植物保护作业在农林业生产过程中,对植物病虫草害的预防与整治、保障农林产品的丰收,具有重要而深远的意义。喷杆喷雾机是重要的植物保护机具之一,因其可以高效、大面积进行喷雾植保作业而被广泛的应用,一直是国内外植保机械研究的热点,其结构与性能随着科技的发展也得到了不断的优化与完善。然而,随着农林产品的多元化发展,现有的喷杆喷雾机只针对大田作物进行常规参数的植保作业,难以通过自身的变形来适应多种植物培育形式的农林植保需求。与此同时,随着人类环保意识的加强,特别是人工智能发展对智能农业的促进作用以及国家在对智能农业的发展战略要求,喷杆喷雾机的研究正朝着智能化的方向发展,市场越来越需要能够根据大田、篱架、林木等作物形态来调节姿态、并进行处方施药的智能喷杆喷雾机。因此,寻求一种在能够满足个性化需求的同时,实现喷杆喷雾机的多功能及智能化,并满足绿色制造要求的智能喷杆喷雾机,逐渐成为喷杆喷雾机的发展趋势。智能喷杆喷雾机应可通过自身软/硬件模块的重构,来实现适应不同作业环境与对象的精准、变量施药/肥作业,通过强调对喷杆喷雾机企业现有资源的重用与优化配置来适应绿色制造的要求,在实现降低产品总成本,提升产品经济效益的同时注重生态环境的可持续发展。产品始于设计,为发挥产品优势,实现绿色制造目标,开展智能喷杆喷雾机整机设计过程研究,引导资源的重用与优化配置,适应绿色制造要求,进而形成智能喷杆喷雾机绿色设计方法,促进生态可持续发展与智能农业的实现具有重要的理论意义与现实指导意义。Brownfield Process是以Design Research Methodology为指导,研究面向模块化产品族的、以大批量定制为目标的产品设计方法,该方法注重对企业现有资源的重复利用,继承了Design Research Methodology的科学的严谨性和准确性。本文在以可重构理论、模块化技术与标准化技术为理论基础,明晰了智能喷杆喷雾机的内涵、特点与组成模块。以智能喷杆喷雾机内涵与特点为基础,对利用Brownfield Process设计智能喷杆喷雾机进行适用性分析。在适用性分析的基础上,以公理化设计作为设计过程的主要优化支撑理论,以关键路线法与ECRS法为辅助优化理论,对Brownfield Process开展优化研究工作,进而形成适应智能喷杆喷雾机设计开发要求的Preferable Brownfield Process设计过程,并对Preferable Brownfield Process各部分的确立,及各部分之间的沟通机理展开了研究。以智能喷杆喷雾机构成模块为基础,运用解释结构模型对各组成模块之间的关系构建模型,以分析其系统层次结构。运用系统动力学对Brownfield Process与Preferable Brownfield Process的活动过程进行动态建模,并用Vensim PLE对动态模型进行仿真以分析其差异。运用Visual Studio2017与Creo4.0以智能喷杆喷雾机多级递阶有向结构为理论指导,开发产品设计引导过程;以Preferable Brownfield Process为理论指导,进行产品数据系统的开发,进而形成初步的开发设计平台,并对智能喷杆喷雾机控制策略进行简要分析。最后,运用Brownfield Process的Business Impact Analysis模型为基础,构建了智能喷杆喷雾评价指标体系。在明晰一般喷杆喷雾机的机构与特征的基础上,通过智能喷杆喷雾机与喷杆喷雾机的差异性分析,智能喷杆喷雾机应具有为企业获得基于时间、质量与成本的竞争优势,实现企业节能减排的目标,有效适应多种地理环境进行施药作业,提升农药利用率并降低农药使用给环境带来的危害,实现对多种培育形式的农作物进行施药作业,通过对模块的革新、替换等手段延长产品生命周期,通过开放体系结构实现模块的拓展与升级,通过共享经济的调节,降低农民使用产品的经济负担,帮助农民减负等一系列竞争优势。通过Brownfield Process与Preferable Brownfield Process的系统动力学模型仿真结果,表明Preferable Brownfield Process较Brownfield Process更适合智能喷杆喷雾机可重构系统的开发设计。与Brownfield Process相比,Preferable Brownfield Process设计效率提升约40%,人员培训时间可节省约50%。Preferable Brownfield Process设计过程的系统动力学模型研究,为Preferable Brownfield Process适应不同的设计环境及优化提供了一种方法与思路。本文以智能喷杆喷雾机喷杆模块为例说明了Preferable Brownfield Process设计过程,并展示了研发的开发设计平台对设计过程的促进作用,以多功能变喷杆喷雾机为评价对象说明了评价体系的可行性、实用性与有效性。论文的研究丰富了喷杆喷雾机整机设计的理论体系,发展了Brownfield Process理论及其应用领域,进而形成了适于智能喷杆喷雾机可重构模块化设计的P-BfP绿色设计方法,探索开发了智能喷杆喷雾机的快速重构绿色设计平台,构建了智能喷杆喷雾机可重构性评价指标体系。为科学指导智能喷杆喷雾机以及相似于智能喷杆喷雾机可重构的产品进行快速开发设计,提供了一种新的思路与方法。