序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇淺談工程機械產(chǎn)品設(shè)計范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

淺談工程機械產(chǎn)品設(shè)計:環(huán)保節(jié)能工程機械產(chǎn)品設(shè)計與趨勢

摘要： 隨著國內(nèi)外各大中城市對城市環(huán)境保護(hù)的日益重視，對機動車輛尾氣排放用煙度、噪聲等指標(biāo)的限制愈來愈嚴(yán)格；特別是隨著裝載機等數(shù)量大的工程機械產(chǎn)品在市政建設(shè)中的使用量不斷加大以及人們?nèi)找嬖鰪姷沫h(huán)保意識，可以預(yù)見開發(fā)研制環(huán)保節(jié)能型產(chǎn)品是今后工程機械發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞：環(huán)保節(jié)能；工程機械；產(chǎn)品設(shè)計與趨勢

為保護(hù)人類十分寶貴且有限的資源，實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展，提高操作人員的安全性及工作舒適性，努力達(dá)到人、機和環(huán)境的親和，可以預(yù)見開發(fā)研制環(huán)保節(jié)能的綠色工程機械產(chǎn)品將是今后工程機械發(fā)展趨勢的主流。目前國際上對中國工程機械出口提出更高要求，首先保證售后服務(wù)及時到位，其次就是實施再制造。嚴(yán)酷的國際市場逼迫我們必須對工程機械產(chǎn)品實施全生命周期管理，對用戶實施保姆式的全程服務(wù)。因此，研制綠色工程機械產(chǎn)品以及實施產(chǎn)品再制造，是關(guān)乎企業(yè)生死存亡、穩(wěn)定發(fā)展的大事。

綠色工程機械產(chǎn)品符合可持續(xù)發(fā)展的要求，是社會進(jìn)步的標(biāo)志，也是科技發(fā)展的必然趨勢。實踐證明，誰起步早、實施快，誰就能把握產(chǎn)品研發(fā)的主動權(quán)。發(fā)展綠色工程機械產(chǎn)品必須使工程技術(shù)人員，特別是企業(yè)決策者，應(yīng)充分認(rèn)識到綠色設(shè)計的必要性和緊迫性。從發(fā)展的戰(zhàn)略角度看，綠色工程機械產(chǎn)品將會給企業(yè)及其產(chǎn)品樹立良好形象，并最終帶來不可估量的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

1、環(huán)保型材料的利用

1）盡量采用能再生利用的材料和資源

在各系統(tǒng)及部件設(shè)計中所選用的材料盡量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用過程中對環(huán)境無害的材料，特別是結(jié)構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結(jié)構(gòu)和無毒材料，提高工程機械材料的再生率。

2）長壽命、低能耗及減輕重量的設(shè)計原則

通常來說，延長產(chǎn)品壽命就等于減少了機械的生產(chǎn)量和降低其報廢量，降低產(chǎn)品能耗可減少對環(huán)境的污染，而減輕產(chǎn)品重量即可減少材料和資源的消耗。要從減少環(huán)境負(fù)荷的角度盡可以考慮各系列產(chǎn)品同類零部件的互換性和通用性。為此應(yīng)在保持主機各項性能參數(shù)前提下，盡量減少主機和附屬作業(yè)裝置或機具的體積和重量，提高動力傳動系統(tǒng)零部件的強度和耐久性能，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的輕量化和高效率。

3）盡量采用低環(huán)境負(fù)荷材料

工程機械零部件設(shè)計中應(yīng)盡可能不使用氟利昂（空調(diào)）、含氯橡膠、樹脂及石棉等有害材料。如裝載機駕駛室和內(nèi)飾上使用難以自然分解且對環(huán)境有害的工程塑料及其它一些非金屬材料都加重了資源浪費和環(huán)境污染；在儀表、散熱器及蓄能電池等采購生產(chǎn)中，應(yīng)盡可能減少或替代鉛的使用量。因此在主機設(shè)計中一些附屬零部件選用新型環(huán)保型材料很重要。

4）廢棄零部件處理的污染最小化及綜合成本最優(yōu)化

工程機械產(chǎn)品在設(shè)計初始階段就要考慮報廢件處理簡單、費用低和污染小，零部件要解體方便、破碎容易，能焚燒處理或可作為燃料回收。

2、環(huán)保型工程機械產(chǎn)品設(shè)計

1）選用低公害發(fā)動機

發(fā)動機是工程機械所有系統(tǒng)中對環(huán)境影響最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環(huán)保型水冷增壓柴油機能大大降低對環(huán)境的負(fù)荷。目前歐美發(fā)達(dá)國家正在通過采用一系列新的技術(shù)手段、措施或應(yīng)用新型的環(huán)保燃料來進(jìn)一步降低排放、噪聲等，努力適應(yīng)第三次排放法規(guī)要求。

2）降低整機振動與噪聲

減振與降噪應(yīng)該是產(chǎn)品設(shè)計中最需關(guān)注的焦點問題。例如在裝載機設(shè)計中，動力裝置采用雙向減振懸掛系統(tǒng)就能克服整機動力傳動系統(tǒng)與車架之間的共振、噪聲及對動力系統(tǒng)的疲勞破壞；后橋設(shè)計成中心擺動結(jié)構(gòu)能使后橋擺動中心與動力輸入中心重合，很好地減少附加力矩對傳動系統(tǒng)不停沖擊所產(chǎn)生的振動與噪音，避免在崎嶇不平道路上整機各部件相互沖擊所產(chǎn)生的噪聲。除選擇低噪聲的發(fā)動機外，主機的結(jié)構(gòu)布置或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計也可以進(jìn)行某些針對性的改進(jìn)。如冷卻風(fēng)扇可不再由發(fā)動機直接驅(qū)動，而可單獨由液壓馬達(dá)帶動，這便于將風(fēng)扇與發(fā)動機隔開并將整個發(fā)動機密封起來，從而使噪聲不能通過風(fēng)扇出風(fēng)口傳到外部，降低噪聲對環(huán)境的影響；通過優(yōu)化液壓管路排列來降低液壓油泵振動、閥節(jié)流和油管振動產(chǎn)生的噪聲；可在機罩等覆蓋件處設(shè)計粘貼吸音隔音材料；可設(shè)計全密封整體式駕駛室，密封減震，隔音降噪，真正體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計宗旨。

3）液壓系統(tǒng)的清潔和防滲漏

保持傳動液壓油的清潔度對工程機械的液壓傳動非常重要，因此精心設(shè)計工程機械液壓系統(tǒng)（如采用高效高精度過濾裝置）十分必要，這樣就可去除油液中微塵垃圾、機械磨損物等雜質(zhì)，減少液壓元件故障與磨損、延長常用液壓元件的使用壽命，降低液壓油的更換頻率；同時可有效避免液壓油在工作中溫度升得過高過快，延長換油間隔時間，減少對周邊作業(yè)環(huán)境的污染。另外通過采用增壓液壓油箱，可改善泵的吸油效果從而延長其使用壽命，并且能很好地防止外界灰塵和水分進(jìn)入油箱，提高整個液壓系統(tǒng)的清潔度。液壓系統(tǒng)的滲漏對周圍環(huán)境的污染是目前部分工程機械產(chǎn)品中普遍存在的，液壓管路采用耐腐蝕、防老化、具備優(yōu)良密封性能的進(jìn)口優(yōu)質(zhì)膠管很有必要；為了減少損壞軟管的廢棄量，設(shè)計時應(yīng)在可能的條件下盡量使用硬管；對設(shè)計過程中只能采用軟管并且容易破裂時油液流出而污染環(huán)境。

4）系統(tǒng)高效節(jié)能的設(shè)計

工程機械的高效節(jié)能也是環(huán)境保護(hù)的重要一環(huán)，減少能源消耗即意味著減少對環(huán)境的污染。故選用電控高性能長壽命節(jié)能型發(fā)動機是研制環(huán)保型機械最基本的一環(huán)；另外在設(shè)計時采用雙泵分合流技術(shù)、液壓負(fù)荷傳感技術(shù)、靜液驅(qū)動技術(shù)等都可達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3、工程機械產(chǎn)品人性化的設(shè)計

1）環(huán)保安全關(guān)懷型駕駛室的設(shè)計

如采用防紫外線輻射玻璃的全密封整體式、經(jīng)減震降噪處理的“安全環(huán)保型”駕駛室，室內(nèi)配置無氟環(huán)保型冷暖空調(diào)，并設(shè)計FOPS及POPS駕駛室以確保駕駛員的安全；充分運用人機工程學(xué)設(shè)計原理，如司機座椅可全方位調(diào)節(jié)、功能集成的單操縱手柄、可調(diào)式轉(zhuǎn)向驅(qū)動器、全自動換擋裝置、電子監(jiān)控與故障自診斷系統(tǒng)，再輔以合理美觀的顏色搭配，可大大改善司機的工作環(huán)境，緩解疲勞，提高作業(yè)效率。

2）自動加脂裝置或集中潤滑系統(tǒng)的配置

傳統(tǒng)的手動加注潤滑脂費時費力，而且通常有多余的油液溢出來污染周邊環(huán)境。因此研制環(huán)保型工程機械就能自動定時加注潤滑脂的設(shè)備，如集中潤滑系統(tǒng)就能自動定時給各鉸銷加注黃油，其加油量經(jīng)過仔細(xì)計算后設(shè)定，可很好地保證各銷軸得到足夠的潤滑而又沒有多余的油溢出，既環(huán)保又方便。另外對于小型機械，鑒于降低設(shè)計成本，可采用密封的銷軸或使用新型材料的特殊軸套、或設(shè)計二級防塵結(jié)構(gòu)等防止外部異物的進(jìn)入和內(nèi)部油脂的排出，從而延長加注潤滑油的間隔，減少對環(huán)境的污染。

3）外觀美學(xué)設(shè)計

傳統(tǒng)的工程機械產(chǎn)品一直是外形粗放、笨重的形象，環(huán)保型產(chǎn)品更應(yīng)注重外觀美學(xué)和車身的流線型設(shè)計，達(dá)到機器的環(huán)境的諧和，給人以視覺上的美感。如發(fā)動機機罩就可進(jìn)行造型別致美觀的流線型設(shè)計，整機的標(biāo)識標(biāo)牌應(yīng)精心布置、設(shè)計，良好地體現(xiàn)環(huán)保特色。

4）人性化設(shè)計

工程機械控制技術(shù)的電子化代表了當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展趨勢，采用微機控制技術(shù)，實現(xiàn)了各種工況下自動判斷、挖掘機器發(fā)動機的功率輸出，達(dá)到發(fā)動機的最佳功率匹配，減少發(fā)動機的燃油消耗，并自動診斷機器狀態(tài)，使機器使始終能保持良好狀態(tài)，因此控制和操縱的人性化能大大提高作業(yè)的安全性和舒適性。

5）系統(tǒng)可靠性設(shè)計

盡量運用高可靠性的成熟技術(shù)和借用經(jīng)市場考驗后的成熟系列零部件可延長各關(guān)鍵系統(tǒng)或零件的使用壽命，減少更換次數(shù)。例如降低制動元件的更換頻率就相當(dāng)于減輕了對周圍環(huán)境的破壞與污染。

淺談工程機械產(chǎn)品設(shè)計:解析現(xiàn)代設(shè)計方法在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國機械行業(yè)在發(fā)展過程中面臨著新的挑戰(zhàn)。現(xiàn)代設(shè)計方法在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用，改變了以往工程機械產(chǎn)品在設(shè)計這一環(huán)節(jié)中老套模式，使工程機械產(chǎn)品的設(shè)計更加的新穎，能夠滿足工程機械市場中對于產(chǎn)品設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)與要求，對于工程機械產(chǎn)品的設(shè)計與發(fā)展有著非常重要的作用。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代設(shè)計方法；工程機械產(chǎn)品；設(shè)計；應(yīng)用

工程機械產(chǎn)品的設(shè)計，是工程機械產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)。工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的傳統(tǒng)設(shè)計方法，已經(jīng)無法滿足工程機械在發(fā)展中的需求，不能適應(yīng)工程機械市場的變化，現(xiàn)代設(shè)計方法在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用，有效的解決了傳統(tǒng)設(shè)計方法應(yīng)用于工程機械產(chǎn)品設(shè)計中存在的問題，提高了工程機械產(chǎn)品設(shè)計的水平與質(zhì)量。

1.現(xiàn)代設(shè)計方法的概述

隨著我國科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，計算機技術(shù)在我國各個行業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，現(xiàn)代設(shè)計方法這一門新興的學(xué)科應(yīng)用而生，它是一個決策、尋優(yōu)、綜合的過程，以對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計為總的方向，主要的內(nèi)容有：虛擬設(shè)計、相似性設(shè)計、三次設(shè)計、反求工程設(shè)計、價值工程、疲勞設(shè)計、人機工程、人工神經(jīng)元計算方法、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計、計算機輔助設(shè)計、動態(tài)仿真設(shè)計、有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、模塊設(shè)計、可靠性設(shè)計等。工程機械產(chǎn)品在設(shè)計過程中應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法的時候，通常都是利用計算機進(jìn)行相關(guān)設(shè)計中的計算、分析以及決策。

現(xiàn)代設(shè)計方法具有以下幾個特點：

1、現(xiàn)代設(shè)計方法在設(shè)計理論中進(jìn)行了延伸，設(shè)計思維的出現(xiàn)了變化，設(shè)計的范疇也得到了有效的擴(kuò)展。

2、現(xiàn)代設(shè)計方法中，綜合了多元化的設(shè)計理論、設(shè)計方法、設(shè)計技術(shù)。

3、現(xiàn)代設(shè)計方法中，設(shè)計手段逐漸的虛擬化、并行化、計算機化、自動化、精確化、智能化。

2.現(xiàn)代設(shè)計方法在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用步驟

工程機械產(chǎn)品在設(shè)計過程中，對于現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用，必須經(jīng)過幾個的階段，以下幾個階段是現(xiàn)代設(shè)計方法在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用步驟。

1、三維實體造型

工程機械產(chǎn)品設(shè)計中，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法完成全部階段的前期，必須要完成工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的原方案，這樣能夠有效的確定工程機械產(chǎn)品中所有零部件的結(jié)構(gòu)與形狀。在這一基礎(chǔ)之上，利用三維實體造型軟件對工程機械產(chǎn)品中零件的三維模型進(jìn)行構(gòu)建，構(gòu)建出來的零件三維模型能夠有效的將設(shè)計人員的思想展現(xiàn)出來，還要對工程機械產(chǎn)品采取針對性的力學(xué)實驗研究，對工程機械產(chǎn)品中每一個零件的所具備的力學(xué)特性進(jìn)行確定。

2、有限元結(jié)構(gòu)分析

工程機械產(chǎn)品的三維實體造型構(gòu)建好之后，要對工程機械產(chǎn)品中每一個零部件的應(yīng)變性能與動態(tài)性能進(jìn)行分析，如果分析出來的結(jié)果無法滿足相關(guān)規(guī)定中對于零部件的標(biāo)準(zhǔn)與要求，就必須修改零部件的三維實體造型。工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的有限元結(jié)構(gòu)分析這一階段，主要的作用就是提升工程機械產(chǎn)品在設(shè)計過程中的精確度，防止工程機械產(chǎn)量的設(shè)計出現(xiàn)問題。

3、優(yōu)化設(shè)計

在對同一類型的工程機械產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，可以采取很多種設(shè)計方案對工程機械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計，不同的設(shè)計方案在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中資源消耗的程度也不相同，所以必須對工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，選擇最合理的設(shè)計方案，節(jié)省工程機械產(chǎn)品在設(shè)計中所花費的時間與資金成本，同時確保優(yōu)良的設(shè)計效果。

4、動態(tài)仿真設(shè)計

在工程機械產(chǎn)品的設(shè)計中，一直使用動態(tài)設(shè)計或者是靜態(tài)設(shè)計，都會在一定程度上增大工程機械產(chǎn)品設(shè)計實驗的風(fēng)險，這一形勢下的設(shè)計成本也相對的比較高。動態(tài)仿真設(shè)計利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對工程機械產(chǎn)品中的結(jié)構(gòu)在各種情況下所能夠承受的負(fù)載，隨著時間變化而變化的這一種情況進(jìn)行模擬，還對工程機械產(chǎn)品中的位移、速度等一系列事項，采取幅域、時域的統(tǒng)計分析方式。所以，工程機械產(chǎn)品在設(shè)計過程中，對于動態(tài)仿真設(shè)計的應(yīng)用非常重要。

5、零部件的詳細(xì)設(shè)計

工程機械產(chǎn)品設(shè)計在經(jīng)過上述四個階段之后，工程機械產(chǎn)品的三維實體模型已經(jīng)基本上完成了，下一個階段的主要工作就是利用已經(jīng)完成的三維實體模型，對其進(jìn)行二維工程圖設(shè)計，然后完成工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的整體設(shè)計圖。工程機械產(chǎn)品中的每一個零部件都非常的重要，任何一個零部件在設(shè)計環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問題，都會導(dǎo)致工程機械產(chǎn)品出現(xiàn)相應(yīng)的問題，所以在完成三維實體模型之后還要對工程機械產(chǎn)品中的零部件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計，確保每一個零部件的設(shè)計質(zhì)量，這對于工程機械產(chǎn)品的運用有著十分重要的作用。

3.現(xiàn)代設(shè)計方法在工程機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度進(jìn)行設(shè)計時的應(yīng)用

1、強度的計算

以某一個工程機械車架為例子，車架中的鋼板材料為9Cr最佳，許用應(yīng)力為180MPa，車架材料所能承受的負(fù)載極限是340MPa，安全系數(shù)則為1.9，在這一條件之下，計算截面如圖1所示。

然后進(jìn)行應(yīng)力的計算，計算出來的結(jié)果，如表1所示。

根據(jù)表一中的信息數(shù)據(jù)，可以推斷出工程機械車架中的架高應(yīng)力區(qū)，處于I-I、II-II、III-III這三個位置的截面處，但是一些主要荷載力都作用于這三個位置的截面處，這就造成I-I、II-II、III-III截面處發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，導(dǎo)致這三個位置的截面處存在的應(yīng)力最高，三個截面處的強度卻降低了。由此可知，選擇的工程機械材料中的許用應(yīng)力值要高于最高截面處的應(yīng)力，所以應(yīng)該加強工程機械車架中外側(cè)的板鉸，對于車架其他部位硬度的設(shè)計，應(yīng)該適當(dāng)?shù)臑檩^低。

結(jié)語：

現(xiàn)代設(shè)計方法在工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的有效應(yīng)用，有利于工程機械產(chǎn)品在設(shè)計過程中保持精確性、安全性、穩(wěn)定性，解決了傳統(tǒng)設(shè)計方法在工程機械產(chǎn)品設(shè)計的應(yīng)用中存在的一些問題，對于工程機械產(chǎn)品的設(shè)計有著十分重要的意義。

淺談工程機械產(chǎn)品設(shè)計:工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的節(jié)能與環(huán)保

[摘 要]隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)力度的不斷加大，工程機械種類和數(shù)量不斷增加，工程機械所消耗的資源和排出的污染物對環(huán)境的影響越來越大，從源頭入手，高效地利用資源、能源，保護(hù)環(huán)境是我國社會發(fā)展對機械工業(yè)的必然要求。本文首先分析了我國工程機械產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保設(shè)計的現(xiàn)狀，然后詳細(xì)闡述了工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的節(jié)能與環(huán)保要點。

[關(guān)鍵詞]工程機械；節(jié)能；環(huán)保；環(huán)保型材料；發(fā)動機

一、我國工程機械產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保設(shè)計的現(xiàn)狀

我國工程機械經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，已在世界工程機械市場占有一席之地，涌現(xiàn)出三一重工、徐工、柳工等一些知名的企業(yè)。但是我國節(jié)能環(huán)保型工程機械起步較晚，還缺乏相應(yīng)的技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)環(huán)境、安全、人機等方面的指標(biāo)過低，阻礙了我國綠色工程機械的發(fā)展。例如國產(chǎn)機械噪聲大、尾氣排放不達(dá)標(biāo)的情況一直沒有得到較好地解決。隨著工程機械種類和數(shù)量的不斷增加，大量工程機械所消耗的資源、排放的污染物以及施工中產(chǎn)生的噪聲、粉塵等對環(huán)境產(chǎn)生了巨大的負(fù)荷。

再者，國內(nèi)極少有企業(yè)能夠生產(chǎn)出各種具有節(jié)能效果的多路閥和液壓泵，難以實現(xiàn)液壓泵與發(fā)動機的功率匹配。因此，我國的中高端工程機械產(chǎn)品的液壓元件基本選用進(jìn)口產(chǎn)品。此外，對于中型以上的工程機械產(chǎn)品，國產(chǎn)的柴油機的綜合性能指標(biāo)滿足不了要求，且要比國外的扭矩儲備低、可靠性差。由此可見，“兩低一高”―――低油耗、低排放和高可靠性已是當(dāng)今國內(nèi)工程機械發(fā)展的重點攻關(guān)內(nèi)容。

二、工程機械產(chǎn)品設(shè)計中的節(jié)能與環(huán)保

（一）環(huán)保型材料的應(yīng)用

1、盡量采用能再生利用的材料和資源

在各系統(tǒng)及部件設(shè)計中所選用的材料盡量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用過程中對環(huán)境無害的材料，特別是結(jié)構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結(jié)構(gòu)和無毒材料，提高工程機械材料的再生率。

2、長壽命、低能耗及減輕重量的設(shè)計原則

通常來說，延長產(chǎn)品壽命就等于減少了機械的生產(chǎn)量和降低其報廢量，降低產(chǎn)品能耗可減少對環(huán)境的污染，而減輕產(chǎn)品重量即可減少材料和資源的消耗。要從減少環(huán)境負(fù)荷的角度盡可以考慮各系列產(chǎn)品同類零部件的互換性和通用性。為此應(yīng)在保持主機各項性能參數(shù)前提下，盡量減少主機和附屬作業(yè)裝置或機具的體積和重量，提高動力傳動系統(tǒng)零部件的強度和耐久性能，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的輕量化和高效率。

3、盡量采用低環(huán)境負(fù)荷材料和廢棄零部件處理

工程機械零部件設(shè)計中應(yīng)盡可能不使用氟利昂（空調(diào)）、含氯橡膠、樹脂及石棉等有害材料。如裝載機駕駛室和內(nèi)飾上使用難以自然分解且對環(huán)境有害的工程塑料及其它一些非金屬材料都加重了資源浪費和環(huán)境污染；在儀表、散熱器及蓄能電池等采購生產(chǎn)中，應(yīng)盡可能減少或替代鉛的使用量。因此在主機設(shè)計中一些附屬零部件選用新型環(huán)保型材料很重要。工程機械產(chǎn)品在設(shè)計初始階段就要考慮報廢件處理簡單、費用低和污染小，零部件要解體方便、破碎容易，能焚燒處理或可作為燃料回收。

（二）選用低公害發(fā)動機

發(fā)動機是工程機械所有系統(tǒng)中對環(huán)境影響最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環(huán)保型水冷增壓柴油機能大大降低對環(huán)境的負(fù)荷。

1、選用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環(huán)保型水冷增壓柴油機，能大大降低對環(huán)境的負(fù)荷。

2、選擇具有高壓共軌噴油系統(tǒng)的發(fā)動機。發(fā)動機工作中噴油系統(tǒng)響應(yīng)靈敏，噴油量精度較高，噴射壓力的提高（目前應(yīng)用160兆帕，可達(dá)180兆帕），改善了霧化效果，使燃油與空氣充分混合，使燃油得到充分燃燒。不僅節(jié)省燃油，還可大大降低有害氣體的排放，降低了噪音，節(jié)能減排效果較好。

3、盡可能選擇具有廢氣再循環(huán)技術(shù)（EGR）的發(fā)動機。在進(jìn)氣處理技術(shù)中，它是最有環(huán)保前景的技術(shù)，該技術(shù)是通過將部分冷卻后的發(fā)動機廢氣，由電子EGR閥系統(tǒng)控制流量，再次送回燃燒室中燃燒，有效減少有害氣體的排放。

（三）降低整機振動與噪聲

減振與降噪應(yīng)該是產(chǎn)品設(shè)計中最需關(guān)注的焦點問題。除選擇低噪聲的發(fā)動機外，主機的結(jié)構(gòu)布置或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計也可以進(jìn)行某些針對性的改進(jìn)。如冷卻風(fēng)扇可不再由發(fā)動機直接驅(qū)動，而可單獨由液壓馬達(dá)帶動，這便于將風(fēng)扇與發(fā)動機隔開并將整個發(fā)動機密封起來，從而使噪聲不能通過風(fēng)扇出風(fēng)口傳到外部，降低噪聲對環(huán)境的影響；通過優(yōu)化液壓管路排列來降低液壓油泵振動、閥節(jié)流和油管振動產(chǎn)生的噪聲；可在機罩等覆蓋件處設(shè)計粘貼吸音隔音材料；可設(shè)計全密封整體式駕駛室，密封減震，隔音降噪，真正體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計宗旨。

（四）液壓系統(tǒng)的設(shè)計

液壓系統(tǒng)的清潔和防滲漏與系統(tǒng)高效節(jié)能的設(shè)計，保持傳動液壓油的清潔度對工程機械的液壓傳動非常重要，因此精心設(shè)計工程機械液壓系統(tǒng)（如采用高效高精度過濾裝置）十分必要，這樣就可去除油液中微塵垃圾、機械磨損物等雜質(zhì)，減少液壓元件故障與磨損、延長常用液壓元件的使用壽命，降低液壓油的更換頻率；同時可有效避免液壓油在工作中溫度升得過高過快，延長換油間隔時間，減少對周邊作業(yè)環(huán)境的污染。

另外通過采用增壓液壓油箱，可改善泵的吸油效果從而延長其使用壽命，并且能很好地防止外界灰塵和水分進(jìn)入油箱，提高整個液壓系統(tǒng)的清潔度。液壓系統(tǒng)的滲漏對周圍環(huán)境的污染是目前部分工程機械產(chǎn)品中普遍存在的，液壓管路采用耐腐蝕、防老化、具備優(yōu)良密封性能的進(jìn)口優(yōu)質(zhì)膠管很有必要；為了減少損壞軟管的廢棄量，設(shè)計時應(yīng)在可能的條件下盡量使用硬管；對設(shè)計過程中只能采用軟管并且容易破裂時油液流出而污染環(huán)境。

（五）采用新型傳動裝置

采用先進(jìn)的成套化、信息化技術(shù)，將其安裝在裝載機上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳動系統(tǒng)，在完成相同作業(yè)量時，可減少油耗20，提高生產(chǎn)率40，減少發(fā)動機有害污染物的排放，而且操作舒適、可靠性高、使用壽命長。該系統(tǒng)節(jié)能降耗的關(guān)鍵技術(shù)之一是智能化控制模 塊，它能根據(jù)液力變矩器的工況控制變速箱，進(jìn)而控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機始終處于經(jīng)濟(jì)、節(jié)油的高效區(qū)內(nèi)，從而達(dá)到有效地利用發(fā)動機功率，在確保液力變矩器輸出功率的前提下節(jié)油。

（六）改進(jìn)熱管理系統(tǒng)

1、減輕部件重量

采用質(zhì)優(yōu)輕型的水箱、風(fēng)扇、水泵等部件代替?zhèn)鹘y(tǒng)部件以減輕部件重量，從而減輕整機重量，有利于節(jié)油。如美國 R idge 國家實驗室開發(fā)出一種熱導(dǎo)率達(dá) 40W/（m?K ）、比鋁泡沫高10 倍的石墨泡沫材料，用該材料制成的散熱器，傳熱性能優(yōu)良。用該材料制成的尺寸為22.9 ×17.78 ×15.27cm 的散熱器，與傳統(tǒng)的 68.6×48.3 ×7.6cm 的散熱器散熱量相當(dāng)，從而減少了散熱器的體積和重量。

2、精準(zhǔn)控制

挖掘機、裝載機等工程機械工作油的油溫在30～60℃的范圍內(nèi)比較合適，傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)的風(fēng)扇都是恒速運轉(zhuǎn)，無法精準(zhǔn)控制轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)溫，因此必須使用智能化控制元件調(diào)控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，減少能耗。卡特彼勒公司的H系列裝載機和D系列挖掘機配置了電子控制的液壓驅(qū)動變速風(fēng)扇，能按照發(fā)動機冷卻需要自動改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，節(jié)約輸入動力。另外用電子式節(jié)溫器取代傳統(tǒng)節(jié)溫器可以精準(zhǔn)控制發(fā)動機的運行水溫。

淺談工程機械產(chǎn)品設(shè)計:互聯(lián)網(wǎng)時代下的工程機械車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)運營體系建設(shè)

摘 要：文中介紹了工程機械車聯(lián)網(wǎng)在互聯(lián)網(wǎng)時代下的發(fā)展路線及趨勢，重點針對產(chǎn)品設(shè)計和運營體系進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對其技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析，為車聯(lián)網(wǎng)在工程機械行業(yè)的發(fā)展提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；工程機械；車聯(lián)網(wǎng)；產(chǎn)品設(shè)計；運營體系

0 引 言

這是一個什么時代？這是一個互聯(lián)網(wǎng)時代。

這個時代要求我們必須按照互聯(lián)網(wǎng)時代的思維去思考和生活，按照互聯(lián)網(wǎng)時代的要求和標(biāo)準(zhǔn)去開展產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)運營體系建設(shè)。

車聯(lián)網(wǎng)（Telematics）作為近幾年非常熱門的技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程機械行業(yè)中，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，目前已經(jīng)非常成熟，其主要原理是通過具有環(huán)境感知能力的各類終端和GPS獲取車輛各類數(shù)據(jù)，包括傳感信號、位置信息和工況數(shù)據(jù)等，通過通信技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分發(fā)、解析和存儲，應(yīng)用主要包括構(gòu)建信息管控平臺、設(shè)備監(jiān)控平臺等。

但隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，工程機械車聯(lián)網(wǎng)正經(jīng)歷一個從粗放到精益、從傳統(tǒng)到現(xiàn)代的過程，以互聯(lián)網(wǎng)為主的一整套信息技術(shù)（包括互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等），在經(jīng)濟(jì)、社會、生活等環(huán)節(jié)中擴(kuò)散、應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的產(chǎn)品是滿足互聯(lián)網(wǎng)用戶需求和欲望的無形載體，是滿足用戶需求而創(chuàng)建的用于運營的功能及服務(wù)，是產(chǎn)品功能與服務(wù)的集成。互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，要求工程機械車聯(lián)網(wǎng)必須按照互聯(lián)網(wǎng)思維去打造產(chǎn)品，按照互聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)則去研發(fā)和運營產(chǎn)品，因此，工程機械車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)、運營必須突破原有思維，不拘泥于以往的模式，重新構(gòu)建思維體系，打造時代的產(chǎn)品，構(gòu)建時代的研發(fā)運營體系，才能保證其一直佇立在時代前沿，不被淘汰。

本文正是基于此，結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)時代的產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)運營的特點，希望對工程機械車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展有所裨益。互聯(lián)網(wǎng)時代的車聯(lián)網(wǎng)總體示意圖如圖1所示。

1 工程機械車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈產(chǎn)品設(shè)計

1.1 總體介紹

工程機械車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品設(shè)計遵循互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃設(shè)計原則，提供包括軟件、硬件產(chǎn)品的設(shè)計，結(jié)合傳感器、GPS、數(shù)據(jù)中心、云平臺、Docker等技術(shù)，倡導(dǎo)平臺產(chǎn)品的平臺化、微服務(wù)化，為不同層次、不同領(lǐng)域的客戶提供PaaS/Saas產(chǎn)品，基于Web、iOS、Android等平臺的移動式產(chǎn)品，以及定制和非定制化的車載終端、硬件設(shè)備和大數(shù)據(jù)應(yīng)用等服務(wù)，致力于打造工程機械行業(yè)車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。

工程機械車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈的產(chǎn)品設(shè)計，按照環(huán)狀結(jié)構(gòu)，由外而內(nèi)層層深化，由內(nèi)而外層層開放，層與層之間相互依賴，互為支撐和擴(kuò)展，每一層均可為特定用戶提供核心產(chǎn)品，既自成體系又具有高內(nèi)聚低耦合特性，保證了每層核心功能的獨立性和不可替代性，也為產(chǎn)品的打造提供了真實有效的體系支撐。工程機械車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈示意圖如圖2所示。

1.2 數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心作為整個車聯(lián)網(wǎng)體系的核心架構(gòu)，既針對底層進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析、優(yōu)化和存儲，又為各數(shù)據(jù)層提供快速有效的實時支撐。數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)關(guān)平臺架構(gòu)如圖3所示。

數(shù)據(jù)中心采用云計算平臺、分布式架構(gòu)和模塊化設(shè)計，具有可配置性、擴(kuò)展性、兼容性和持續(xù)升級能力，能夠適應(yīng)用戶規(guī)模性增長、新應(yīng)用配置和新業(yè)務(wù)需求的不斷變化。

該架構(gòu)的技術(shù)優(yōu)勢是系統(tǒng)平臺將數(shù)據(jù)處理和業(yè)務(wù)處理做了分離，數(shù)據(jù)的處理放在了PaaS層，業(yè)務(wù)的處理放在了SaaS層，此架構(gòu)的設(shè)計充分保證了數(shù)據(jù)安全，提高了平臺的可靠性和穩(wěn)定性，降低了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)/定制成本，多級負(fù)載均衡的體系提高了平臺海量數(shù)據(jù)處理的能力和可伸縮性。

圖4介紹了最新的基于Mongo+Hadoop技術(shù)的數(shù)據(jù)湖，即剛才提到的數(shù)據(jù)池應(yīng)用的數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案。

1.3 Docker+微服務(wù)化

用Docker+微服務(wù)化做為架設(shè)本層生態(tài)圈的主要技術(shù)，其主要目的是為真正的互聯(lián)網(wǎng)化的服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐接口，不論以何種形式實現(xiàn)（接口、API、PaaS、SaaS化等）。

本層的目的是利用數(shù)據(jù)中心各種類型的數(shù)據(jù)為上層提供透明式服務(wù)，既要求上層調(diào)用方便、快速、有效，又要求具備平臺可移植性、快速響應(yīng)、容器化以及交互公正、明確、無疑，Docker+微服務(wù)化的設(shè)計是最合適的。

首先，Docker已經(jīng)為企業(yè)和開發(fā)者提供了極大地便利。例如，降低系統(tǒng)部署復(fù)雜度，使系統(tǒng)維護(hù)更加容易，減少不必要的系統(tǒng)開銷，加快企業(yè)對業(yè)務(wù)的反應(yīng)速度。

其次，微服務(wù)是一種架構(gòu)類型，屬于輕量級的面向服務(wù)體系架構(gòu)，這些服務(wù)都專注于嚴(yán)格執(zhí)行同一件事并把它做好，在產(chǎn)品設(shè)計中，可以將底層功能設(shè)計成由單個微服務(wù)來實現(xiàn)。每個微服務(wù)都有單獨的運行線程，并且可以獨立于其他微服務(wù)進(jìn)行部署。同樣每個微服務(wù)都有自己的專用數(shù)據(jù)庫，盡管每個微服務(wù)都會與其他微服務(wù)協(xié)作與溝通。分布式微服務(wù)設(shè)計模式如圖5所示。

Docker的設(shè)計和應(yīng)用可依托分布式開源管理框架進(jìn)行設(shè)計，包括kubernetes、Mesos、OpenStack等。目前行業(yè)主流的Docker云平臺大部分都是基于開源平臺進(jìn)行的二次開發(fā)。

此外，使用微服務(wù)作為主要架構(gòu)類型的系統(tǒng)是一個擁有大量協(xié)調(diào)微服務(wù)的分布式系統(tǒng)，每個微服務(wù)分管自己的進(jìn)程。由于微服務(wù)之間緊密協(xié)作，每個微服務(wù)只提供拼圖的一小塊，而系統(tǒng)作為完整的作品存在。協(xié)作時，各服務(wù)彼此通過一個不綁定具體平臺的輕量級媒介進(jìn)行溝通。

1.4 客戶化應(yīng)用

在數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，對于已經(jīng)完成微服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)來說，下一步的工作就是盡可能的開展客戶化應(yīng)用，針對不同的領(lǐng)域、對象、種類、范圍進(jìn)行產(chǎn)品功能設(shè)計，但針對不同的應(yīng)用對象不應(yīng)該打造同質(zhì)化的產(chǎn)品，要有針對性的設(shè)計和開發(fā)。客戶化應(yīng)用結(jié)構(gòu)展示如圖6所示。

客戶化應(yīng)用平臺按照服務(wù)對象類型的不同，將整個系統(tǒng)劃分為主機廠應(yīng)用服務(wù)平臺、大客戶應(yīng)用服務(wù)平臺以及真正的互聯(lián)網(wǎng)移動客戶端。

1.4.1 主機廠應(yīng)用服務(wù)平臺

基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建立，為主機廠的科研機構(gòu)和營銷機構(gòu)提供車輛生產(chǎn)過程、運輸、銷售、使用等全生命周期的實時跟蹤監(jiān)控和數(shù)據(jù)統(tǒng)計。包括位置監(jiān)控、軌跡回放、工況參數(shù)監(jiān)控、工作時間統(tǒng)計、報警分析、故障統(tǒng)計等。主機廠應(yīng)用服務(wù)平臺功能模塊如圖7所示。

1.4.2 大客戶應(yīng)用服務(wù)平臺

為工程機械主機廠的終端客戶定制化實施應(yīng)用服務(wù)平臺。為終端客戶企業(yè)實時提供所購車輛的車輛位置和工況數(shù)據(jù)，為企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度提供數(shù)據(jù)服務(wù)及支撐其ERP等企業(yè)信息化系統(tǒng)。大客戶應(yīng)用服務(wù)平臺功能模塊如圖8所示。

1.4.3 真正的互聯(lián)網(wǎng)移動客戶端

致力于打造一個真正的互聯(lián)網(wǎng)式的移動客戶端App，推出iOS、Android和微信版，為工程機械行業(yè)內(nèi)的各個工作群體提供及時有效的服務(wù)，不再局限于車倆本身的監(jiān)控，更要擴(kuò)展到各個領(lǐng)域，包括電商、位置服務(wù)、社區(qū)/社交、金融、新聞和后市場等，此平臺秉承工程機械行業(yè)，借助互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品思維和運營模式，旨在打造一個行業(yè)內(nèi)真正的車聯(lián)網(wǎng)移動客戶端。互聯(lián)網(wǎng)移動客戶端功能模塊如圖9所示。

真正的互聯(lián)網(wǎng)移動客戶端涉及到工程機械行業(yè)的諸多方面，是一個真正的互聯(lián)網(wǎng)化工具，著力于打造這樣一款產(chǎn)品，是順應(yīng)行業(yè)發(fā)展，適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)環(huán)境的必然要求。

1.5 用戶行為分析及大數(shù)據(jù)應(yīng)用

在互聯(lián)網(wǎng)時代，要求我們必須盡可能正確、快速、有效地獲取用戶使用信息，對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析，從中發(fā)現(xiàn)用戶使用產(chǎn)品的規(guī)律，并將這些規(guī)律與產(chǎn)品策略等相結(jié)合，從而發(fā)現(xiàn)目前所使用的產(chǎn)品中可能存在的問題，并為進(jìn)一步修正或重新制定產(chǎn)品策略提供依據(jù)，同時也為客戶提供及時的預(yù)知服務(wù)和信息推送以及活動預(yù)判。

一切用戶行為分析都離不開場景，只有制定出詳盡的用戶使用場景，才能達(dá)到以上目的，包括收集客戶位置、購買習(xí)慣、個人喜好、訪問周期以及用戶群體和消費習(xí)慣等，這個信息的獲取非常重要。

針對大數(shù)據(jù)應(yīng)用，按照用戶類型，幾大平臺的大數(shù)據(jù)應(yīng)用各有不同，需要打造商業(yè)智能分析服務(wù)，具體包括出廠車輛在各地區(qū)的分布情況（車輛分布）、車輛在各地區(qū)的總工作時間統(tǒng)計（熱點工作區(qū)域）、故障反饋統(tǒng)計等。最終達(dá)到輔助主機廠科研機構(gòu)提高科研質(zhì)量，幫助營銷部門管理銷售車輛，從而達(dá)到加強主機廠企業(yè)競爭力、降低管理成本的目的。此外，應(yīng)該收集大客戶生產(chǎn)經(jīng)營活動中的各類重要數(shù)據(jù)，比如生產(chǎn)資料信息、實驗室數(shù)據(jù)、車隊管理日志等，一方面可以作為存儲備用，另一方面也可以預(yù)判大客戶的行為，從而為銷售提供依據(jù)（如客戶數(shù)據(jù)顯示缺少某材料或者設(shè)備，銷售人員就可以開始銷售行為）。

1.6 智能化設(shè)備

工程機械車聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)離不開相關(guān)智能化硬件，這些智能化硬件如GPS設(shè)備、行車記錄儀，或是針對某一工業(yè)領(lǐng)域的傳感器，可以起到采集車輛位置信息、工況信息和傳感器數(shù)據(jù)的作用，通過移動通信網(wǎng)絡(luò)（GPRS/GSM）等方式傳輸至后臺，在這個過程中，智能設(shè)備是基礎(chǔ)設(shè)備，其耐受性、安全性和抗干擾性等特性非常重要，一般使用工業(yè)級產(chǎn)品。下面介紹幾款常用的工業(yè)級智能化設(shè)備。

1.6.1 通用型無接線隱藏式GPS終端

此設(shè)備的特點十分突出，安裝、調(diào)試和維護(hù)非常容易，只定位和上傳數(shù)據(jù)，電池一般可用三年，可通過終端上配置的唯一二維碼，結(jié)合車輛編號、車牌號、發(fā)動機編號進(jìn)行綁定入網(wǎng)，且非常適合搭配移動App，打造真正的互聯(lián)網(wǎng)化產(chǎn)品。通用型無接線隱藏式GPS終端如圖10所示。

1.6.2 接入型CAN/串口GPS終端及配件

此設(shè)備通過與車輛底盤發(fā)動機或控制器對接（CAN/串口），獲取工況數(shù)據(jù)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，主要用于車輛定位和獲取工況。接入型CAN/串口GPS終端及配件如圖11所示。

1.6.3 雙模雙協(xié)議雙存儲行車記錄儀

目前國家要求所有貨運車輛必須安裝行車記錄儀，但許多主機廠也有物聯(lián)網(wǎng)/車聯(lián)網(wǎng)管控的需求，許多主機廠的解決方案就是在設(shè)備上安裝GPS與行車記錄儀，此設(shè)備可以完成這些功能并達(dá)到要求，實現(xiàn)了雙模雙協(xié)議雙存儲空間，實現(xiàn)了降低成本，優(yōu)化高效的目的。雙模雙協(xié)議雙存儲行車記錄儀如圖12所示。

1.6.4 工程機械車載屏

車載屏作為車聯(lián)網(wǎng)重要的設(shè)備，承載了數(shù)據(jù)傳輸、信息交互的作用，功能清單展示如圖13所示。

1.6.5 其他相關(guān)智能化傳感器

其他傳感器作為與整車相關(guān)的傳感器，將其安裝于車輛上來獲取車輛的傳感信號，并通過智能終端設(shè)備傳輸至數(shù)據(jù)中心，下面介紹幾款常見的傳感器。相關(guān)智能化傳感器展示如圖14所示。

2 工程機械車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈研發(fā)運營體系建設(shè)

2.1 總體介紹

互聯(lián)網(wǎng)時代下的研發(fā)運營體系是一個非常重要的課題，如何正確、快速和高效地搭建研發(fā)運營體系，并適應(yīng)這個時代的需求，是產(chǎn)品能否快速響應(yīng)、能否快速適應(yīng)市場的關(guān)鍵所在。

傳統(tǒng)的軟件組織將開發(fā)、IT運營和質(zhì)量保障設(shè)為各自分離的部門。在這種環(huán)境下如何采用新的開發(fā)方法（例如敏捷軟件開發(fā)），這是一個重要的課題。按照從前的工作方式，開發(fā)和部署不需要IT支持或者QA深入的、跨部門的支持，但卻需要極其緊密的多部門協(xié)作。

因此，在互聯(lián)網(wǎng)時代，我們倡導(dǎo)開發(fā)運營一體化，DevOps技術(shù)是必然的選擇。DevOps結(jié)構(gòu)展示如圖15所示。

DevOps是Develop與Operations的縮寫，它是企業(yè)內(nèi)開發(fā)、技術(shù)運營和質(zhì)量保障的融合，用于促進(jìn)開發(fā)、技術(shù)運營和質(zhì)保部門之間的溝通、協(xié)作與整合。有研究顯示，在那些引入了DevOps概念的企業(yè)中，開發(fā)與運營人員在設(shè)計、構(gòu)建、測試工作中共同在內(nèi)部應(yīng)用上進(jìn)行協(xié)作之后，可以將產(chǎn)品開發(fā)的效率提升20%。

DevOps實施路線如下：

（1）明確DevOps的定義，調(diào)動開發(fā)和運營部門之間的協(xié)作，鼓勵運營人員采納軟件開發(fā)方法，并利用云計算基礎(chǔ)設(shè)施來完成真實的測試和代碼部署。

（2）在軟件開發(fā)、測試、質(zhì)量保證（QA）、集成、預(yù)生產(chǎn)和生產(chǎn)部署等方面的任何舊小團(tuán)隊必須打散，因為每個小團(tuán)隊都可能拖延開發(fā)周期并且?guī)聿豢深A(yù)料的問題。

上述策略能更好地整合開發(fā)和運營，通過整合團(tuán)隊成員來產(chǎn)生效益。

2.2 研發(fā)體系建設(shè)

產(chǎn)品是否適應(yīng)市場的變化，是否能夠滿足客戶的需求，是否能夠快速響應(yīng)等，這些都是考驗研發(fā)體系的標(biāo)準(zhǔn)，因此需要構(gòu)建一套適用于互聯(lián)網(wǎng)時代需求的產(chǎn)品研發(fā)體系。產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖16所示。

2.2.1 設(shè)計原則及規(guī)劃

完整的流程應(yīng)分層次設(shè)計，自下而上去完成。

（1）策略層：定義產(chǎn)品使命、價值、目標(biāo)人群；

（2）愿景/功能層：定義核心場景、功能列表；

（3）結(jié)構(gòu)層：做流程圖、信息架構(gòu)，確定主導(dǎo)航、主菜單；

（4）框架層：梳理每一個主界面的內(nèi)容、布局；

（5）表現(xiàn)層：視覺設(shè)計，涉及圖標(biāo)、配色及切圖。

2.2.2 設(shè)計研發(fā)流程

設(shè)計研發(fā)流程遵循一般互聯(lián)網(wǎng)公司產(chǎn)品設(shè)計流程，其整體結(jié)構(gòu)非常適合打造互聯(lián)網(wǎng)式的工程機械車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)品。產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)流程如表1所示。

2.2.3 敏捷開發(fā)

敏捷開發(fā)（Agile Development）是一種以人為核心，迭代、循序漸進(jìn)的開發(fā)方法。

眾所周知，瀑布開發(fā)模型以文檔為驅(qū)動，究其原因，是因為在瀑布的整個開發(fā)過程中，要寫大量的文檔，把需求文檔寫出來后，開發(fā)人員都根據(jù)文檔進(jìn)行開發(fā)，一切以文檔為依據(jù)；而敏捷開發(fā)只寫有必要的文檔，或盡量少寫文檔，其注重的是人與人之間面對面的交流，所以它強調(diào)以人為核心。敏捷開發(fā)模型如圖17所示。敏捷開發(fā)任務(wù)看板如圖18所示。

敏捷開發(fā)方法強調(diào)以人為本，專注于交付對客戶有價值的軟件。在高度協(xié)作的開發(fā)環(huán)境中，使用迭代方式進(jìn)行增量開發(fā)，經(jīng)常使用反饋進(jìn)行思考、反省和總結(jié)，不停地進(jìn)行自我調(diào)整和完善。

2.3 運營體系建設(shè)

運營體系的建立離不開數(shù)據(jù)中心的運維和產(chǎn)品的運維，其中數(shù)據(jù)中心的運維遵循一般性云平臺的運維思路，提供包括數(shù)據(jù)中心、客戶、IaaS、PaaS、SaaS等運維，為上層產(chǎn)品應(yīng)用化提供必要支持。產(chǎn)品運營-改變-創(chuàng)新模型如圖19所示。

2.3.1 運營思路

世界上的任何物體，若發(fā)生相互之間的傳遞、轉(zhuǎn)化時，一定會導(dǎo)致?lián)p耗，換言之，投入的資源不可能完全轉(zhuǎn)化為想要得到的東西。產(chǎn)品設(shè)計也一樣，再先進(jìn)的產(chǎn)品也不可能達(dá)到100%的轉(zhuǎn)化率。

漏斗模型普遍適用于互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，如網(wǎng)站、App、客戶端，用戶從剛進(jìn)入到完成產(chǎn)品經(jīng)理設(shè)計的產(chǎn)品目標(biāo)，中間步驟肯定會發(fā)生很大的損耗。比如，用戶進(jìn)入一家電商網(wǎng)站，從瀏覽商品，到把商品放入購物車，直至最后支付，每一個環(huán)節(jié)都有很多的用戶流失損耗，沒有哪樣產(chǎn)品能夠做到100%的轉(zhuǎn)化。漏斗模型如圖20所示。

因此，產(chǎn)品運營人員要對用戶群體進(jìn)行有目的的組織和管理，增加用戶粘性、用戶貢獻(xiàn)和用戶忠誠度，有針對性地開展用戶活動，增加用戶的積極性并提高參與度，配合市場運營需要策劃活動方案。對產(chǎn)品和市場數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并以此為依據(jù)推進(jìn)產(chǎn)品改進(jìn)，始終保持敏銳的用戶感覺。

2.3.2 運營方法與運營手段

產(chǎn)品運營方法劃分示意圖如圖21所示。其運營手段可分為以下幾點：

（1）拉新：即為產(chǎn)品帶來新用戶。

（2）留存：即通過各種運營手段確保用戶被拉到指定的產(chǎn)品和站點上之后，最終愿意留下來使用該產(chǎn)品。

（3）促活：即“促進(jìn)用戶活躍”，讓用戶愿意更頻繁、更開心、更長時間的使用該產(chǎn)品。

運營方法還可細(xì)分為如下幾點：

（1）發(fā)現(xiàn)用戶。為用戶畫像，開展調(diào)查、需求分析等工作，需要深刻理解自己的產(chǎn)品，并能夠找到相應(yīng)產(chǎn)品的用戶群。

（2）以合理的成本發(fā)展用戶，讓其使用自己的產(chǎn)品。可以通過開展市場投放、渠道拓展、商務(wù)合作、內(nèi)容編輯、社會化媒體策劃等活動來發(fā)展，也可以找專業(yè)的第三方機構(gòu)去推廣和運營。

（3）保持用戶持續(xù)使用自己的產(chǎn)品。可開展用戶運營、社交運營、社區(qū)運營等。

（4）保持用戶在不用產(chǎn)品時的聯(lián)系。可開展產(chǎn)品召回、微博微信運營，持續(xù)關(guān)注反饋，并且與別的產(chǎn)品展開商務(wù)合作等活動。

3 結(jié) 語

互聯(lián)網(wǎng)時代如何進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)運營體系建設(shè)，是一個歷久彌新的課題，對于身處傳統(tǒng)工程機械行業(yè)之中的我們更需要好好研究，工程機械車聯(lián)網(wǎng)秉承“互聯(lián)網(wǎng)+”的東風(fēng)正逐漸成為行業(yè)的關(guān)注焦點，基于互聯(lián)網(wǎng)時代的工程機械車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)運營體系建設(shè)將具有重要的研究價值。

本文介紹了在互聯(lián)時代下用互聯(lián)網(wǎng)的思路和方法設(shè)計工程機械車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，并就時展和行業(yè)特點開展研發(fā)運營體系建設(shè)的討論和研究，希望對工程機械物聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展有所裨益。

淺談工程機械產(chǎn)品設(shè)計:環(huán)保節(jié)能工程機械產(chǎn)品設(shè)計論文

隨著工程機械品種和數(shù)量的不斷增加，大量工程機械所消耗的資源、排放的污染物對環(huán)境產(chǎn)生了難以估計的負(fù)荷。為保護(hù)人類十分寶貴且有限的地球資源，實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展，提高操作人員的安全性及工作舒適性，努力達(dá)到人、機和環(huán)境的親和，很有必要按照汽車行業(yè)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計工程機械產(chǎn)品。盡管目前工程機械尚未歸并入限制排放的機動車行列，但隨著國內(nèi)外各大中城市對城市環(huán)境保護(hù)的日益重視，對機動車輛尾氣排放用煙度、噪聲等指標(biāo)的限制愈來愈嚴(yán)格；特別是隨著裝載機等數(shù)量大的工程機械產(chǎn)品在市政建設(shè)中的使用量不斷加大以及人們?nèi)找嬖鰪姷沫h(huán)保意識，可以預(yù)見開發(fā)研制環(huán)保節(jié)能型產(chǎn)品是今后工程機械發(fā)展的趨勢。鑒于此，徐工科技在裝載機行業(yè)中率先推出了ZL40G環(huán)保型輪式裝載機。

本文以ZL40G環(huán)保型輪式裝載機為例，就機械材料的選用與設(shè)計、所要遵循的要點和所需考慮問題，提出幾點建議和設(shè)想。

1、環(huán)保型材料的利用

1）盡量采用能再生利用的材料和資源

在各系統(tǒng)及部件設(shè)計中所選用的材料盡量是可回收、易分解、能再生而且在加工和使用過程中對環(huán)境無害的材料，特別是結(jié)構(gòu)件的設(shè)計應(yīng)盡可能采用比較容易裝配和分解的大模塊化結(jié)構(gòu)和無毒材料，提高工程機械材料的再生率。

2）長壽命、低能耗及減輕重量的設(shè)計原則

通常來說，延長產(chǎn)品壽命就等于減少了機械的生產(chǎn)量和降低其報廢量，降低產(chǎn)品能耗可減少對環(huán)境的污染，而減輕產(chǎn)品重量即可減少材料和資源的消耗。要從減少環(huán)境負(fù)荷的角度盡可以考慮各系列產(chǎn)品同類零部件的互換性和通用性。為此應(yīng)在保持主機各項性能參數(shù)前提下，盡量減少主機和附屬作業(yè)裝置或機具的體積和重量，提高動力傳動系統(tǒng)零部件的強度和耐久性能，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的輕量化和高效率。

3）盡量采用低環(huán)境負(fù)荷材料

工程機械零部件設(shè)計中應(yīng)盡可能不使用氟利昂（空調(diào)）、含氯橡膠、樹脂及石棉等有害材料。如裝載機駕駛室和內(nèi)飾上使用難以自然分解且對環(huán)境有害的工程塑料及其它一些非金屬材料都加重了資源浪費和環(huán)境污染；在儀表、散熱器及蓄能電池等采購生產(chǎn)中，應(yīng)盡可能減少或替代鉛的使用量。因此在主機設(shè)計中一些附屬零部件選用新型環(huán)保型材料很重要。

4）廢棄零部件處理的污染最小化及綜合成本最優(yōu)化

工程機械產(chǎn)品在設(shè)計初始階段就要考慮報廢件處理簡單、費用低和污染小，零部件要解體方便、破碎容易，能焚燒處理或可作為燃料回收。

2、環(huán)保型工程機械產(chǎn)品設(shè)計

1）選用低公害發(fā)動機

發(fā)動機是工程機械所有系統(tǒng)中對環(huán)境影響最大的部件，采用低油耗、低排放、低噪聲、高效率的環(huán)保型水冷增壓柴油機能大大降低對環(huán)境的負(fù)荷。目前歐美發(fā)達(dá)國家正在通過采用一系列新的技術(shù)手段、措施或應(yīng)用新型的環(huán)保燃料來進(jìn)一步降低排放、噪聲等，努力適應(yīng)第三次排放法規(guī)要求。

2）降低整機振動與噪聲

減振與降噪應(yīng)該是產(chǎn)品設(shè)計中最需關(guān)注的焦點問題。例如在裝載機設(shè)計中，動力裝置采用雙向減振懸掛系統(tǒng)就能克服整機動力傳動系統(tǒng)與車架之間的共振、噪聲及對動力系統(tǒng)的疲勞破壞；后橋設(shè)計成中心擺動結(jié)構(gòu)能使后橋擺動中心與動力輸入中心重合，很好地減少附加力矩對傳動系統(tǒng)不停沖擊所產(chǎn)生的振動與噪音，避免在崎嶇不平道路上整機各部件相互沖擊所產(chǎn)生的噪聲。除選擇低噪聲的發(fā)動機外，主機的結(jié)構(gòu)布置或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計也可以進(jìn)行某些針對性的改進(jìn)。如冷卻風(fēng)扇可不再由發(fā)動機直接驅(qū)動，而可單獨由液壓馬達(dá)帶動，這便于將風(fēng)扇與發(fā)動機隔開并將整個發(fā)動機密封起來，從而使噪聲不能通過風(fēng)扇出風(fēng)口傳到外部，降低噪聲對環(huán)境的影響；通過優(yōu)化液壓管路排列來降低液壓油泵振動、閥節(jié)流和油管振動產(chǎn)生的噪聲；可在機罩等覆蓋件處設(shè)計粘貼吸音隔音材料；可設(shè)計全密封整體式駕駛室，密封減震，隔音降噪，真正體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計宗旨。

3）液壓系統(tǒng)的清潔和防滲漏

保持傳動液壓油的清潔度對工程機械的液壓傳動非常重要，因此精心設(shè)計工程機械液壓系統(tǒng)（如采用高效高精度過濾裝置）十分必要，這樣就可去除油液中微塵垃圾、機械磨損物等雜質(zhì)，減少液壓元件故障與磨損、延長常用液壓元件的使用壽命，降低液壓油的更換頻率；同時可有效避免液壓油在工作中溫度升得過高過快，延長換油間隔時間，減少對周邊作業(yè)環(huán)境的污染。另外通過采用增壓液壓油箱，可改善泵的吸油效果從而延長其使用壽命，并且能很好地防止外界灰塵和水分進(jìn)入油箱，提高整個液壓系統(tǒng)的清潔度。液壓系統(tǒng)的滲漏對周圍環(huán)境的污染是目前部分工程機械產(chǎn)品中普遍存在的，液壓管路采用耐腐蝕、防老化、具備優(yōu)良密封性能的進(jìn)口優(yōu)質(zhì)膠管很有必要；為了減少損壞軟管的廢棄量，設(shè)計時應(yīng)在可能的條件下盡量使用硬管；對設(shè)計過程中只能采用軟管并且容易破裂時油液流出而污染環(huán)境。

4）系統(tǒng)高效節(jié)能的設(shè)計

工程機械的高效節(jié)能也是環(huán)境保護(hù)的重要一環(huán)，減少能源消耗即意味著減少對環(huán)境的污染。故選用電控高性能長壽命節(jié)能型發(fā)動機是研制環(huán)保型機械最基本的一環(huán)；另外在設(shè)計時采用雙泵分合流技術(shù)、液壓負(fù)荷傳感技術(shù)、靜液驅(qū)動技術(shù)等都可達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3、工程機械產(chǎn)品人性化的設(shè)計

1）環(huán)保安全關(guān)懷型駕駛室的設(shè)計

如采用防紫外線輻射玻璃的全密封整體式、經(jīng)減震降噪處理的“安全環(huán)保型”駕駛室，室內(nèi)配置無氟環(huán)保型冷暖空調(diào)，并設(shè)計FOPS及POPS駕駛室以確保駕駛員的安全；充分運用人機工程學(xué)設(shè)計原理，如司機座椅可全方位調(diào)節(jié)、功能集成的單操縱手柄、可調(diào)式轉(zhuǎn)向驅(qū)動器、全自動換擋裝置、電子監(jiān)控與故障自診斷系統(tǒng)，再輔以合理美觀的顏色搭配，可大大改善司機的工作環(huán)境，緩解疲勞，提高作業(yè)效率。

2）自動加脂裝置或集中潤滑系統(tǒng)的配置

傳統(tǒng)的手動加注潤滑脂費時費力，而且通常有多余的油液溢出來污染周邊環(huán)境。因此研制環(huán)保型工程機械就能自動定時加注潤滑脂的設(shè)備，如集中潤滑系統(tǒng)就能自動定時給各鉸銷加注黃油，其加油量經(jīng)過仔細(xì)計算后設(shè)定，可很好地保證各銷軸得到足夠的潤滑而又沒有多余的油溢出，既環(huán)保又方便。另外對于小型機械，鑒于降低設(shè)計成本，可采用密封的銷軸或使用新型材料的特殊軸套、或設(shè)計二級防塵結(jié)構(gòu)等防止外部異物的進(jìn)入和內(nèi)部油脂的排出，從而延長加注潤滑油的間隔，減少對環(huán)境的污染。

3）外觀美學(xué)設(shè)計

傳統(tǒng)的工程機械產(chǎn)品一直是外形粗放、笨重的形象，環(huán)保型產(chǎn)品更應(yīng)注重外觀美學(xué)和車身的流線型設(shè)計，達(dá)到機器的環(huán)境的諧和，給人以視覺上的美感。如發(fā)動機機罩就可進(jìn)行造型別致美觀的流線型設(shè)計，整機的標(biāo)識標(biāo)牌應(yīng)精心布置、設(shè)計，良好地體現(xiàn)環(huán)保特色。

4）人性化設(shè)計

工程機械控制技術(shù)的電子化代表了當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展趨勢，采用微機控制技術(shù)，實現(xiàn)了各種工況下自動判斷、挖掘機器發(fā)動機的功率輸出，達(dá)到發(fā)動機的最佳功率匹配，減少發(fā)動機的燃油消耗，并自動診斷機器狀態(tài)，使機器使始終能保持良好狀態(tài)，因此控制和操縱的人性化能大大提高作業(yè)的安全性和舒適性。

5）系統(tǒng)可靠性設(shè)計

盡量運用高可靠性的成熟技術(shù)和借用經(jīng)市場考驗后的成熟系列零部件可延長各關(guān)鍵系統(tǒng)或零件的使用壽命，減少更換次數(shù)。例如降低制動元件的更換頻率就相當(dāng)于減輕了對周圍環(huán)境的破壞與污染。