔麧?rùn)。而良好收益又能促進(jìn)創(chuàng)新能力的提高，從而步入發(fā)展、保護(hù)、市場(chǎng)回報(bào)的良性循環(huán)。

1.工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)維護(hù)不僅僅是保護(hù)設(shè)計(jì)而延伸出的產(chǎn)物。深究其意義，我們不難發(fā)現(xiàn)它是在保護(hù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，又為設(shè)計(jì)提供了規(guī)劃性的發(fā)展空間。維護(hù)不僅僅是維護(hù)企業(yè)利益，同時(shí)也是在維護(hù)設(shè)計(jì)本身的價(jià)值和延續(xù)性。就以企業(yè)而言，如果沒(méi)有了知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，企業(yè)就可能面臨產(chǎn)品被抄襲的危險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)利益受損。而從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，企業(yè)要想在行業(yè)中斬露頭腳，沒(méi)有一貫的風(fēng)格而盲目的跟隨潮流是不行的。蘋(píng)果公司的例子已是眾所周知了。如果風(fēng)格不一，導(dǎo)致特征形象不突出，這樣就給企業(yè)知名度的擴(kuò)展帶來(lái)困難。

2.國(guó)內(nèi)工業(yè)設(shè)計(jì)在知識(shí)產(chǎn)權(quán)維護(hù)上存在的問(wèn)題。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的今天，工業(yè)設(shè)計(jì)無(wú)處不在，從基礎(chǔ)建設(shè)中的商用設(shè)計(jì)至高科技領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不勝枚舉。但時(shí)至今日，將維權(quán)作為設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)或設(shè)計(jì)師卻是鳳毛麟角。為什么呢？可以說(shuō)是由于長(zhǎng)期以來(lái)將自身價(jià)值忽略的習(xí)慣造成的。多年來(lái)，在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，設(shè)計(jì)師只將自已的作品作為一種流通商品去處置，即設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)只是為了收取一定的設(shè)計(jì)費(fèi)用。但在國(guó)外，工業(yè)設(shè)計(jì)除了本身的發(fā)展以外，對(duì)所屬的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)也一刻都沒(méi)有停滯。每一項(xiàng)發(fā)明和實(shí)用新型的設(shè)計(jì)都被牢牢地烙上一種專(zhuān)屬權(quán)--知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而它的價(jià)值，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了“設(shè)計(jì)費(fèi)用”本身。因此工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)本身和設(shè)計(jì)師本人應(yīng)該尊重自已的設(shè)計(jì)成果，不應(yīng)該把蘊(yùn)藏著自已智慧的設(shè)計(jì)成果簡(jiǎn)單地作為一種商品去出售。尤其是在入世后，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中所研發(fā)的各種新產(chǎn)品與設(shè)計(jì)領(lǐng)域密切相關(guān)，但屬于我們自已的知識(shí)產(chǎn)權(quán)呢？任何一個(gè)國(guó)外的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)師都可以將自已的設(shè)計(jì)作品冠稱(chēng)以知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而我們呢？是不是也要永遠(yuǎn)在有償使用別人的設(shè)計(jì)成果呢？從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的維權(quán)意識(shí)無(wú)疑是至關(guān)重要的，它不僅關(guān)系到設(shè)計(jì)行業(yè)和設(shè)計(jì)師本身，更關(guān)系到整個(gè)民族在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位。

3.在加入WTO后工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)將面臨的挑戰(zhàn)。在我們加入WTO后，對(duì)整個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)及設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)沖擊是不言而喻的，但存在壓力自然會(huì)帶來(lái)發(fā)展，這種發(fā)展能帶來(lái)工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)和設(shè)計(jì)行業(yè)本身知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)的雙重發(fā)展。沒(méi)有一種產(chǎn)品可以脫離它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值而獨(dú)立存在，同樣，也沒(méi)有一種工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品可以脫離知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，這二者之間的聯(lián)系是一種必然，而后者更是當(dāng)今設(shè)計(jì)行業(yè)和設(shè)計(jì)師應(yīng)倍加重視的要點(diǎn)。因?yàn)閾碛兄R(shí)產(chǎn)權(quán)不僅是對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)師本人的肯定，也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中對(duì)其的一種肯定，而這是不能用設(shè)計(jì)費(fèi)用來(lái)衡量的。因此，知識(shí)產(chǎn)權(quán)的具體運(yùn)用必將對(duì)國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)行業(yè)和設(shè)計(jì)師產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

4.工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的幾個(gè)特殊情況。這里，需要特別說(shuō)明的是，工業(yè)設(shè)計(jì)的概念范疇是很大的，它不單單只是造型，在某些特定的行業(yè)或領(lǐng)域，它還涉及到其它一些概念。因此就針對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)可能出現(xiàn)了一些特殊的情況做以下說(shuō)明：

(1)功能設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)時(shí)完成的某種特定的圖案。例如列車(chē)車(chē)頭具有的稍微獨(dú)特的圓形突起，是因?yàn)橛行┧淼篮荛L(zhǎng)，列車(chē)高速?zèng)_入時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)壓會(huì)將車(chē)窗玻璃壓碎，于是經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)，才做成這種沖擊力最小的車(chē)型。這種情況下設(shè)計(jì)上的特征應(yīng)該引起足夠的維護(hù)意識(shí)，因?yàn)樗呀?jīng)是技術(shù)和科技的共同載體。

(2)組件的外觀設(shè)計(jì)。大工業(yè)生產(chǎn)下，外形是由許多組件所組成的一個(gè)整體。某些新產(chǎn)品的研制就是依賴(lài)新組件組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但如果外觀不同，組件相同，特別是某些關(guān)鍵性特殊組件相同，那屬于侵權(quán)嗎？所以，當(dāng)我們?cè)谡劶巴庥^專(zhuān)利維護(hù)的時(shí)候，也應(yīng)該把組件的外觀設(shè)計(jì)考慮在內(nèi)。

三、內(nèi)部零部件的外觀設(shè)計(jì)

打開(kāi)鐘表我們能夠看到其中的齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)。本來(lái),機(jī)械內(nèi)部與購(gòu)買(mǎi)者是沒(méi)多大關(guān)系的,但如果機(jī)械內(nèi)部零件清晰,就不易引起組裝錯(cuò)誤。因此,內(nèi)部的造型有助于減少產(chǎn)品的不合格率,對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)具有重要意義。在這種情況下,也應(yīng)該把它歸到產(chǎn)權(quán)保護(hù)中去。

四、結(jié)論

今天，社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，工業(yè)設(shè)計(jì)逐步發(fā)揮著無(wú)可替代的作用。但目前在我們的日常生活中所見(jiàn)的工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的紛爭(zhēng)卻越來(lái)越多，我們從中得到了怎樣的啟示呢？除了不斷提高自身的專(zhuān)業(yè)水平，更重要的是從點(diǎn)滴做起，逐步去建立和完善工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)中的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識(shí)。只有工業(yè)設(shè)計(jì)行業(yè)中的每一個(gè)設(shè)計(jì)師都真正意識(shí)到維權(quán)的重要并努力去捍衛(wèi)自已的權(quán)力后，一個(gè)優(yōu)秀的、機(jī)制健全的國(guó)際化設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)才能屹立在世界設(shè)計(jì)行業(yè)之林!

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭成思:知識(shí)產(chǎn)權(quán)論.北京：法律出版社，1998

[2]鄭成思:版權(quán)論.北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社，1997

第2篇：產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)要點(diǎn)范文

1產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一，另一方面是功能與形式的統(tǒng)一。其一，產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)是產(chǎn)品形態(tài)是審美的創(chuàng)造，結(jié)合了設(shè)計(jì)師的藝術(shù)趣味與審美理解。它與產(chǎn)品的價(jià)值相關(guān)聯(lián)，代表了產(chǎn)品的“氣質(zhì)”。設(shè)計(jì)師運(yùn)用點(diǎn)、線、面等不同的形態(tài)元素表達(dá)了不同的設(shè)計(jì)理念，懷舊或前衛(wèi)、正統(tǒng)或反叛、簡(jiǎn)潔或繁瑣、直接或含蓄、理性或感性。這些呈現(xiàn)出現(xiàn)的形象特點(diǎn)形成產(chǎn)品的“風(fēng)格”[2]。但我們也應(yīng)該很明確的認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品不同于藝術(shù)品，產(chǎn)品設(shè)計(jì)不能是簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)師自身的直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，而是系統(tǒng)地將多重功能和多重限制聯(lián)系起來(lái)，其中有人的因素、經(jīng)濟(jì)的因素、工程的因素等等，設(shè)計(jì)師需要系統(tǒng)地將設(shè)計(jì)、創(chuàng)造、工藝、生產(chǎn)結(jié)合成整體，才能讓創(chuàng)意更好地融入到產(chǎn)品之中。其二，功能是指產(chǎn)品所具有的效用，并被接受的能力，產(chǎn)品本身所具有的特定的功能能夠體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值，因此才會(huì)被生產(chǎn)和銷(xiāo)售。從另一個(gè)角度來(lái)講，產(chǎn)品其實(shí)是功能的載體，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的根本目的是實(shí)現(xiàn)某種特定的功能，產(chǎn)品的試題結(jié)構(gòu)就是功能的載體。產(chǎn)品形態(tài)首先是為了表達(dá)產(chǎn)品的功能和性能特征，顯示出在技術(shù)上的合理性，使人們對(duì)其功能有形象的認(rèn)知。優(yōu)秀的產(chǎn)品形式能夠?qū)a(chǎn)品的用途、用法、效果及公共價(jià)值準(zhǔn)確無(wú)誤地告訴消費(fèi)者[2]。在生活中，產(chǎn)品的功能超越了純粹的基本能力，呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)，如產(chǎn)品在基本使用功能外，還有能帶來(lái)審美、娛樂(lè)等精神功能的作用。所以，好的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)是使用功能與精神功能相融合的外在表現(xiàn)，是形式和功能共存的產(chǎn)物。

2產(chǎn)品造型中人機(jī)工程學(xué)的作用

從以上產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的特點(diǎn)中我們不難看出，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)最終是要獲得一種使生產(chǎn)者和消費(fèi)者都滿(mǎn)意的整體，體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)價(jià)值觀。這個(gè)設(shè)計(jì)價(jià)值觀直接推動(dòng)了人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展。人機(jī)工程學(xué)是20世紀(jì)80年代左右開(kāi)始在國(guó)內(nèi)發(fā)展的一門(mén)新興交叉學(xué)科，隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，其發(fā)展更是超出人們的預(yù)期。該學(xué)科的顯著特點(diǎn)是研究人、機(jī)、環(huán)境三要素自身特性的基礎(chǔ)上，不僅僅注重對(duì)單一要素的優(yōu)化，而是將“人”、“機(jī)”、“環(huán)境”三要素納入“人-機(jī)-環(huán)境”綜合體中進(jìn)行系統(tǒng)的研究，旨在充分利用這三要素之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性探尋系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。人機(jī)工程學(xué)的研究對(duì)象主要是：在工業(yè)設(shè)計(jì)中與人體有關(guān)的問(wèn)題[3]。例如，人體形態(tài)特征參數(shù)、人的感知特性、人的反映特性以及人在勞動(dòng)中的心理活動(dòng)等。基于該學(xué)科的特點(diǎn)，其理論和方法可為設(shè)計(jì)中考慮“人的因素”提供人體尺度數(shù)據(jù)；可為設(shè)計(jì)中“機(jī)的功能”合理性提供科學(xué)依據(jù)；可為設(shè)計(jì)中考慮“環(huán)境因素”提供設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；可為“人-機(jī)-環(huán)境”系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供整體思路；可為貫徹“以人為本”的設(shè)計(jì)思想提供可行方法。因而工業(yè)與工程設(shè)計(jì)成為人機(jī)工程學(xué)主要應(yīng)用領(lǐng)域。在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中，該學(xué)科理論與方法貫穿與設(shè)計(jì)的全過(guò)程，逐步將設(shè)計(jì)水平提升到人們所最求的高度。

3產(chǎn)品造型中人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用的要點(diǎn)

在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中考慮人機(jī)工程學(xué)也就是考慮人與產(chǎn)品的交互方式、交互界面的設(shè)計(jì)，運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的基本原理分析產(chǎn)品中人的因素，從基本的生理要素、心理要素著手，并將人的因素的研究融入到產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的全過(guò)程中。

3.1生理要素應(yīng)用

人體尺寸是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本資料，通過(guò)人體測(cè)量可獲得人體的靜態(tài)尺寸和動(dòng)態(tài)尺寸。人體的靜態(tài)尺寸是結(jié)構(gòu)尺寸，而人體的動(dòng)態(tài)尺寸是功能尺寸，它包括操作者在工作姿態(tài)或某種操作狀態(tài)下的測(cè)量尺寸。動(dòng)態(tài)人體尺寸測(cè)量的重點(diǎn)是人在執(zhí)行某種動(dòng)作時(shí)的身體特征。動(dòng)態(tài)人體尺寸測(cè)量的特點(diǎn)是在任何一種人體活動(dòng)中，身體各部分協(xié)調(diào)而連貫的完成動(dòng)作指令[3]。但是對(duì)于大小不一的人體尺寸，其指令也有差異，設(shè)計(jì)不可能全部實(shí)現(xiàn)。根據(jù)尺寸的性質(zhì)，在同一個(gè)產(chǎn)品的各個(gè)部分，為了適應(yīng)不同的人體尺寸，滿(mǎn)足大部分的人體需求，必須參考不同的數(shù)據(jù)[2]。例如由PeterOpsvik設(shè)計(jì)的Balans凳，考慮到不同乘坐者年齡、坐姿。這款人體工程學(xué)椅子看上去似乎不穩(wěn)想小孩玩的木馬，但是坐上去卻不是如此。坐上去以后椅子會(huì)子安前傾一個(gè)角度，保證你的脊柱是一條直線，脖子自然伸直，想彎都彎不了，而且肌肉完全不受力不緊繃。

3.2心理因素應(yīng)用

根據(jù)用戶(hù)的感覺(jué)、知覺(jué)特性、認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)和出錯(cuò)情況進(jìn)行產(chǎn)品使用方式、操作界面的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)用戶(hù)的職業(yè)需要、行動(dòng)方式需要、認(rèn)知需要和操作需要，以減少用戶(hù)學(xué)習(xí)的時(shí)間，減少操作出錯(cuò)[3]。如：Nissan日產(chǎn)Pivo概念電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)，Pivo最特別的地方是革新式的360度車(chē)倉(cāng)旋轉(zhuǎn)功能及90度車(chē)輪旋轉(zhuǎn)功能，當(dāng)你駕駛Pivo時(shí)，從此不用再倒車(chē)入庫(kù)，只要將車(chē)頭做180度旋轉(zhuǎn)，即可正向開(kāi)車(chē)入庫(kù)。這一操作方式的設(shè)計(jì)，完全從用戶(hù)感知特性出發(fā)，做到輕松駕駛。

3.3產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)流程中人機(jī)工程學(xué)的并行應(yīng)用

傳統(tǒng)的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)采用階段性的流程進(jìn)行，各階段的工作按時(shí)間組織順序進(jìn)行。人機(jī)工程學(xué)被放在第一階段的概念設(shè)計(jì)中作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使用，這容易導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)及后期模具設(shè)計(jì)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不足數(shù)據(jù)不符的現(xiàn)象，造成設(shè)計(jì)的變更和制造成本的提高。本文認(rèn)為應(yīng)將人機(jī)工程學(xué)的使用作為一個(gè)系統(tǒng)、集成的過(guò)程，在產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的各個(gè)階段設(shè)計(jì)中同步進(jìn)行，相互協(xié)同。從全局優(yōu)化的角度出發(fā)，達(dá)到縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本的目的。

4結(jié)語(yǔ)

第3篇：產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)要點(diǎn)范文

Abstract： By using IDE technology innovation method integrated of industrial design（ID） and industrial engineering（IE）， this paper promotes the research and manufacturing capabilities of mining equipment in China， which is of reference significance for the development of large scale equipment in China.

關(guān)鍵詞： IDE；車(chē)載鉆機(jī)；技術(shù)創(chuàng)新；裝備制造

Key words： IDE；car rig；technology innovation；equipment manufacturing

中圖分類(lèi)號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）29-0024-03

0 引言

煤層氣車(chē)載鉆機(jī)作為一種新型鉆探機(jī)械，具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、搬遷與運(yùn)輸方便、現(xiàn)場(chǎng)就位準(zhǔn)確便捷、自動(dòng)化程度較高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、工作效率高等特點(diǎn)，且由于煤層氣車(chē)載鉆機(jī)既能完成交通運(yùn)輸任務(wù)，也能夠在施工環(huán)境較差、地質(zhì)條件復(fù)雜以及特殊地形地理環(huán)境中進(jìn)行施工，因此，特別適合地質(zhì)鉆探工程在邊遠(yuǎn)、分散地區(qū)單機(jī)作業(yè)，能夠滿(mǎn)足我國(guó)煤層氣開(kāi)采設(shè)備的需求[1]。但由于我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)起步較晚，地面抽采技術(shù)裝備相對(duì)落后，煤層氣車(chē)載鉆機(jī)處于初期試制、試用階段，鉆采設(shè)備主要依賴(lài)進(jìn)口，價(jià)格高昂，耗費(fèi)企業(yè)大量資金[2]。因此，創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種適用于我國(guó)特殊地質(zhì)及技術(shù)需求的煤層氣車(chē)載鉆機(jī)，可以為加快突破煤礦瓦斯治理與煤層氣開(kāi)采技術(shù)瓶頸提供裝備支持，也為煤層氣企業(yè)發(fā)展提供幫助。

為研究適用于我國(guó)的煤層氣車(chē)載鉆機(jī)，眾多科研工作者進(jìn)行了大量的研究。張斌等[4]研制一種用于車(chē)載鉆機(jī)二級(jí)井架的控制系統(tǒng)，以解決二級(jí)井架在立放時(shí)伸縮與承載模塊功能不穩(wěn)定等問(wèn)題；丁慶新等[5]通過(guò)對(duì)煤層氣車(chē)載鉆機(jī)頂驅(qū)的工作流程進(jìn)行研究，確定頂驅(qū)齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計(jì)變量，重新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)以?xún)?yōu)化頂驅(qū)減速器；宋瑞等對(duì)煤層氣車(chē)載鉆機(jī)絞車(chē)結(jié)構(gòu)、鉆臺(tái)模塊以及鉆機(jī)整體移動(dòng)裝置進(jìn)行改進(jìn)，提高了運(yùn)行效率并減少了運(yùn)行成本。分析上述學(xué)者的成果可知，現(xiàn)有對(duì)煤層氣車(chē)載鉆機(jī)的研究多是單一對(duì)鉆機(jī)的某一模塊進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)、重新設(shè)計(jì)，雖然也可提升車(chē)載鉆機(jī)的工作能力，但由于其他模塊缺乏相應(yīng)的配套升級(jí)，往往造成鉆機(jī)的整體協(xié)調(diào)性差、工藝不夠優(yōu)化、開(kāi)發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益不顯著，甚至優(yōu)化模塊也難以發(fā)揮應(yīng)有功能等問(wèn)題。究其原因，車(chē)載煤層氣鉆機(jī)的開(kāi)發(fā)較為復(fù)雜，優(yōu)化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程與選擇高效開(kāi)發(fā)方法是煤層氣車(chē)載鉆機(jī)快速研發(fā)成功的保障，需要以系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新模式作為支撐。

在現(xiàn)有的技術(shù)創(chuàng)新方法中，IDE技術(shù)創(chuàng)新方法是將ID作為一項(xiàng)具有創(chuàng)新目的流程活動(dòng)，視為綜合集成方法思維展現(xiàn)的載體，將IE作為系統(tǒng)方法論，利用其創(chuàng)新理論與技法對(duì)ID流程進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。利用IDE技術(shù)創(chuàng)新方法能從系統(tǒng)論角度對(duì)煤層氣鉆機(jī)進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)成本與效率、技術(shù)與管理的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而在創(chuàng)新理論與技法上對(duì)車(chē)載鉆機(jī)的工業(yè)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，使IE的具體理論與車(chē)載鉆機(jī)創(chuàng)新過(guò)程相結(jié)合進(jìn)而指導(dǎo)創(chuàng)新，對(duì)車(chē)載鉆機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新再設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)使用目的、技術(shù)與個(gè)性特色相融合，使原高能耗大功率車(chē)載鉆機(jī)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低的情況得到極大改善，市場(chǎng)應(yīng)用更加廣泛，前景大為提高。

1 IDE技術(shù)創(chuàng)新方法

隨著現(xiàn)代工程系統(tǒng)的不斷發(fā)展，企業(yè)越來(lái)越關(guān)注產(chǎn)品的制造環(huán)境和制造流程，積極推動(dòng)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型，創(chuàng)新生產(chǎn)機(jī)制，極大地提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用。同時(shí)，隨著現(xiàn)代制造理論與技術(shù)的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程要求也越來(lái)越高。生產(chǎn)企業(yè)在結(jié)合IE融合原理和ID技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用IE方法研究出了一種全新的技術(shù)創(chuàng)新方法，詳見(jiàn)圖1。

2 基于IDE技術(shù)創(chuàng)新方法的煤層氣車(chē)載鉆機(jī)研發(fā)模型

車(chē)載鉆機(jī)是系統(tǒng)功能高度集成、技術(shù)高度融合的體現(xiàn)，其模塊化、集成性、獨(dú)立性是對(duì)創(chuàng)新方法的挑戰(zhàn)。而將IDE技術(shù)創(chuàng)新方法應(yīng)用在車(chē)載鉆機(jī)研發(fā)過(guò)程中，其原理在設(shè)計(jì)流程與方法中得到體現(xiàn)：一方面從流程維完成市場(chǎng)調(diào)查、資料搜集與整理、產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)以及成本核算等內(nèi)容，綜合考慮車(chē)載鉆機(jī)的功能、結(jié)構(gòu)、材料、工藝、應(yīng)用環(huán)境等因素；另一方面立足于方法維系統(tǒng)從車(chē)載鉆機(jī)本身及其制造過(guò)程和整個(gè)生命周期考慮鉆機(jī)的環(huán)境特性，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)利用工業(yè)設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)車(chē)載鉆機(jī)功能、經(jīng)濟(jì)性、市場(chǎng)銷(xiāo)售等的最優(yōu)化，為車(chē)載鉆機(jī)的研發(fā)提供戰(zhàn)略研究。

結(jié)合IDE技術(shù)創(chuàng)新方法，煤層氣車(chē)載鉆機(jī)開(kāi)發(fā)以系統(tǒng)化創(chuàng)新理論為依據(jù)，將其從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到裝備成型的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行了分解，將各要素有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理的一體化。最終形成如圖2所示的煤層氣車(chē)載鉆機(jī)研發(fā)模型。

該研發(fā)模式將煤層氣車(chē)載鉆機(jī)的設(shè)計(jì)與制造有機(jī)結(jié)合起來(lái)，將開(kāi)放式創(chuàng)新的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮至最大化，從橫向和縱向兩個(gè)層面進(jìn)行制造，充分體現(xiàn)了創(chuàng)新的連續(xù)性、整體性和系統(tǒng)性。

3 實(shí)證研究

某煤層氣開(kāi)發(fā)單位近些年隨著工程服務(wù)范圍擴(kuò)展，需增加新的車(chē)載鉆機(jī)以滿(mǎn)足需求，但從國(guó)外購(gòu)置不僅要耗費(fèi)大量資金，而且在維修、保養(yǎng)等方面也存在極大不便，因此該公司決定自主研發(fā)符合公司鉆探需要的煤層氣車(chē)載鉆機(jī)。煤層氣車(chē)載鉆機(jī)作為大型工程設(shè)備，極其復(fù)雜，為更好更快地設(shè)計(jì)出車(chē)載鉆機(jī)，公司引入IDE技術(shù)創(chuàng)新方法，從流程維和方法維對(duì)車(chē)載鉆機(jī)進(jìn)行解構(gòu)與重構(gòu)，剖析重點(diǎn)，分清主次，設(shè)計(jì)出車(chē)載鉆機(jī)研發(fā)技術(shù)路線，如圖3所示。

3.1 車(chē)載鉆機(jī)需求發(fā)現(xiàn)分析

在需求分析階段，對(duì)車(chē)載鉆機(jī)的研究背景分析。需求分析既是車(chē)載鉆機(jī)設(shè)計(jì)成功的基礎(chǔ)，也是開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的最終要求。該階段：

①需要采用工業(yè)工程方法，對(duì)我國(guó)車(chē)載鉆機(jī)需求分析；

②需要利用規(guī)劃方法，對(duì)我國(guó)車(chē)載鉆機(jī)使用特點(diǎn)分析；

③需要綜合運(yùn)用評(píng)價(jià)方法，對(duì)國(guó)內(nèi)外車(chē)載鉆機(jī)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

3.2 車(chē)載鉆機(jī)功能結(jié)構(gòu)分析

在功能設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)展開(kāi)階段，需要在系統(tǒng)目標(biāo)引導(dǎo)下，利用“原始法則”對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行破組織分解，劃分為通用結(jié)構(gòu)和專(zhuān)有結(jié)構(gòu)，綜合考慮各組成部分的相互作用和系統(tǒng)整體的發(fā)展變化，將車(chē)載鉆機(jī)的主體結(jié)構(gòu)分解為動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等基本子系統(tǒng)，如圖4所示。

3.3 車(chē)載鉆機(jī)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程優(yōu)化分析

在工藝優(yōu)化過(guò)程中，企業(yè)以改進(jìn)生產(chǎn)流程和優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，加快技術(shù)創(chuàng)新，積極采用新材料、新工藝、新技術(shù)適應(yīng)了車(chē)載鉆井工藝生產(chǎn)的發(fā)展需要。

在材料替代過(guò)程的主要任務(wù)是在不影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)品外觀和功能的前提下，積極需求一種可替代性原料，使其符合現(xiàn)代生產(chǎn)的技術(shù)要求。該階段功能體現(xiàn)在：

通過(guò)工藝優(yōu)化及材料替代，可以完成在功能分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段留有的特殊結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵功能的設(shè)計(jì)，主要包括以下五個(gè)部分：

①車(chē)載鉆機(jī)動(dòng)力頭。在動(dòng)力頭的功率不變的前提下將所述馬達(dá)兩兩同軸相對(duì)裝配于減速箱的兩側(cè)，解決了現(xiàn)有的動(dòng)力頭的體積大、重量重的問(wèn)題。

②浮動(dòng)裝置。通過(guò)將浮動(dòng)連接頭和浮動(dòng)軸套分體設(shè)置，浮動(dòng)連接頭和浮動(dòng)軸套通過(guò)端面齒結(jié)構(gòu)和螺栓結(jié)構(gòu)連接在一起，減少了軸套內(nèi)花鍵的加工難度、增加了軸套內(nèi)花鍵的加工精度，也保證了傳遞扭矩的需要。

③伸縮支腿。將鎖止銷(xiāo)釘插裝于伸縮套筒機(jī)械鎖止孔和對(duì)應(yīng)的固定套筒機(jī)械鎖止孔中進(jìn)行機(jī)械鎖止，伸縮套筒在液壓缸和鎖止銷(xiāo)釘?shù)墓餐饔孟骆i止，即使液壓缸突然泄壓或失去作用，鎖止銷(xiāo)釘仍能保證伸縮支腿的安全性，進(jìn)而保證車(chē)架的穩(wěn)定性。

④混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)一種天然氣――柴油混燃發(fā)動(dòng)機(jī)，減少?gòu)U氣的排放，降低了鉆井成本，在油田或煤層氣開(kāi)采區(qū)域利用現(xiàn)成的天然氣以替代較難隨車(chē)運(yùn)輸?shù)牟裼停苋菀诐M(mǎn)足車(chē)載鉆機(jī)對(duì)燃料的需求。

⑤自泥漿軸。設(shè)計(jì)自泥漿軸模塊解決了無(wú)法隨時(shí)對(duì)泥漿軸注射油的問(wèn)題，避免了人力資源的不必要浪費(fèi)，也提高了效率，使操作人員的人身安全得到了保證。

4 結(jié)論

由于在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行創(chuàng)新再設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出的CTZ80D千米車(chē)載鉆機(jī)穩(wěn)定性強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不僅能夠應(yīng)用于煤層氣勘探開(kāi)發(fā)、大口徑瓦斯排放井的鉆設(shè)，還具有以下特殊功能：

①在礦山搶險(xiǎn)救援行動(dòng)中，通過(guò)快速鉆透作業(yè)，與被困人員建立聯(lián)系，提供生活用品，輸送氧氣，爭(zhēng)取搶救時(shí)間；

②在減災(zāi)救災(zāi)，特別是煤礦堵水工程中，由于其鉆孔直徑大、速度快，為早日治理水害、恢復(fù)生產(chǎn)，減少損失提供有效的手段；

③可以在野外無(wú)水無(wú)電的惡劣條件下、地表復(fù)雜的礦山工業(yè)區(qū)及河道卵石層以及特殊目的限制必須空氣鉆進(jìn)的地層工作。

從IDE技術(shù)創(chuàng)新方法在煤層氣車(chē)載鉆機(jī)研發(fā)過(guò)程的成功應(yīng)用中可知，與現(xiàn)有的其它技術(shù)創(chuàng)新方法相比，IDE技術(shù)創(chuàng)新方法在設(shè)計(jì)理念上準(zhǔn)確把握車(chē)載鉆機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的要點(diǎn)，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度研究，確定整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而區(qū)分模塊界面，實(shí)現(xiàn)裝備系統(tǒng)全面創(chuàng)新。同時(shí)，IDE技術(shù)創(chuàng)新方法成功應(yīng)用于車(chē)載鉆機(jī)的研發(fā)，表明該方法用于復(fù)雜產(chǎn)品研發(fā)制造的可行性，且更易于對(duì)大型裝備的技術(shù)路線進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，整合現(xiàn)有資源，因而對(duì)縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，加速技術(shù)進(jìn)化有巨大的提升作用，對(duì)其進(jìn)行廣泛推廣將會(huì)對(duì)我國(guó)裝備制造領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。

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