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溫室設(shè)計中的新理念
0技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)研究中國的溫室發(fā)展歷史悠久,但現(xiàn)代溫室的比例仍然很小。同時,在技術(shù)應(yīng)用和生產(chǎn)方面,現(xiàn)代溫室存在著相當(dāng)多的盲目性,定量的技術(shù)、方案和解決問題的措施也很少。因此,從設(shè)計與管理的角度出發(fā),將先進的設(shè)計方法和理念應(yīng)用到溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計中,對溫室工程的發(fā)展有著重要的意義。1模塊設(shè)計1.1模塊化設(shè)計的應(yīng)用在20世紀(jì)初期的建筑行業(yè)中,將建筑按照功能分成可以自由組合的建筑單元的概念就已經(jīng)存在,這時的建筑模塊強調(diào)在幾何尺寸上可以實現(xiàn)連接和互換。隨后,這種設(shè)計理念和方法在眾多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。到20世紀(jì)中葉,“模塊化設(shè)計”概念被正式提出。模塊化設(shè)計就是用積木的概念對設(shè)計任務(wù)的總功能進行功能分解,將完成分解功能的零部件獨立化,制成相應(yīng)的模塊,然后由這些模塊根據(jù)組合方案圖構(gòu)成產(chǎn)品,這個產(chǎn)品可以是整機,也可以是部件或零件等。按模塊功能的不同,可分為基本模塊(實現(xiàn)基本功能)、輔助模塊(連接各基本模塊以實現(xiàn)系統(tǒng)功能)和可選模塊(據(jù)客戶需要特別增加的模塊),各模塊包括若干功能相同而性能不同的子塊。模塊化系列產(chǎn)品就是由一組特定的模塊在一定范圍內(nèi)組成多種不同功能或同一功能不同性能的產(chǎn)品。產(chǎn)品模塊化包括建立模塊系統(tǒng)和組合形成新的產(chǎn)品兩個過程。1.1.1模塊化設(shè)計的方法1)需求分析。模塊化設(shè)計的目的是縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期,同時滿足產(chǎn)品多樣化要求,以盡可能少的品種和規(guī)格的模塊組合盡可能多的各種規(guī)格的產(chǎn)品,來滿足市場需求。所以,必須在需求分析的基礎(chǔ)上確定產(chǎn)品主要技術(shù)性能的范圍,作為模塊化設(shè)計的依據(jù)。2)功能分析與分解。模塊是為了滿足產(chǎn)品部分功能需要而存在的產(chǎn)品組成部分,所以必須對產(chǎn)品功能進行可行和合理的分析并予以分解。3)模塊劃分。劃分的模塊應(yīng)具有獨立的功能和結(jié)構(gòu),有很強的通用性和組合性。模塊劃分需要考慮以下幾方面:一是根據(jù)功能分解、模塊使用和管理方便、技術(shù)、經(jīng)濟效益等因素考慮模塊的大?。欢悄K應(yīng)具有穩(wěn)定性(即有較強的生命力),不會因時間的推移而過早淘汰;三是模塊應(yīng)考慮采用新技術(shù)和新工藝的可能性。4)模塊設(shè)計和開發(fā)。模塊設(shè)計應(yīng)注重通用性,注意與相關(guān)模塊或?qū)S昧悴考慕M合、聯(lián)接能力。1.1.2產(chǎn)品模塊化設(shè)計組合設(shè)計是總體方案設(shè)計,是一個創(chuàng)造的過程。通過組合設(shè)計,既要保證符合新產(chǎn)品的功能要求,又要盡可能地采用通用模塊。經(jīng)過模塊劃分和設(shè)計,一個新產(chǎn)品就可以由通用模塊、專用模塊和專用零部件組合而成了。模塊化產(chǎn)品強調(diào)以功能分析為基礎(chǔ),以市場預(yù)測為導(dǎo)向,把功能不同或者功能相同而性能不同的模塊進行組合,產(chǎn)品的多元化應(yīng)滿足客戶個性化的需求。1.2模塊設(shè)計方法1.2.1橫向系列模塊設(shè)計不改變產(chǎn)品主參數(shù),利用模塊發(fā)展變形產(chǎn)品。例如在機床設(shè)計中,通過更換端銑床的立銑頭、臥銑頭和轉(zhuǎn)塔銑頭等,使其形成相應(yīng)型式的銑床。1.2.2結(jié)構(gòu)形式的比較在同一類型中對不同規(guī)格的基型產(chǎn)品進行設(shè)計。主參數(shù)不同,動力參數(shù)往往也不同,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)形式和尺寸不同,因此它比橫系列模塊化設(shè)計復(fù)雜。一般涉及到動力參數(shù)有關(guān)的模塊化設(shè)計時,往往應(yīng)該合理地劃分區(qū)段,只在同一區(qū)段內(nèi)模塊通用,而對于與動力或尺寸無關(guān)的模塊,則可在更大范圍內(nèi)通用。1.2.3橫向和交叉模塊的設(shè)計除發(fā)展橫系列產(chǎn)品之外,改變某些模塊還能得到其他系列產(chǎn)品的,屬于橫系列和跨系列的模塊化設(shè)計。1.2.4改變床身或橫斷面的銑頭,發(fā)展高效床身或可變模式全系列包括縱系列和橫系列。例如,德國某廠生產(chǎn)的銑床,除了改變?yōu)榱婎^、臥銑頭和轉(zhuǎn)塔銑頭等形成橫系列產(chǎn)品外,還可以改變床身或橫梁的高度和長度,得到3種縱系列的產(chǎn)品。1.2.5模塊化設(shè)計和制造在全系列基礎(chǔ)上用于結(jié)構(gòu)比較類似的跨產(chǎn)品的模塊化設(shè)計上。例如,全系列的龍門銑床結(jié)構(gòu)與龍門刨、龍門刨床和龍門導(dǎo)軌磨床相似,可以發(fā)展跨系列模塊化設(shè)計。1.3集群設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟意義1.3.1模塊化設(shè)計方法模塊化生產(chǎn)是以模塊作為生產(chǎn)單元的,有確定的工藝流程和工藝裝備,生產(chǎn)效率高,制造周期短。因此可以適當(dāng)儲存一些制造周期長和技術(shù)難度高的模塊,以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間和供貨周期。由于企業(yè)的系列產(chǎn)品中已有很多通用模塊,所以在客戶提出產(chǎn)品定制需求后,采用模塊化設(shè)計方法,利用已有的模塊或設(shè)計制造少量專用模塊,便可以組成符合客戶需求的產(chǎn)品。企業(yè)應(yīng)用模塊化設(shè)計技術(shù)還可以控制生產(chǎn)過程的復(fù)雜性,避免了設(shè)計和制造的冗余工作量,降低了產(chǎn)品成本。1.3.2產(chǎn)品模塊化設(shè)計采用傳統(tǒng)的整體化生產(chǎn)模式,當(dāng)改變一個布局環(huán)節(jié)時往往導(dǎo)致全局的變動。產(chǎn)品的模塊化設(shè)計使其從傳統(tǒng)的零部件為基本單元過渡為以模塊為基本單元,過時的產(chǎn)品被淘汰,其模塊單元還可以繼續(xù)使用,從而在很大程度上提高了模塊的重復(fù)利用率。在動態(tài)多變的買方市場中,企業(yè)必須要不斷地推出新產(chǎn)品才能滿足客戶多元化和個性化的需求。產(chǎn)品的模塊化使新產(chǎn)品的開發(fā)變成模塊的開發(fā)。因此,以客戶需求為核心,利用新技術(shù)設(shè)計性能優(yōu)良的模塊,取代原有功能模塊,以通用的模塊為基礎(chǔ)組合成具有新功能的模塊化產(chǎn)品,提高了新產(chǎn)品的開發(fā)速度。1.3.3模塊式單位維修管理由于模塊化產(chǎn)品是由功能相對獨立的模塊組成,模塊的互換性很強,便于拆卸、維修和搬運。以模塊為單位進行檢驗和維修,可顯著提高故障的診斷率,改善維修條件,簡化維修工作,加快維修速度。提高維修質(zhì)量,降低對維修人員經(jīng)驗和技術(shù)水平的要求。1.3.4模塊化設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化實質(zhì)模塊化是一種標(biāo)準(zhǔn)化的新形式,是簡化、統(tǒng)一化、系列化、通用化、組合化和模數(shù)化等理論的綜合運用,是標(biāo)準(zhǔn)化的高級形式。模塊化設(shè)計是根據(jù)產(chǎn)品的不同建立在模塊級上的標(biāo)準(zhǔn)化,是一種趨于宏觀的標(biāo)準(zhǔn)化。采用模塊化設(shè)計可以有效地提高系列產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度和互換性,因而能將使模塊化生產(chǎn)企業(yè)在大規(guī)模定制過程中獲得最佳經(jīng)濟效益。2溫室設(shè)計中的白色設(shè)計應(yīng)用2.1模塊化設(shè)計優(yōu)勢一是溫室結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計可以實現(xiàn)溫室結(jié)構(gòu)的快速設(shè)計,滿足不同區(qū)域和不同客戶的多品種需求;二是溫室的構(gòu)造過程中包含大量的人工作業(yè),采用模塊化設(shè)計可將作業(yè)分解為多個模塊,分別進行制造,然后進行組合,可以簡化工序,降低成本;三是縮短制作與安裝時間,溫室結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計,可在工廠制作、現(xiàn)場安裝,大大節(jié)省施工費用;四是方便運輸與維修,對于某些體積龐大又需現(xiàn)場安裝的溫室,采用模塊化設(shè)計可降低運輸費用和裝運難度;五是模塊化設(shè)計方便設(shè)施的維護檢修,易于實現(xiàn)產(chǎn)品的互換性和標(biāo)準(zhǔn)化。2.2溫室結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)溫室結(jié)構(gòu)是由溫室構(gòu)件組成的用來抵抗各種豎向或橫向作用的平面或空間體系,通常是指構(gòu)成溫室的承重體系(門架、托架、桁架及檁-椽系統(tǒng)等)、圍護系統(tǒng)(覆蓋材料和鑲嵌構(gòu)件等)和與這些體系有直接關(guān)系的配套機構(gòu)(如開窗機構(gòu)和懸掛機構(gòu)等)等。溫室結(jié)構(gòu)的最基本部分是承重體系。溫室結(jié)構(gòu)劃分模塊如圖1所示。2.2.1能模塊設(shè)計根據(jù)溫室組成的不同功能,將溫室粗略地劃分為不同的功能模塊,包括基礎(chǔ)模塊、框架模塊和屋頂及覆蓋材料模塊,分別起到承受載荷、保溫和防雨等作用。功能模塊是決定溫室主要功能的模塊,主要依據(jù)用戶需求由設(shè)計人員確定。2.2.2溫室組合和轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)模塊決定溫室結(jié)構(gòu)的類型,對功能模塊起到輔助和加強作用。為此,可以根據(jù)不同類型溫室的結(jié)構(gòu)特點來劃分模塊,從而進行組合和轉(zhuǎn)換等。它包括溫室結(jié)構(gòu)模塊、溫室屋架結(jié)構(gòu)模塊和門式鋼架結(jié)構(gòu)模塊等子模塊。2.2.3調(diào)控系統(tǒng)組成溫室內(nèi)部需要各種加熱與散熱裝置,包括加熱系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、簾幕系統(tǒng)、二氧化碳釋放器以及灌溉調(diào)控系統(tǒng)等。附件模塊對溫室作物起到重要作用,是實現(xiàn)溫室功能的重要模塊。附件模塊又包括了溫度控制模塊和灌溉調(diào)控模塊等子模塊。3屋面結(jié)構(gòu)支撐圖2所示為溫室的兩種設(shè)計方案比較。不同屋面結(jié)構(gòu)滿足了不同的客戶需求。支撐框架不變,改變屋面結(jié)構(gòu),就可以實現(xiàn)不同情況下的通風(fēng)效果。兩種
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