【摘要】：資源耗竭與生態(tài)環(huán)境破壞問題要求我們否定“高生產(chǎn)、高消費、高污染”的傳統(tǒng)發(fā)展模式和“先污染、后治理”的處理方式，轉(zhuǎn)而走“可持續(xù)”的發(fā)展道路，進行環(huán)境問題的“源頭控制”。產(chǎn)品生命周期設計是解決環(huán)境問題的最有效方法之一，是在產(chǎn)品設計階段就考慮產(chǎn)品全生命周期各個階段各種因素的一種設計方法，其目標是在滿足產(chǎn)品必要的功能、性能和經(jīng)濟性要求的基礎上，實現(xiàn)生命周期資源利用效率的最大化，環(huán)境影響的最小化。 方案設計是產(chǎn)品設計過程中的最為重要的階段之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品最終性能，因此在該階段開展生命周期設計對提高產(chǎn)品生命周期性能具體關(guān)鍵作用。本研究在國家自然科學基金《基于仿真技術(shù)和遺傳算法的環(huán)境調(diào)和性產(chǎn)品的設計研究》（50775141）資助下，重點針對方案設計階段進行了以下產(chǎn)品生命周期設計方法研究： 1.面向方案設計階段的產(chǎn)品生命周期設計框架 基于公理化設計原理對產(chǎn)品生命周期設計進行了描述。通過對傳統(tǒng)產(chǎn)品設計“域”的擴展，提出了產(chǎn)品生命周期設計的“需求域”、“功能域”和“方案域”，給出了各個“域”所包含的設計元素，分析和重構(gòu)了“域”間映射關(guān)系，為產(chǎn)品生命周期設計方法研究提供了理論基礎。 通過理論分析提出了產(chǎn)品生命周期設計是將“產(chǎn)品”和“產(chǎn)品生命周期過程”有機地組合在一起進行設計，并從“產(chǎn)品”和“過程”兩個方面分析了方案設計階段產(chǎn)品生命周期設計的核心內(nèi)容，，即產(chǎn)品綠色方案設計和產(chǎn)品生命周期過程閉環(huán)化方案設計。在此基礎上，提出了基于“目標定義”-“產(chǎn)品初步方案設計”-“產(chǎn)品生命周期過程方案設計”-“產(chǎn)品方案綠色改進設計”-“產(chǎn)品生命周期方案評價”的設計過程模型，分析了設計實現(xiàn)方法和關(guān)鍵技術(shù)，提出了支持生命周期設計的產(chǎn)品信息模型。 2.面向方案設計階段的產(chǎn)品生命周期設計方法 基于“可持續(xù)性”內(nèi)涵，提出了產(chǎn)品生命周期設計目標體系和目標描述方法。給出了基于需求分析的產(chǎn)品生命周期環(huán)境目標定義方法，通過對生命周期環(huán)境需求信息的收集、整理、篩選和規(guī)范化描述，將其轉(zhuǎn)化為明確、可量化產(chǎn)品生命周期環(huán)境設計目標和約束，從而能更有效地指導設計開展。提出了基于產(chǎn)品層次的過程設計策略分析和結(jié)構(gòu)單元層次的過程設計選項適用性分析的兩層次產(chǎn)品生命周期過程方案設計方法，實現(xiàn)了環(huán)境目標到生命周期過程方案的轉(zhuǎn)化。提出了基于設計準則和QFD的產(chǎn)品方案綠色改進設計方法，指出了產(chǎn)品綠色設計準則具體應用方法，通過生命周期環(huán)境目標與產(chǎn)品綠色設計措施選項、產(chǎn)品綠色設計措施選項與結(jié)構(gòu)單元相關(guān)性量化分析，實現(xiàn)環(huán)境性能目標到產(chǎn)品方案綠色設計改進要求的轉(zhuǎn)化。 3.基于仿真的產(chǎn)品生命周期設計評價方法針對產(chǎn)品生命周期設計復雜性特點和方案設計階段創(chuàng)新性特點，提出了基于生命周期仿真的產(chǎn)品生命周期設計評價框架，包括仿真輸入建模、仿真執(zhí)行和基于仿真結(jié)果的設計評價。在評價框架基礎上，首先對產(chǎn)品周期設計方案的特性提煉，提出了基于“產(chǎn)品模型”、“生命周期過程模型”和“用戶模型”的仿真輸入模型，將設計方案信息有效轉(zhuǎn)化為仿真輸入?yún)?shù)；然后，提出了離散制造型產(chǎn)品的一般化生命周期仿真模型。基于離散事件系統(tǒng)仿真原理分析并定義了產(chǎn)品生命周期仿真系統(tǒng)的“實體”、“事件”和“活動”要素，分析了要素間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，在此基礎上提出了產(chǎn)品生命周期仿真控制邏輯、仿真輸出指標、構(gòu)成生命周期過程的主要“活動”模型（包括產(chǎn)品制造、分配、使用、維修/維護/升級和回收處理）、生命周期成本計算模型和清單分析模型。 4.應用軟件開發(fā)和案例研究 在以上研究成果的基礎上，進行了產(chǎn)品生命周期設計原型系統(tǒng)的開發(fā)，開展了家用冰箱產(chǎn)品生命周期設計案例研究。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB472

【參考文獻】

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本文編號：2521311