研究表明,工業產品80%的資源消耗和環境影響取決于產品設計階段,這使得生態設計、綠色設計受到了越多越多的青睞。所謂生態設計就是在設計階段,充分考慮現有技術條件、原材料保障等因素,力求產品在全生命周期中優化解決各個環節資源環境問題。
由于打破了傳統鑄造工藝的束縛,產品設計就無需采用原來的設計思路和方法,從而產生了工業品的重新設計和改造,即工業再設計。工業再設計將生態理念深入到工業品研發中,形成對綠色制造的強有力支持。
如實施工業再設計,設計師可以重新設計產品結構的分離面,如無特定必要,產品部件可以設計為一體化結構,無需由大量零件構成。僅此一項改變,對當前產品各方面都會帶來直接的改觀:性能明顯提升、全結構具有均衡的可靠性、材料可以替換至最低標準、重量下降、載重量提升、保障功能性能的前提下動力要求降到最低、成本下降、能耗環保指標提升。
同時,利用工程仿真和優化技術,可以盡早進行產品設計、工藝設計和虛擬試驗與制造的迭代,獲得最合理的結構、最好的加工方式、高成功率的試驗以及最合理的制造裝配模式。結構和工藝集成優化設計技術將工程仿真體系和精密鑄造工藝技術體系集成在一起,實現結構力學與材料力學的最優化組合,用最少的材料與最有效的空間實現結構共享,受力共擔,使“剛柔并濟”、等剛性體、等強度體的結構處于最符合價值工程的效果。
由于無需擔心不能制造,可以對當前的產品在結構形貌方面做大膽優化,產生與傳統結構差異巨大的產品。這種優化通過材料的重新布局和選擇,形成全新的結構,使產品具有等強度、等剛性、剛柔并濟、隨力應變等特性,并對當前產品性能、重量、材料、成本、能耗等各項指標產生跨量級的正面影響。
并且,通過優化手段對工業品再設計后,在產品組件設計過程中去除“多余材料”從而去除“多余質量”,可以實現產品及組件的減重,進一步降低自走式結構在整個運行壽命中的能耗。從已經完成再設計的大量產品來看,在維持原裝備性能、不改變裝備制造材料的前提下,通過再設計,普遍可以實現裝備質量 15%~60%的減重。
工業再設計是綠色設計和綠色制造一體化的有益探索,這種精益設計往往能讓我們事半功倍。航天某院一武器系統,僅因為通過再設計將殼體重量相對仿制對象降低了超過50%之后,在動力系統明顯落后的情況下,實現了該武器系統在航程、航速、精確性方面對仿制對象的全面超越。
安世亞太將工程仿真技術、工業再設計方法與蘇氏精密鑄造工藝結合,將徹底打通產品設計與生產的藩籬,并且在實踐方面已經邁出了堅實的步伐。
據悉,安世亞太與蘇氏合作打造的工業再設計體系已建設了以精密成型制造為中心的精密制造產業園和精密制造模范工廠。通過開展產學研戰略合作,共同開發研制生產模范工廠的智能自動化生產線成套設備和工裝,攻關鑄造領域的生態設計、綠色工藝及裝備技術一體化集成,形成技術研發、成果轉讓、產品商業化于一體的產業鏈條。從而在軍工行業、通用航空航天行業、汽車行業、能源行業、通用基礎零部件設計制造等國家重大行業,提供一體化和輕量化再設計及技術支持服務。
《中國制造2025》提出中國制造業將發生諸多轉變,安世亞太負責人表示,再設計體系將幫助實現其中的三項重要轉變:一是工業再設計是一個完整的創新驅動研制過程,能夠實現要素驅動向創新驅動的轉變。二是工業再設計實現由低成本競爭優勢向質量效益競爭優勢的轉變,實現由資源消耗大、污染排放物多的粗放制造向綠色制造的轉變。三是工業再設計為眾多合作伙伴提供正向研制體系需要的技術、服務和標準設計,實現由生產型制造向服務型制造的轉變。