關于我國木工機械的測繪移植與科學類比設計方法
馬巖
論文摘要:截至2009年,中國木工機械的GDP已經居世界第二位。中國與國外的差距主要體現在設計方法、知識產權、技術水平和國際市場占有率等方面。中國木工機械必須借助國際金融危機這一契機迅速掌握科學的設計方法,完成技術創新和技術轉讓,靠創新設計完成產品結構調整,加強內部知識產權的保護條件建設,完善測繪移植和科學類比設計方法。雖然知識產權外部條件惡劣,但只要方針路線正確,設計方法得當,中國木工機械在知識產權和技術等方面超過發達國家將僅僅是時間問題。
論文關鍵詞:保護;木工機械;知識產權;技術轉讓;設計方法
1我國木工機械經常應用的設計方法
我國木工機械經常應用的設計方法有以下幾種:①購機拆卸測繪法;②測繪移植法;③科學類比法;④反求工程設計法;⑤創新設計法。
這些方法構成一個現代設計體系,具有相當重要的應用價值。
2購機拆卸測繪法的優缺點
當前我國木工機械行業普遍采用的設計方法是購機拆卸測繪法,這種方法非常簡單,買來需要測繪的機器,拆卸后測繪出圖紙。在中國保護知識產權日益受到重視和普及的今天,這樣公開剽竊別人產品的做法不應該繼續下去。
2.1購機拆卸測繪法的缺點 購機拆卸測繪法的缺點有以下幾點:①侵犯他人的知識產權;②測繪以后沒有知識產權;③沒有掌握機器的設計精髓,不了解內部的技術要點;④錯過市場的暴利時期;⑤由于現代數控和電控技術相當復雜,對于高檔次機器來說很難依靠這種方式完成測繪;⑥造就不出高層次的設計隊伍;⑦不能提升企業的檔次;⑧由于設計方法不當可能無法降低生產成本;⑨進入數控時代需要摒棄的設計方法;⑩永遠不能創造出品牌;⑩如果測繪國內同行的設備可能遭到唾棄;⑥可能受到法律的制裁;⑩在國際市場上可能導致企業破產。
2.2購機拆卸測繪法的優點 購機拆卸測繪法也有很多優點,正是這些優點導致這種方法具有旺盛的生命力。歸結起來有以下幾條:①簡單可行,我國95%的企業采用這種設計方法;②最省錢的設計方法,幾乎沒有設計成本,國內高水平的企業可購買國外的原裝設備測繪,低水平的企業可購買國內優質產品測繪或者直接在圖紙黑市購買其他企業的成熟圖紙;③通常不需要高水平的設計人員;④不需要進行產品中試和推銷試銷期,產品可直接進入市場。
2.3我國木工機械產品設計存在的問題 我國木工機械存在的問題主要有以下幾方面:①企業之間產品結構雷同,沒有創新產品,技術開發走進誤區,行業設計人員整體收人偏低;②產品知識產權模糊,企業產品沒有知識產權,設備圖紙黑市買賣猖獗;③技術人員沒有上進心,不重視產學研結合;④沒有真正達到國際水平的產品,沒有符合國際標準的生產體系,沒有國際銷售網絡;⑤從業人員沒有在產品設計上趕超國際先進水平的決心和信心。
3購機拆卸測繪法的具體步驟
3.1樣機選擇與數控電控測繪步驟 購機測繪一定要選購合適的名牌測繪樣機,在購機時不能讓原生產廠家知道你的購買目的,因為測繪設計是非法的。
數控木工機床的測繪首先從軟硬件開始,如果軟硬件不能測繪成功就不要繼續進行測繪。通用數控機床軟件銷量大且已經通用化,開發比較簡單,一般由專業公司來完成,最好能外購。如果數控木工機械生產廠家更傾向專業化的數控木工機床,則必須自己開發軟硬件。數控加工中心等大型通用數控設備的軟件最難開發,因為這種軟件具有不同的功能,所以必須由專業公司完成。因此,采用購機拆卸測繪法應盡量開發單功能的專用數控設備,選用的數控加工設備硬件基本是通用化的且必須在測繪之前完成,即數控工作全部完成后再購買樣機。購買樣機后,拆除包裝和外鈑金,包裝和鈑金都要進行再設計。如果不具備這些再設計能力的廠家不要選擇購機拆卸測繪法進行設計。一般先測繪數控系統,但購機測繪法不適合測繪數控設備。測繪電控系統時首先對其進行拆卸,測繪和識別所有的電器元件型號,根據這些元件繪制電器原理圖;同時測繪電控面板,并對面板形式進行再設計,一定不要完全照抄原機的電控面板。
完成上述工作后,測繪和繪制布線圖;編寫電控系統元件動作順序表,然后測繪電控柜。一般都要重新設計電控柜,應使測繪機器的電控柜與原機不同。購買電器元件后,將自己測繪的電控系統進行原理聯機測試,合格后制造電控柜,將所有電器元件安裝在電控柜內進行元件聯機測試。在原來樣機機械系統的支撐下,可以確切地測試電控系統的功能,其全部合格后再進行下一步測繪。
3.2液壓氣動系統測繪步驟 在電器系統測繪成功后,開始測繪液壓和氣動系統,測繪時要根據元件的布置,首先繪出液壓或氣動原理圖;然后登記和測繪出元件的型號規格,如果由于樣機沒有標號、型號和參數而無法得到確切的數據時,就要根據原理圖猜出型號和規格參數,有了這些參數,就可以開始測繪和設計液壓或氣動元件安裝板。沒有液壓原理圖測繪其集成塊是非常困難的,因為不可能用線切割機將集成塊鋸開,集成塊的內部結構需要根據原理圖、結構功能分析來確定。這些工作完成后,開始測繪油箱或選購泵站。油箱和泵站的形狀不要與原樣機相同,應該在造型上進行再設計。
泵站和油箱設計完成后,開始測繪和設計油路或氣路布線圖,設計液壓或氣動元件動作順序表;采購標準件,連接元件進行原理測試。原理測試沒有問題后,制造元件安裝板、泵站等加工件和固定連接件。安裝調試液壓或氣動系統,將已經制造好的電控系統與液壓和氣動系統進行聯機調試,聯機測試完全合格后,撰寫液壓或氣動系統設計說明書和使用說明書。
3.3機械系統測繪步驟 在完成數控、電控、液壓和氣動系統測繪工作后進行機械系統測繪。首先確定機器的設計、裝配、工藝和定位基準,明確機器各個部件的劃分與總圖中視圖的個數,找出各個部件之間的連接關系,確定數控、電控、液壓、氣動與機械系統的連接環,繪制機體與地基、鈑金、包裝的連接關系草圖。
確定機器的設計、裝配、工藝及定位基準是設計成敗的最關鍵因素,許多測繪機器不好使是因為測繪者沒有領會這臺機器的設計思想。機器的設計基準一般是主軸中心線、機器對稱平面、臺面的中心線和底座基線。在確定設計基準后建立機器的空間坐標系,每根坐標軸代表一根軸系部件或者一個部件的中心線。裝配基準往往是機器實際裝拆過程的結合面、定位銷孔的中心距、主軸中心高、定位銷孔直徑、鈑金連接孔直徑和尺寸等關鍵部件的結構尺寸和連接尺寸。工藝基準是指機器為了保證所加工零件的最大和最小尺寸所需要保證的尺寸,包括加工零件的長、寬、高,轉動的角度和方向等參數與設計基準的相關尺寸,與這些尺寸相關的可調整尺寸。定位基準是機器所有零件都具有的幾個非常重要的尺寸之一,其是不直接測量的尺寸,也是測繪時最容易忽略的尺寸。在機械設計中,往往要求設計、裝配、工藝、定位基準重合,最優秀的設計人員所設計的這四個尺寸應該是統一的,明確這些尺寸將為機器的測繪帶來很大方便。
3.4明確機器各部件的劃分與視圖的個數 根據機器的復雜程度首先確定其總圖應該由幾個視圖才能表達清楚,然后根據裝配關系確定機器應該由幾個部件組成。應根據企業自身的設備加工能力、習慣的裝配方法合理地確定部件的數量,并為每個部件確定名稱,列出各個部件的零件明細表、標準件表草稿和外購件明細表草稿,然后撰寫機器設計任務書。
3.5測繪總圖的繪制 根據設計、裝配、工藝、定位基準設計出各個部件的總體尺寸,按部件在空問坐標系的位置標注裝配尺寸、定位尺寸、主要結構的名義尺寸和安裝尺寸。根據各主要零件的外形尺寸順序和各部分尺寸繪制總圖的各個部分,然后根據空間坐標分別繪制不同平面的部件。完成外形繪制后,對于有配合、又不能完全準確表達的內部結構要繪出各種不同的剖視圖。一般不能將所有配合拆開測繪,往往根據零部件的連接性質猜測主要配合的公差,標注配合性質,確定連接面的精度。最后撰寫技術要求、參數性能表及使用說明書。
3.6根據測繪總圖設計部件圖 我們通過部件草圖可繪制出裝配圖,然后再通過裝配圖繪制部件圖,但許多企業測繪時根本不繪制總圖,這是極其錯誤的。在部件圖中要標注部件的裝配尺寸、連接尺寸、定位尺寸、連接件相關尺寸,復審和標全各處配合尺寸,明確相關工藝尺寸與部件的關系。對于不能全部拆開的零部件,由于其內部結構不清晰不能進行測繪時,可以進行有限的破壞性拆卸繪制。部件圖繪制完成后,要核實所有標準件、外購件的技術參數,確實不詳的部分可以進行必要的局部拆卸,以便完善這三個表格。猜想所有部件結構細節,細化立體部件裝配圖,然后撰寫技術要求、參數性能表及拆裝部件的爆炸圖。
3.7根據測繪部件圖自動生成立體零件圖 采用立體部件圖繪制的部件圖很容易生成零件圖,根據測繪部件圖可以自動生成立體零件圖,由立體零件圖再形成平面圖紙。根據工藝要求、部件的裝配關系、連接相關件的結構要求、加工定位要求、相關尺寸加工過程的精度要求等等復審和標全各處尺寸,然后按照機械制圖國家標準繪制零件圖。對沒有拆卸零件的看不見部位要進行工藝結構設計,對內部結構不詳的部分要進行創新設計。最后撰寫技術要求,形成合格的零件圖。
3.8機械系統測繪的基本原則 機械系統測繪一定要保證樣機完好如初,能不拆卸的零部件絕不拆卸。如果測繪以后樣機銷售不出去,測繪就失敗了。
軸承、主軸、過渡以上配合的連接件、間隙調整組件、有彈簧壓緊的組件、無定位銷的平行導軌、配衍結合面等盡量不拆,數控、電控、液壓、氣動系統沒有調試成功之前不要拆卸機械系統。有防拆漆涂飾的螺栓和螺母,有膠封的結合面在拆前必須謹慎,盡量不拆。采用三維繪制方法測繪整機是最好的方法,在空間坐標系內繪制立體圖,然后由立體圖形成平面圖紙。一定要先畫總圖,再畫部件圖,最后畫零件圖,同一個部件盡量由一個人完成這些工作,再由另一個人來拆零件圖,這樣可以發現問題。
4測繪移植是企業設計的正確方向
按國際木工機械的設計模式,木工機械的測繪移植是最成功的設計方法。測繪移植仍然是測繪,還不能稱其為木工機械的創新設計,但其區別于購機測繪,它是現代企業生存和贏利的基本設計方法。日本和中國臺灣的木工機械設計都是采用測繪移植出效益的典范。企業的知識產權可以通過測繪移植獲得,憑先進的情報和市場信息決定開發計劃。具備10人以上研究隊伍的企業在簡單測繪樣機的基礎上,找專家決策移植部位就可以創造出知識產權。
移植是創新技術突破的基礎,沒有移植就難有創新。大企業可以移植產品,而且必須堅持在長線產品上進行移植創新,但要做到這一點也是非常困難的。企業移植產品所需的情報與信息是企業發展的保障。大企業移植產品是展示自己設計能力的主戰場,我們要堅決杜絕盲目移植和夸大移植效果,客觀地估計企業的移植與創新能力。 移植產品能否成功的關鍵是專利情報和市場信息,找到移植產品的主要弱點進行改進,找到對方沒有專利保護的結構是移植成功的關鍵,在移植測繪過程中獲得知識產權。我國龍頭企業的技術開發部門必須掌握新產品開發的測繪移植設計方法,新產品的測繪移植可降低企業的產品開發成本,如果對測繪樣機沒有造成損害,將測繪樣機銷售出去,還可以雙重獲利。企業的主產品測繪移植要進行精準設計和精益移植,一定要把測繪移植產品樣機做好、做精。要重新深度考察測繪樣機生產企業產品的國外專利,計劃移植國產產品的中國木工機械生產企業要搜集現有批量最大的木工機械產品進行測繪,搜集原來生產國廠家的全部專利。要詳細考察國外專利保護的內容,搞清他們專利的限制期限,如果在中國注冊過期就沒有問題。國外專利是否在中國注冊是最重要的,如果我們的產品出口,要注意這些專利在那些國家是否注冊,并劃定沒有注冊的范圍,從而提出我們進行哪些移植及移植后的產品可以出口地區的范圍,以保證這些設備出口到技術所在國家沒有問題。
5企業沒有知識產權的危害與突破國際專利限制的策略
最近幾年,外國木工機械生產企業逐步形成了對中國木工機械生產企業的專利“包圍圈”。中國木工機械生產企業出口自己的產品到歐洲將受到知識產權的嚴重制約,規模以上的企業一旦被外國企業提出專利訴訟將給其帶來毀滅性的災難,因此企業要制訂反歐洲木工機械生產企業壟斷技術的具體策略,制定長期測繪移植規劃。
要突破歐洲木工機械生產企業反壟斷法和知識產權限制,在他們的專利夾縫中尋找突破點。要充分借鑒歐盟競爭法為限制知識產權所采取的一般禁止與豁免和單獨豁免以及美國的評估分析方法及法律適用原則,熟知我國企業應對外國知識產權保護法從而維護自身利益的策略等。
要按國際標準標注和測繪移植的產品,歐洲木工機械的標準是非常嚴格的,我們測繪移植的產品只有達到國際認證的指標才有可能使產品走向國際市場。不能以國內的標準來移植設計國際高端產品,更不能把國內的假冒偽劣產品出口到國外,測繪移植的產品應滿足CE認證的要求。
6科學類比法的基本概念與優點
科學類比法的基本思想是摒棄原產品的結構專利,從機構原理上杜絕抄襲原結構的專利,但新設計的機構和原機構實現的動作應完全一致。其也可能是幾個機構的演繹和綜合,但從法律角度上看應與原設計沒有任何關系。科學類比法絕不是完全照抄,它是在類比參考設備機構原理的基礎上提出的新的設計理念。科學類比法在零部件尺寸、工藝、裝配關系、基準選擇上與原來的機器完全一致,但專利保護機構在類型上有所區別。
科學類比法是初步的創新設計,它是借鑒他人成功的經驗進行創新。科學類比法是日本人發明的,日本依靠科學類比法創造了20世紀趕超國際先進水平的世紀奇跡。日本的照相機、電視機、冰箱、汽車等的成功設計依賴的就是科學類比法。中國的木工機械也必須依賴科學類比法設計自己的新產品系列并趕超國際先進水平。
我國木工機械生產企業的自主知識產權產品是未來進行國際市場競爭的根本法寶,科學類比法是我們戰勝競爭對手不可或缺的有利武器。科學類比法是在測繪移植的基礎上找出測繪產品的不足之處,提出科學合理的改進方法,在類比測繪設備原理的基礎上形成自己的產品系列并獲得自主知識產權。
我國大型企業一般技術力量雄厚,完全能夠搞科學類比設計,只有利用科學類比法形成自主知識產權的企業才能最后成為行業的龍頭企業。
我國木工機械龍頭企業首先要組織工程技術人員學習科學類比法,利用科學類比法形成技術壟斷,利用自主知識產權壟斷形成系列產品從而獲得超額利潤,并形成系列專利技術。
科學類比法與傳統類比法的差別主要體現在傳統類比法以仿制為目的,而科學類比法則以仿制為手段,照抄原設計的目的是全面了解原產品;傳統類比法以引進設備資金為主,科學類比法往往以引進技術為主;傳統類比法以學習一家為主,測繪完就不再深究,科學類比法以學習眾家為主,綜合各家長處進行產品創新。科學類比法是我國木工機械設計中的主要方法,是相似、模仿、仿真、類比的集合。
科學類比法的設計步驟是從仿制開始,以相似設計為原理,以引進技術為輔助,基本照抄原設計。在仿制的基礎上移植,在仿制中發現問題,改進原設計,將仿制品移植成具有自己特色的新產品。經過移植以后再進行綜合,在自己產品成型后綜合各家長處,優化自己的產品。綜合就是創新,從相似、類比中得到靈感,創新出自己的新發明及新產品。
7反求工程設計法的設計理念
采用反求工程設計法往往沒有足夠的參考資料,或者有樣機但不能拆卸,需要完全憑借設計人員的靈感和水平完成設計。反求工程設計是創造性設計的一部分,往往憑一張照片即可設計出機器。反求工程是綜合運用現代機械設計方法完成的特定條件下的樣機設計。反求工程設計可從產品的媒體資料、公開的技術參數、運行過程中的觀察等獲得靈感,從而創造出自己的新發明及新產品。
創造力和創造性設計的過程需要豐富的知識和經驗,用已有的知識開拓新的知識。搞創造性設計要有高度的創新精神,強烈的參與意識和動力,同時還要具備健康的心理品質,不怕困難,刻意求新,百折不撓。而掌握科學的研究方法和各種創造技法,采取嚴謹的管理措施是成功的保證。設計中要克服片面性,樹立辨證的觀點,擺脫傳統觀念,不盲目相信權威,發揮群體優勢,注意綜合別人成功的經驗,抓住靈感和意念,及時形成概念報告。要對產品的可行性模型進行簡易論證,在樣品原型設計出來后進行小批量生產。
創造性不是直覺,不是靈感,而是突變論的本質反映。突變論是辨證法量變到質變的豐富和具體化,事物達到極限后再繼續發展就會創新。掌握現代設計方法自覺進行突變創造,就能夠設計出具有創新性的產品,只有掌握反求工程設計的人才才能稱其為師。
8我國木工機械產品與發達國家在技術上的差距
我國木工機械產品與國外的設計水平差距主要在理念、精度、造型和可靠性設計上。我國的設備水平和國際大公司的主要區別是知識產權、品牌、市場經銷潛能,在國際上所樹立的中國特色產品應該是高質量和高精度的。我們競爭的資本是低成本,而不能總是低檔次。發達國家對我們的真正威脅是他們在中國建廠。
我們按國外市場設計他們需求的中國木工機械市場究竟能做多大的關鍵是技術水平的突破。加大科技研發力度的關鍵是人才,開發木工機械新產品是木工機械設備制造企業產品結構調整的關鍵。引進技術必須注意引進他們的生產工藝,我們現階段必須以自主開發的木工設備作為首要目標,必須有自己開發且有知識產權的木工機械產品。現在,高校開發的產品企業不要,而企業又開發不出創新型產品。應該加快高校與企業共同研究的步伐,讓引進技術和創新性開發成為企業和高校合作的新起點。
中國木工機械的國際地位與日俱增,我國木工機械的GDP已經超過意大利,再有3年可能會超過德國,我國木工機械生產企業要培育中國的豪邁和SCM。現在,我國木工機械沒有技術型企業,誰重視產品開發,誰聯合行業相類似的企業形成集團,使集團設計能力超出自己的制造能力,集團依靠技術收購沒有開發產品能力的企業,這樣的集團就會逐步把自己打造成技術型企業。
從長遠的目標看,行業龍頭企業必須成為技術型企業,企業進行技術開發必須有長遠規劃,塑造好自己的出口品牌,選好自己沖擊國際市場的產品。現在國內木工機械市場價格已經走到谷底,沒有品牌和質量的產品生產廠家在出現行業危機的情況下將只能破產。
9結束語
我國木工機械的發展前景是光明的,由于我們在技術上與國外的差距極大,我們的企業只有盡快采取必要的對策,抓住機遇,揚長避短,才能在經濟全球化的過程中讓我國木工機械的技術和品牌真正走向世界。