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0、前言
    在如今全球化市場競爭環(huán)境下，產品性能、復雜程度在不斷提高，其組成部件也越來越多。因此，企業(yè)設計部門要完成一個復雜產品的設計．往往需要各種先進設計手段的支持．由多個團隊或多個設計人員協同合作，才能在以更低的成本、更好的質量、更短的響應時間來抓住更多的市場機遇、滿足快速變化的個性化市場需求。以產品設計中的系統(tǒng)工程方法理論為指導，對其實現流程及關鍵技術進行了詳細研究．并以大型三維CAD/CAE/CAM -體化設計軟件UG NX為平臺．結合具體的PE600x900顎式破碎機產品進行了相關技術的應用及實踐，結果表明能夠真正地對產品實現團隊協同設計．達到了提高產品的設計效率和質量，降低成本的目的。
1、產品設計中的系統(tǒng)工程
    (1)系統(tǒng)工程產品設計流程
    系統(tǒng)工程是一種交叉學科的途徑和實現產品價值的成功手段，它注重企業(yè)的業(yè)務和技術要求，以提供滿足用戶需求的高質量產品。企業(yè)常常利用系統(tǒng)工程來對一個產品的需求、子系統(tǒng)、約束和部件之間的交互作用進行建模和分析，并進行優(yōu)化和權衡．從而在整個產品生命周期做出重要決策。
    對于像汽車、飛機、機床、破碎機等大型復雜產品，往往包含成千上萬個零件，設計中需要團隊協同合作，因此需要采用系統(tǒng)工程產品設計方法。該方法以模塊化設計理念為核心，復雜的大型機器設備被看成一個整體，可以分解成一個總體控制結構和若干個具有關聯性的子系統(tǒng)，避免了過于龐大的裝配結構。每個子系統(tǒng)都來自于控制結構．在保持與控制結構相關聯的條件下，可以相對獨立地展開設計工作，同時滿足產品總體設計的要求，其設計流程如圖1所示。
    (2)關鍵技術
    ①模塊劃分產品作為一個復雜的人工設計系統(tǒng)，其各部分之間是相互制約、相互協同、甚至是耦合的。為了便于更好地設計和制造，必須進行模塊的劃分，這同時也是實現并行協同設計的基礎。產品設計模塊的劃分一般情況下可以根據產品的設計特點、功能原理、已有的相關設計知識和經驗、設計者的創(chuàng)造性思維等來展開，其中需要運用到產品相關的原理、結構、工藝等多方面的知識，例如零件的可加工性、部件的可裝配性、電氣和液壓系統(tǒng)及相關控制系統(tǒng)的可實施性、設計涉及的各類規(guī)范標準等。因此在進行產品模塊劃分之前，需要對產品進行大量的調研、分析，對產品的功能、結構、配備、設計流程等知識進行挖掘、分類、歸納整理，總結出產品的結構組成、性能及其配置的關系、產品各層次設計需要的主要工程參數、產品各組成部分之間的相互依存關系、產品總體設計對部件和零件設計的控制傳遞關系等。形成產品的主要子模塊不一定需要與最終產品裝配中的子裝配相同，它們將含有由責任設計部門或子承包商定義和控制的數據信息：
    ②控制結構的設計產品控制結構通過關鍵的產品參數驅動．體現了設計的規(guī)則．為產品設計傳遞約束條件。完成產品設計模塊的劃分后，產品總體控制結構、產品中各組成部件及其相互間的設計約束關系就能大致確定．通過關聯發(fā)布的方式，上述約束關系可以有選擇性地發(fā)送至產品系統(tǒng)的各子系統(tǒng)中。產品的總體控制結構可以包含產品的主要控制參數、主要部件的形狀和位置信息等。在盡可能簡單合理的基礎上，定義影響產品設計的總體控制參數應該盡可能完善，以便于產品總體設計方案的評估與控制。另外，由于產品的復雜，整個設計團隊的人員數量眾多，制定完善、合理的設計規(guī)范同樣非常重要。例如，統(tǒng)一部件命名規(guī)則，圖層的分配設置，文件的保存位置，標準件的使用等。設計并使用統(tǒng)一的規(guī)范化部件模板的方法，是實現上述設計準則的有效措施，可以大大提高設計規(guī)范實施的效率。同時，在模板文件中還可以增加適合于企業(yè)標準的不同規(guī)格圖紙邊框等：
    ③子系統(tǒng)的詳細設計  總體控制結構建立好后，即可在團隊中進行各個子系統(tǒng)分發(fā)，以便并行協同完成各個子系統(tǒng)的詳細設計。子系統(tǒng)可以從總體控制結構中選取一些有用的信息．再根據需要增加一些與子系統(tǒng)零部件相關的控制信息，最終形成子系統(tǒng)的子控制結構，實現了數據從上向下的傳輸，及各子系統(tǒng)間的協調統(tǒng)一。另外主要的子系統(tǒng)還可以進一步被分成更小的子系統(tǒng)．進行更小的子系統(tǒng)的分發(fā)和數據的再次傳遞：
    ④產品裝配  在各個團隊并行協同完成子系統(tǒng)的詳細設計后，可以通過簡單的絕對定位連接部件的方法進行產品的裝配。由于使用控制結構樹，大大簡化了大型復雜產品的裝配，各級控制結構樹作為“神經中樞”，可以快速形成產品設計的多種方案和版本，為方案評估和確定提供便利。
2、基于NX系統(tǒng)工程設計方法的顎式破碎機的設計
    (1)NX系統(tǒng)工程產品設計工具-WAVE技術
    在UG、Pro/E、CATIA等大型的三維設計軟件中，提供了進行復雜產品系統(tǒng)工程設計的工具。NX WAVE技術最早來源于汽車車身設計．為解決復雜產品設計中產品級的參數驅動問題而提出。它是一種在概念設計、詳細設計和最終產品之間建立相互關聯的沒計方法．能快速高效地控制復雜產品的總裝配設計、相關零部件和模具的設計。該技術便于復雜產品的設計與管理．使得產品設計更加方便快捷，可以在產品級設計中控制零部件，實現模型總體裝配的快速修改及更新，能夠高效完成產品的系列化及變型產品的快速設計．為產品設計團隊實現并行協同工作提供了一個良好的環(huán)境。NX WAVE總體布置設計僅僅考慮如何控制產品子系統(tǒng)和關鍵零部件的關鍵尺寸、形狀及位置，而不考慮細節(jié)設計：子系統(tǒng)及零部件的細節(jié)設計對總體布置設計沒有影響．并且無權改變總體布置設計的相關控制信息，如尺寸。因此，當總體布置設計的控制信息修改后．子系統(tǒng)和零部件的設計自動更新，避免零部件重復設計的浪費．縮短了產品的開發(fā)周期，提高了企業(yè)的市場競爭能力。
(2)PE600x900顎式破碎機設計實例
    以PE600 x900顎式破碎機為工程實例．在UGNX6.0平臺上．對上述方法進行了應用和實踐。
    如圖2所示，按照結構、功能及各部分的連接關系等．應用NX系統(tǒng)工程方法將PE型顎式破碎機劃分成動顎部、定顎部、機架、調整裝置、保護裝置及其他附件六大模塊。在進行傳統(tǒng)的破碎機結構參數、工作參數、運動結構等總體方案的設計計算分析后．形成破碎機總體布置設計的一個總體控制結構。包括上述各個模塊所在的位置平面，破碎機的總體長、寬、高等尺寸信息等；對各個系統(tǒng)再建立各自的子系統(tǒng)，如動顎部系統(tǒng)可再劃分為動顎、偏心軸系等子系統(tǒng)，按照上述方法同樣對于系統(tǒng)建立其子控制結構．如動顎子控制結構可包括偏心軸系所在位置中心線，動顎草圖、動顎安裝位置平面等；對不需要進行再次細分的子系統(tǒng)的各個零件，可以通過產品相關設計信息關聯發(fā)布的方法進行各個零件結構的詳細設計。
    按照上述方法．各個團隊并行協同完成了PE600x900顎式破碎機各個模塊的數字化設計，以此為基礎，最后完成的產品裝配模型。如圖3所示。
3、結語
    采用系統(tǒng)工程產品設計方法后，傳統(tǒng)的設計思想得到了變革．即由傳統(tǒng)的串行設計變成當前的并行協同設計，并且把系統(tǒng)工程設計理念與協同設計手段很好地結合起來。該方法使得傳統(tǒng)的產品設計、分析、計算與先進的產品數字化模型的設計、構建相互融合，產品各子系統(tǒng)部件的并行協同設計得以在NX環(huán)境下實現，并且還可以通過NX控制結構同步修改和更新產品的總裝、部裝及零件的數字化模型，該模式可以優(yōu)化研制過程，縮短研制時間，提高研制質量。