機械產(chǎn)品全生命周期設計當前的機械產(chǎn)品競爭要求企業(yè)以最短的時間開發(fā)出質(zhì)量最高、用戶最滿意的新產(chǎn)品，這就要求各機械企業(yè)在管理、信息等方面進行大規(guī)模的變革。本文針對隧道施工設備的設計和研來闡述發(fā)機械產(chǎn)品全生命周期設計。標簽：隧道施工設備;機械產(chǎn)品;全生命周期;設計一、前言隧道施工中機械設備的安全直接關(guān)系到參建人員的生命安全，關(guān)系到施工企業(yè)的勞動生產(chǎn)率的提高，關(guān)系到企業(yè)的興衰和存亡，因此，我們必須消除和控制施工過程中的危險因素，加強機械設備的的設計和研發(fā)，對隧道機械產(chǎn)品全生命周期設計進行深入的研究和探討，以保證施工安全生產(chǎn)的順利進行。二、全生命周期設計的基本概念產(chǎn)品的全生命周期與產(chǎn)品的壽命是不同的概念。產(chǎn)品的全生命周期包括產(chǎn)品的孕育期〈產(chǎn)品市場需求的形成、產(chǎn)品規(guī)劃、設計〉生產(chǎn)期〈材料選擇制備、產(chǎn)品制造、裝配〉儲運銷售期（存儲、包裝、運輸、銷售、安裝調(diào)試〉服役期（產(chǎn)品運行、檢修、待工〉和轉(zhuǎn)化再生期（產(chǎn)品報廢、零部件再用、廢件的再生制造、原材料回收再利用、廢料降解處理等）的整個閉環(huán)周期。而產(chǎn)品的壽命往往指產(chǎn)品出廠或投人使用后至產(chǎn)品報廢不再使用的一段區(qū)間，僅是全生命周期內(nèi)服役期的一部分。由于傳統(tǒng)的產(chǎn)品功能和性能主要在服役期實現(xiàn)，傳統(tǒng)設計主要為產(chǎn)品的運行功能設計和產(chǎn)品的使用壽命以及近年來日益重視的產(chǎn)品自然壽命設計。基于產(chǎn)品的社會效應，全生命周期包括對產(chǎn)品的社會需求的形成，產(chǎn)品的設計、試驗、定型，產(chǎn)品的制造、使用、維修以及達到其經(jīng)濟使用壽命之后的回收利用和再生產(chǎn)的整個閉環(huán)周期。如圖1所示，機械的全生命周期涵蓋全壽命期，全壽命期涵蓋經(jīng)濟使用壽命和安全使用壽命。作為全生命周期的一個重要轉(zhuǎn)折點，產(chǎn)品報廢一般有3種判據(jù)：功能失效、安全失效、經(jīng)濟失效。三、全生命周期設計所謂全生命周期設計，就是面向產(chǎn)品全生命周期全過程的設計，要考慮從產(chǎn)品的社會需求分析、產(chǎn)品概念的形成、知識及技術(shù)資源的調(diào)研、成本價格分析、詳細機械設計、制造、裝配、使用壽命、安全保障與維修計劃，直至產(chǎn)品報廢與回收、再生利用的全過程，全面優(yōu)化產(chǎn)品的功能/性能（F）、生產(chǎn)效率（T）品質(zhì)/質(zhì)量（Q）、經(jīng)濟C）、環(huán)保性（E）和能源乂資源利用率（R）等目標函數(shù)，求得其最佳平衡點。全生命周期設計的目的全生命周期設計的主要目的可以歸結(jié)為3個：（1）在設計階段盡可能預見產(chǎn)品全生命期的各個環(huán)節(jié)的問題，并在設計階段加以解決或設計好解決的途徑?，F(xiàn)代產(chǎn)品日趨復雜、龐大和昂貴，其中的知識含量也與日俱增，一旦出現(xiàn)問題僅靠用戶的經(jīng)驗和技能很難有效解決和保障設備的有效運行。（2）在設計階段對產(chǎn)品全生命周期的所有費用〔包括維修費用、停機損失和報廢處理費用〉、資源消耗和環(huán)境代價進行整體分析規(guī)劃，最大程度地提高產(chǎn)品的整體經(jīng)濟性和市場競爭力。（3）在設計階段對從選材、制造、維修、零部件更換、安全保障直到產(chǎn)品報廢、回收、再利用或降解處理的全過程對自然資源和環(huán)境的影響進行分析預測和優(yōu)化，以積極有效的利用和保護資源、保護環(huán)境、創(chuàng)造好的人一機環(huán)境，保持人類社會生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。四、隧道施工機械設備分類隧道施工所用的機械設備具有以下特點：1.機械輪廓尺寸符合隧道內(nèi)施工場地和空間凈空的要求。2.運輸工具便于裝卸和調(diào)頭等操作，以提高運輸效率。其動力裝置不擴散有害氣體，以免污染洞內(nèi)空氣。符合地下工程施工技術(shù)安全的要求。隧道施工機械設備按照功能分為以下幾類：掘進機械：風鉆、鑿巖機裝運機械：挖掘機、裝載機、運輸車混凝土設備：混凝土拌合站、混凝土運輸車噴錨設備：噴漿機、注漿機襯砌設備：初支、防水板、二襯臺車通風設備：通風機及管道空壓設備：空壓機及管道電力設備：發(fā)電機、變壓機、配電箱及供電線路五、以機械產(chǎn)品全生命周期設計的目的特點來選擇隧道主要的機械設備1.鑿巖機械選擇鑿巖設備根據(jù)結(jié)構(gòu)形式主要分為三種類型可供選擇：開敞式硬巖掘進機，如德國Wirth生產(chǎn)的雙排支撐靴結(jié)構(gòu)和美國Robbins公司的單排支撐靴結(jié)構(gòu)。其特點是適用于地址條件比較穩(wěn)定的隧道，否則掘進時，需在護盾后及時進行噴錨支護;單護盾式硬巖掘進機，它有完整的圓形護盾，在掘進時依靠推進缸支撐在安裝好的管片或整體襯砌上獲得支反力;雙護盾式硬巖掘進機，其特點就在于由于前后護盾和伸縮護盾和支撐靴作用，能保證其在不同地址條件下施工。風動鑿巖機是電能轉(zhuǎn)換為氣壓能再轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，不僅需要裝備功率較大的空氣壓縮機和輔設管路，而且轉(zhuǎn)換和傳送效率很低，壓力也不是很高，一般為0.5?0.7MPa。此外風動鑿巖機工作時，由于活塞對釬子的沖擊，機頭和釬肩的碰撞，釬桿的振動等原因，產(chǎn)生機械噪聲。隧道掘進采用光面爆破技術(shù)，理論上可在隧道周邊形成一個光滑平整的邊壁，使隧道斷面既符合設計輪廓要求，又使隧道圍巖不產(chǎn)生較大損傷，從而保持圍巖的完整性和自身承載能力，減少欠挖處理的時間和超挖所需的填料，加快施工進度，保證工程質(zhì)量，降低成本。因此，在隧道掘進中，利用好光面爆破技術(shù)并盡可能提高光面爆破的質(zhì)量是極為重要的。2.裝巖與運輸機械選擇隧道施工時，一般有三種運輸方式，無軌運輸，有軌運輸和皮帶運輸。但皮帶運輸由于效率不高，適用較少。無軌運輸主要以自卸車輛為主，適用于短隧道和大斷面隧道。優(yōu)點是機動靈活，廢渣可以直接傾倒，缺點是隧道內(nèi)尾氣和噪聲污染嚴重，對制氧通風等配套設備要求較高。相反，有軌運輸則適用于長大隧道和小斷面隧道，它能保證減小隧底損壞程度，但由于鋪設軌道一次性投資較大。同時施工管理程度較為復雜，另外軌道終端往往還是需要借助汽車二次轉(zhuǎn)運。根據(jù)隧道長短，斷面大小確定運輸方式之后，就可以選擇相應的運輸設備。(1)計算石渣量和機械生產(chǎn)率。石渣量用如下公式計算：其V=K(V+W)=K(S+AS)L,其中V為每一開挖循環(huán)松散石渣量，K為石渣爆破松散系數(shù)，V為設計斷面開挖量，W為允許超挖量，AS為允許超挖斷面積，L為開挖循環(huán)進尺。裝載機生產(chǎn)率，P==3600VKK/T,V為裝載機定斗容，K和K分別為裝載滿額系數(shù)及利用系數(shù)，兩者值均小于1,T為裝載循環(huán)時間。如果以無軌運輸，用同樣的方式可以計算汽車的自卸效率P。根據(jù)以上公式可以初步計算出每一個工作面應需要的自卸汽車臺數(shù)，當然必須考慮到現(xiàn)場管理，運輸意外，換班，汽車維修等特殊情況。六、機械的保養(yǎng)及時保養(yǎng)，“用、養(yǎng)、修”相結(jié)合，在保證機械設備操作人員與施工現(xiàn)場指揮人員正確使用機械設備的基礎(chǔ)上，為了進一步地預防機械事故的發(fā)生，管理部門在“管好、用好、養(yǎng)好、修好”的同時，應推行機械設備的風險評價工作。切實做好機械設備的保養(yǎng)工作，在實際運行巾應嚴格要求機械操作人員按標準、規(guī)范要求做好設備每天開機前、作業(yè)中和停機后的“一日三查”的例行保養(yǎng)工作，發(fā)現(xiàn)問題和隱患及時予以排除，這樣既確保了設備在完好狀態(tài)下安全運行，又有效地控制了設備的維護成本。針對設備運轉(zhuǎn)周期運用計算機輔助管理控制設備一、二級維護，落實專業(yè)機修人員到施工現(xiàn)場按工藝流程規(guī)范維護。嚴格執(zhí)行機械設備退場之間進車間實施二保帶修制度，強化二保帶修的預檢過程中檢驗和竣工終檢工作，嚴格把好質(zhì)量關(guān)。最終將合格的設備按施工生產(chǎn)需要進入現(xiàn)場使用或移交設備管理部門。有了以上幾個方面作保證，機械設備的自身性能與工作效率就能得到很大的提高，就能有效避免設備故障的出現(xiàn)，減少因機械設備而出現(xiàn)的怠工。沒有了工作任務的拖延積壓，從而也就避免了機械設備的超負荷長時間運轉(zhuǎn)與帶病作業(yè)。七、結(jié)束語隧道施工是一個高危行業(yè)，隧道施工機械設備事故在隧道施工事故中占有較大比重，隧道施工企業(yè)應高度重視隧道施工機械設備管理工作，努力提高管理水平，促進施工生產(chǎn)，確保施工安全。參考文獻：⑴徐學軍、張煒全、查靚，基于生命周期視角的綠色產(chǎn)品開發(fā)過程研究[J].科技進步與對策，2011（13）7：17-