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如何做好机械设备设计?

  • 2023.01.30 14:29:48
  • 米思米
  • 1492

针对本次标题分享一下笔者的设计经验,所涉及内容的提纲参考如下。

01 设计能力储备

02 产品设计功能规划

03 产品研发市场调研

04 产品技术方案演示

05 产品设计过程控制

06 产品生产过程反馈

07 产品设计归档总结

各位未来的机械设计工程师,小板凳准备好了吗?我们现在就开讲了。

 【01】—— 设计能力储备

要想设计一台好的机械设备,你首先得具备足够的专业设计能力,这是一个前提条件,并不是谁都能够轻易的设计出一台真正的机械设备。所谓磨刀不误砍柴工,你的设计能力就是“刀”,而想“砍”好机械设备这个柴,就得先把这把刀磨快了,否则没有任何的可行性,这是一个很重要的前提。

如何做好机械设备设计?

在笔者看来,一个合格的机械设计工程师,必须具备以下专业技术能力:

A、设计装备领域的深入认知能力。其实机械装备是一个非常广泛的统称,包含各种各样的机械产品,每种机械产品都有其特定的技术要求和准入门槛。虽然机械设计能力在理论上具有一定的通用性,但有时不具备真正的实操性。例如你是一位机床设计工程师,但是你不一定能够设计好一套模具,因为这完全是一种隔行如隔山的认知跨越,所以在布局一个产品研发时,一定要充分的评估自己的专业能力和专业领域,以及与这个产品的技术交集与认知匹配度,不要轻易的去做任何跨领域的技术性尝试,这个成本会很高。

B、机械加工工艺能力。笔者曾经不止一次的强调过,一位优秀的机械设计工程师一定是有着相当造诣的机械工艺工程师,因为只有掌握了良好的机械工艺能力,设计出来的产品才真正具有市场化和商品化的基础,因为大部分情况下,机械工艺性就决定了产品的质量精度,可靠性,成本,使用寿命等等一系列要素,尤其是产品的可靠性和成本控制等方面,很多时候都是来自产品加工的工艺性。

在这里提示一下,如果你进入机械设计领域是从机械工艺工程师入职的,那么恭喜你,你的基础会非常牢固,而且设计出来的产品要在工艺性上超过大部分人。也就是说机械工艺工程师的经历对于机械产品研发是非常有优势的,甚至这种优势是决定性的,这也是为何很多正规的大型企业,即使是按机械研发岗位招聘的员工,依然会下放到车间一线参加3~6个月的工艺工程师培训,这其实是一个培养设计素养的过程,千万不要排斥这个过程,这是你真正入门设计工程师的蜕变过程,虽然很辛苦,但是如果缺失了这个环节,对于后续的快速成长可能会带来很大的掣肘。

当然大家还需要警惕一个事情,那就是如果你是以机械工艺工程师入职的话,你要想再转入机械研发岗位是非常有难度的,因为培训成本很高,机械工艺工程师的职场发展路线并不是单纯的以技术为主,更多是培养企业生产中层管理人员的发展模式,所以绝大部分机械工艺工程师都很难转岗到机械研发岗位,而是慢慢的走向了车间管理岗位。

C、研发产品时相关功能部件的选择能力。这是一个机械设计工程师的基本专业素养。其实对于任何工业产品或设备而言,我们并不是完整意义上的从0到1的研发,更多其实是各种功能部件的有机整合,这就需要机械设计工程师对组成产品的各种功能部件都具有充分而深入的认知,这个素养既决定了产品的质量和可靠性,更决定了产品的生产成本。作为一名优秀的机械设计工程师,我们不仅需要对这些功能部件做出技术层面的选择,更需要在产品供应链上做一个闭环式的资源积累,因为这在很大程度上决定了你设计的产品质量、成本和周期,而供应链资源的积累更是机械设计工程师的核心能力之一,它基于技术但是不唯技术,特别是在你职业发展中期,有机会自己去运营一个设计平台的时候,这些供应链资源的储备和整合,很大程度决定了平台的发展前景。

D、机械装配工艺能力。其实这项能力属于机械工艺范畴,但是在职场中,很多人将机械工艺等同于机械加工工艺了,很容易忽略机械装配工艺能力。其实一个优良的机械产品,机械装配工艺的好坏是非常关键的,比如说现在很多家居产品都是组合式的结构,例如沙发,衣柜等等,其出厂说明书里就有详细的装配图和工艺。工业产品或设备也同样如此,只不过它们的装配结构更加复杂,精度要求更高,而产品的装配性能很大程度上取决于设计师的装配工艺设计能力,如果你设计的产品装配工艺性不好,大概率是会被装配工人指责的。所以规划一个产品的时候,尤其是在做结构设计时,一定要先在自己的脑海中模拟一遍产品的装配过程,要在结构上就给装配工序设计出合理的流程和装配的空间,这是一个非常典型的专业技能。

E、产品调试能力。其实产品的调试环节是最考验机械设计工程师,也是最锻炼和提升其设计素养的过程,其实大部分机械工程师的设计能力进化,尤其是那些能够“内化”的设计能力,大部分都是来自于这个环节。

 【02】—— 产品设计功能规划

要设计一款机械产品或设备,首先我们需要做产品的功能规划,即这款产品需要实现什么样的功能,要实现这个功能需要整合哪些功能部件,并通过什么样的机械结构来“叠加”整合这些功能部件,这对于任何机械设计工程师来说都是很大的考验。

如何做好机械设备设计?

其实这也是横跨在产品设计工程师和机械绘图员之间的一道鸿沟,一位合格的机械设计工程师一定是具有产品规划和设计能力的,但是一位合格的机械绘图员只能基于别人的设计理念去做一些简单的图纸绘制,他们更多是掌握了一个绘图软件的操作能力,而不是机械设计能力,真正的机械设计工程师必须是能够实现产品功能部件整合的人。

所以机械工程师在一定程度上需要具备产品架构师的能力,这在很大程度上是超出对机械设计研发能力的定义的,单纯的机械设计能力虽然也是一个很系统的专业技术能力,但是其认知体系还是局限在专业范畴之内,而面向一个产品的架构能力,就是多个专业体系的集成组合了。

例如我们要设计研发一台机械设备,就需要规划产品的功能,布局产品的结构,选择电气控制的方式等。随着智能制造的推进和工业物联网技术的成熟,我们还需要进一步规划机械设备的通信方式和接口等等,甚至有些特殊设备需要做相应的软件开发,基于PC端去设计远程控制与算法。

而这些能力在很大程度上是完全超出机械工程师的专业能力范围的,是一位产品架构师必须具备的能力,虽然产品架构师也不可能真正在执行层面去使用每一项能力,但还是需要拥有一定深度的认知,否则很难与项目研发团队去做顺利的沟通和互动,更难以推进整个项目的如期执行。

有些人单纯的以为能够画几张机械零件图就算是一位机械设计工程师了,其实远远不够,无论是从专业技术能力的角度,还是从职业发展的角度来说,这都只是一位职场技术人的底线而已,而真正合格的产品设计工程师,除了对产品要有充分的了解,同时对于市场、对于行业都应该有相当深度的认知,因为这才是实现其能力不断提升和拓展的基石。

 【03】—— 产品研发市场调研

身在职场经常会听到一些老前辈对我们的警示——不要闭门造车,虽然这句话真的很老生常谈,但却不能忽略其价值所在,我们做产品研发,一定不要忽视掉市场调研这事情,特别是要做面对市场的产品研发,更需要掌握产品所面对的终端市场的现实情况,因为市场调研可以让我们了解到:

如何做好机械设备设计?

A、产品当前所处行业的基本发展情况。从技术先进性到市场分配,从产品功能到消费者需求都要做深入的了解。

B、研发目标产品是否能解决市场终端用户的某个痛点需求。这个痛点究竟是产品研发工程师自己幻想的“伪痛点”,还是市场终端用户真正愿意为此买单的解决方案。

C、研发目标产品是否能够在技术上领先市场现行产品,且在成本上具有商业化的可能性,要明白已有的现行产品会成为你们的竞争对手,也会成为你们的可替代商品,不要自己研发了半天,一推出市场就是一个过时的产品,而且替代品一大堆,成本控制还不如别人,这就完全是无效研发。

D、当下的一些先进技术是否能够为这个新产品所利用。前面就已经说过,对于绝大部机械设备而言,都不是从0到1的研发,都是各种先进技术功能部件的有机整合,所以最大限度了解研发产品所需的各种功能部件的先进程度非常重要,这在很大程度上决定了研发产品的功能质量。

E、能否解决市场在哪里、客户是谁的问题。做产品研发的目的是要将这个产品商品化,是需要通过市场卖给终端客户赚钱的,如果没有市场和客户为这个产品买单,设计师的研发就是没有意义的,这些问题都需要通过市场调研来解决。

其实,市场调研对于研发工程师是一个很大的障碍,不客气的说,当下职场中的大部分研发工程师是不具备市场调研能力的,理工男独有的技术清高与骄傲,欠缺的沟通能力和表达欲望,深度制约着这些研发人员的调研能力,从而导致很多新产品和市场的对接并不好,而一些具有良好市场调研能力的销售人员,因为缺乏对技术和产品的把握能力,又无法与市场实现高效的对接,这种现状也制约了企业对新产品的精确开发。

 【04】—— 产品技术方案演示

产品技术方案的演示能力,这对于任何机械设计工程师来说都是一个挑战,因为这不仅牵涉到专业的技术图纸和文字表达,更牵涉到PPT制作汇总以及向上汇报展示的问题,能够将这几个要素良好结合起来去完成的人并不多。

如何做好机械设备设计?

作为一位机械设计工程师,首先我们的产品技术方案需要通过图纸、技术参数和文字描述这三个方面来进行说明和演示。

A、图纸表达。即在图面上规划出产品的总体结构与布局,并设计好相应的功能部件与实现途径,这个图纸也在很大程度上对产品做了一个定调,无论是从外观还是功能来说都是如此,这算是一个从0到1的过程,是非常有难度的。

假如让你去基于某个功能设计出一种从来没有过的机械产品时,你能够很清晰的通过结构去将整个产品的功能和特性表达出来,你基本就可以上升为一个合格的产品架构师了,已经在一定程度上超出了机械设计工程师的范畴。

图纸永远是机械设计工程师最犀利的沟通语言和表达工具,没有之一。如果你还不能很好的用图纸来表达自己的设计意图的话,建议你得加强这方面的锻炼,网络上盛行的“无图无真相”是非常有道理的,对于机械设计研发人员而言,图纸就是最好的能力证明。

B、基于所研发产品的技术参数设计。其实任何一个机械产品的研发,都会牵涉到相应的技术参数的表达,例如要实现几个轴的驱动,要实现多大的行程,要实现多大的扭矩输出,要实现多大速度传输等等,这些功能都需要通过技术参数去定量和定性的表达,而且这也在很大程度上决定了你的产品结构和功能选择。

不要小看这些技术参数的确认,普通的机械设计工程师干不了这个事情,因为这需要非常综合的专业能力去做支撑,而且产品研发的成本也基本由这些技术参数而决定了,企业应该珍惜那些能够去定义这些技术参数的人,他们是真正有能力的产品设计工程师。

C、文字描述。其实这是很多人的软肋,文字功底差,尤其是理工科的人,写东西乱七八糟是一种常态,设计角度能打90分的项目,用文字描述的时候往往会大打折扣到60分,甚至往往还词不达意,模棱两可,所以在这里非常建议各位设计师们适当的训练一下自己的文字表达能力,这对于职场的发展是非常具有好处的。

另外一个对机械研发工程师的大挑战就是“讲PPT”,这既是考验工程师的PPT制作能力,更是考验其语言表达能力,就笔者所见过的机械设计工程师而言,90%的人都是不合格的,无论是PPT制作还是演讲的能力都有点惨不忍睹。

可以毫不夸张的说,制作并演讲PPT的能力,是一项超级职场能力,其对于职场发展的重要性绝对不亚于你的专业技术能力,而且如果能够掌握这个能力的话,你的职场拓展空间具有无限的发展可能,这是一个超级加分项。

 【05】—— 产品设计过程控制

产品设计过程控制是产品研发中的一个重要步骤,也是产品研发项目负责人的重要工作内容,这需要协调一个团队去工作,并不是单纯的仅依靠专业技术能力去解决的。

其实我们需要对产品研发有一个非常清晰的认知,任何机械产品的研发都不是仅靠一位专业的研发工程师就可以搞定的事情,从目前机械产品的研发工作来看,一个产品研发团队可能会囊括机械设计工程师,电气控制设计工程师,电子研发工程师,软件开发工程师等人员,一款好的产品也需要以上这些不同专业的研发工程师的通力配合才能真正完成。

如何做好机械设备设计?

很多人觉得设计一台机械设备就是机械设计工程师自己的事情,其实完全不然,机械设计只是其中的一个环节而已,机械设计工程师解决不了整个产品研发的问题,即使有绝少部分人能够胜任机电一体化两个方面的专业能力,但是其涉猎的深度和程度一定是有限的,所以要想研发出一款好的机械产品,就需要对整个产品设计过程进行适当的控制,而其根本就是对人,即设计工程师的控制。

对于这种产品研发团队作战的把控,最重要的是如何协调相互妥协的问题!

其实任何设计工程师都有基于技术上的坚持,但是成功的产品研发一定是各位研发工程师之间相互妥协的结果,因为理想化的产品环境是无法提供的,所以作为一个项目负责人如何去协调和沟通非常重要,既要有坚持也要有妥协。

对于专业技术人员而言,要做到技术上的坚持是非常容易的,这是他们的天性,特别是一些技术大拿们,对自己的专业技术能力有着盲目的自信和坚持,往往缺少的是包容和妥协,甚至争论到最后会上升到彼此人身攻击的高度,出现老死不相往来的尴尬局面。

所以在召集团队成员的时候,一定要考虑各种类型的研发人员的相互兼容度,对于一个产品研发团队而言,并不是牛人越多越好,这就像是一个足球队,如果每一位都是最顶尖的球员,这样的球队并不一定就能拿冠军,因为可能他们很大程度上会倾向于“独立”和“自我”,互相之间不善于妥协,无法形成一个具有较强凝聚力的团队。

 【06】—— 产品生产过程反馈

我们常常会说,机械设计工程师都是靠经验吃饭的,专业技术能力都是通过项目锤炼出来的,其实真正的秘诀就在于产品生产过程中的实时反馈环节。

如何做好机械设备设计?

因为产品生产过程就是检验设计能力的过程,从机械零件加工的工艺性,采购零部件的功能性,装配过程的顺利程度等多个方面来检验你的设计能力。

如果你想在设计能力上获得快速的成长,一定不要错过这个环节,要深入到生产过程中去“跟踪”所设计产品的生产进度,并及时处理相应的问题,总结自己遇到的问题和解决的对策、以及反思设计上存在的缺陷,这就会在很大程度上形成你的设计思维闭环。

并且这个环节对个人专业技术能力的成长帮助之快,效率之高,真的颠覆你的想象,但是很多人因为“怕”而忽略了这个环节,怕出错,怕出丑,怕一线的刁难,怕面对自己的设计,很多时候直接将这个环节丢给了工艺工程师去处理,要知道现场的工艺工程师是不会帮助你成长的,他们的存在是解决你设计不佳造成的问题,但是不是解决你面对设计能力提升所遇到的问题。

笔者曾经在这个环节被嘲笑得一无是处,也曾被领导骂的劈头盖脸,甚至萌生过几次放弃产品研发的念头,但是现在回过头来看,真的非常感激自己曾经在这个环节上的每一次坚持和跟进。就像有句话说的那样,“那些曾经让你痛不欲生的经历,最终都成为了你成长路上最好的养料”。

这不仅是一个快速提升自己设计能力的环节,更是改善产品设计,完善产品性能的最佳时机,一款好的机械产品,都是在不断的试制和生产过程中完善和定型的,这是一款好产品的必经流程,就像一块好铁,都是需要经过千锤百炼才能锻造成钢,优良的产品,优秀的设计师也同样如此。

 【07】—— 产品设计归档总结

这是产品设计研发真正意义上的临门一脚,但是很多人做得并不好,甚至完全忽略掉了这个问题,当然这是一个非常琐碎的工作,而且这个时候你的研发激情已经消退,甚至都准备开始躺在功劳簿上去享受胜利了。

如何做好机械设备设计?

但是,设计总结和归档问题还是要坚持做完,这不仅对于你个人来说意义重大,还对于产品的后续生产和迭代研发同样不可或缺。

很多生产过程中已经解决掉的问题和反馈都可以在这个环节晒出来、摊出来、抖落出来,合众人之力再一次进行讨论、完善与总结。如果错过了这个阶段,很多问题就会永远的成为问题,尤其是你之前没能完全跟踪到的那些问题(车间和现场的工艺、装配工程师们其实会私下处理掉非常多的设计不良相关问题,但他们并不会每次都反馈到你的手上)。

笔者曾经在一个老国企做产品主管工程师的时候,其中有一款产品是上个世纪80年代研发的,但是我在近30年后接手时,依然会发现其很多设计上的问题,说明30年的持续生产过程中都没有去完成这款产品的设计改进工作,而且这样的案例并不少见。

当然这对于设计研发工程师自身而言,也是一个有助于自我总结,自我梳理,自我反思的过程,通过这个过程可以进一步论证自身的设计理念,强化自己的设计思维,形成更成熟的设计逻辑和能力,这是一个非常积极且闭环的思考过程,值得珍惜。用心去思考,善于总结,才会每天都有进步。

 


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