淺議冶金設(shè)備設(shè)計(jì)的工業(yè)設(shè)計(jì)問(wèn)題

陳彤

摘要：鋼鐵是冶金行業(yè)中的主要材料，冶金行業(yè)是一種金屬加工制造業(yè)，其中冶金設(shè)備直接影響著冶金行業(yè)的整體效益和運(yùn)行情況。因此，本文對(duì)于冶金設(shè)備設(shè)計(jì)的工業(yè)設(shè)計(jì)問(wèn)題的探議具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文先對(duì)冶金設(shè)備設(shè)計(jì)的工業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行概述，然后具體分析了冶金設(shè)備的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論方法，最后提出了提升冶金設(shè)備設(shè)計(jì)的工業(yè)設(shè)計(jì)水平的具體措施，希望能為冶金設(shè)備設(shè)計(jì)提供一定的參考，促進(jìn)冶金行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：冶金設(shè)備;工業(yè)設(shè)計(jì);問(wèn)題

伴隨著鋼鐵行業(yè)的發(fā)展壯大，冶金設(shè)備產(chǎn)品類型和產(chǎn)量日益豐富，然而，我國(guó)冶金設(shè)備在外觀形態(tài)和人機(jī)工程學(xué)方面和國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比，仍然存在較大的差距。尤其是在軋鋼生產(chǎn)車間中，能夠直觀地區(qū)分出國(guó)產(chǎn)設(shè)備和國(guó)外設(shè)備，操作差距異常明顯。由于冶金設(shè)備自身的特殊性，大部分國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)人員還沒(méi)有意識(shí)到工業(yè)設(shè)計(jì)的重要性，一部分設(shè)計(jì)內(nèi)容依舊停留在模仿和依賴經(jīng)驗(yàn)階段。制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)制造在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中占據(jù)著重要的位置，因此，提高冶金設(shè)備設(shè)計(jì)的工業(yè)設(shè)計(jì)水平，提升國(guó)產(chǎn)設(shè)備的外觀形象，已經(jīng)成為冶金設(shè)備設(shè)計(jì)人員面臨的最大挑戰(zhàn)，這也是工業(yè)設(shè)計(jì)人員急需解決的問(wèn)題。

1.冶金設(shè)備設(shè)計(jì)的工業(yè)設(shè)計(jì)概述

1.1冶金設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)行質(zhì)量控制的必要性

現(xiàn)階段，我國(guó)鋼鐵行業(yè)處在快速發(fā)展的階段，工程項(xiàng)目數(shù)量日益增多，覆蓋范圍更加廣泛，生產(chǎn)周期嚴(yán)重縮短。一些小型棒線材車間的工期僅僅在十個(gè)月左右，為追趕工期，只能采用設(shè)計(jì)和施工交叉進(jìn)行的方式，這在某種程度上增加了機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)工作的難度系數(shù)。通常設(shè)備設(shè)計(jì)的時(shí)間有限，目前，大多數(shù)均是邊設(shè)計(jì)邊提供相關(guān)材料，外加設(shè)計(jì)隊(duì)伍的快速擴(kuò)充，人員素質(zhì)存在較大差異，即便這樣，仍舊存在人員緊張的問(wèn)題。在此背景下，如何在確保設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提下，最大限度地規(guī)避因設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)工程返工或者損失問(wèn)題，是機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)工作。

1.2冶金設(shè)備的工業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展，推動(dòng)了冶金設(shè)備的發(fā)展進(jìn)程，冶金設(shè)備產(chǎn)品類型日益豐富、數(shù)量逐漸增加，然而國(guó)產(chǎn)冶金設(shè)備仍不及國(guó)外先進(jìn)設(shè)備。絕大部分冶金設(shè)備設(shè)計(jì)人員對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)不足，外加冶金設(shè)備自身的特殊性，無(wú)法創(chuàng)建自己的品牌，也不能指導(dǎo)后續(xù)冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)。

2.冶金設(shè)備的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論方法

伴隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論法方法被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)于冶金設(shè)備設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，合理運(yùn)用相關(guān)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論方法，在冶金設(shè)備的初始設(shè)計(jì)階段，有效提高冶金設(shè)備生產(chǎn)的安全性，增加經(jīng)濟(jì)效益。

2.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要借助計(jì)算機(jī)輔助人們?cè)O(shè)計(jì)產(chǎn)品或者工程的一種方法。對(duì)于較為成熟的冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)，若在其中應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)能夠進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件開拓了機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)平臺(tái)，可以利用Auto?CAD完成平面設(shè)計(jì)和三維設(shè)計(jì)，利用UG進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜曲面的設(shè)計(jì)，使其各個(gè)零部件在受力、磨損和均衡等更加合理化，進(jìn)而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低不安全因素。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，顯著提高了設(shè)計(jì)效率，還增強(qiáng)了產(chǎn)品的安全性能。

2.2有限元法設(shè)計(jì)技術(shù)

有限元法作為一種新型數(shù)值計(jì)算方法，首先，簡(jiǎn)化復(fù)雜繁瑣的研究對(duì)象，將其轉(zhuǎn)換成為數(shù)量有限的單元的構(gòu)成的集合;然后，計(jì)算求解各個(gè)單元體;最后，合理拼合各個(gè)單元體，通過(guò)代替原來(lái)整體完成分析。有限元法不僅適用于工程復(fù)雜結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析，還能分析工程復(fù)雜非線性以及非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題?，F(xiàn)階段，已經(jīng)研制出了一些較為成熟的大型有限元分析軟件。例如，在設(shè)計(jì)軋鋼機(jī)的軋輥與軸承的結(jié)構(gòu)和受力時(shí)，通常使用工程計(jì)算法，將其看作承受彎曲變形的梁進(jìn)行處理。這種計(jì)算方法雖然能計(jì)算危險(xiǎn)截面的應(yīng)力，卻無(wú)法確定構(gòu)成軋機(jī)主要零部件的應(yīng)力分布情況，然而有限元法較好地彌補(bǔ)了這一缺陷，且能夠提升設(shè)備的可靠性。

3.提升冶金設(shè)備設(shè)計(jì)的工業(yè)設(shè)計(jì)水平的具體措施

3.1加大工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的宣傳教育

冶金設(shè)備具有種類多樣、功能單一、成本昂貴、整套使用、使用周期長(zhǎng)、使用環(huán)境特殊的特點(diǎn)，因此，在冶金設(shè)備的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員將功能設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)，忽略外觀、色彩、設(shè)置和人機(jī)工程學(xué)方面的設(shè)計(jì)。例如，在軋鋼機(jī)的設(shè)計(jì)中，往往單純考慮軋機(jī)的外觀尺寸、軋制力度和速率和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等，忽略設(shè)備分布和美化，這主要是因?yàn)樵谶@些方面沒(méi)有具體的要求，錯(cuò)誤地認(rèn)為能夠軋鋼的就是優(yōu)質(zhì)設(shè)備，更是完全不考慮設(shè)備操作和維護(hù)時(shí)在人機(jī)工程學(xué)方面的要求。增強(qiáng)冶金設(shè)備設(shè)計(jì)人員的工業(yè)設(shè)計(jì)意識(shí)，徹底改變我國(guó)冶金設(shè)備制造外觀笨重、不美觀、缺少協(xié)調(diào)性的形象，增加在冶金設(shè)備人性化方面的考慮，構(gòu)造和諧、統(tǒng)一的生產(chǎn)車間環(huán)境。

現(xiàn)階段，我國(guó)冶金設(shè)備設(shè)計(jì)的工業(yè)設(shè)計(jì)教育正處在初級(jí)發(fā)展階段，大部分高等院校中的工業(yè)設(shè)計(jì)僅僅有十年左右的發(fā)展史，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的百年歷史相比相差甚遠(yuǎn)。目前，工業(yè)設(shè)計(jì)人員短缺，且大部分從事工業(yè)設(shè)計(jì)的人員均為進(jìn)行正規(guī)的工業(yè)設(shè)計(jì)方面的學(xué)習(xí)，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中很難自主考慮工業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容。同時(shí)，大部分院校在設(shè)立工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)后，采用封閉教學(xué)，缺少和設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)的聯(lián)系。大部分工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)尚未開展這方面的教學(xué)與科研工作，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)生幾乎沒(méi)有從事與工業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的工作，特別是在冶金設(shè)備設(shè)計(jì)方面的甚少。若想扭轉(zhuǎn)這種局面，則應(yīng)加大工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的宣傳教育，重點(diǎn)培養(yǎng)冶金設(shè)備設(shè)計(jì)人員，使其形成工業(yè)設(shè)計(jì)意識(shí)，并不斷強(qiáng)化這種意識(shí)，有效結(jié)合冶金設(shè)備設(shè)計(jì)中的功能設(shè)計(jì)和美學(xué)設(shè)計(jì)，使其外形更加美觀。

3.2以工業(yè)設(shè)計(jì)理念為基礎(chǔ)改進(jìn)傳統(tǒng)冶金設(shè)備

科學(xué)與美學(xué)具有一定的聯(lián)系，功能設(shè)計(jì)和美學(xué)設(shè)計(jì)也是統(tǒng)一協(xié)調(diào)的。全面分析一些陳舊、落后設(shè)備，從中找尋設(shè)計(jì)精華和優(yōu)秀設(shè)計(jì)理念，以此來(lái)指導(dǎo)后續(xù)設(shè)計(jì)。例如，近年來(lái)高速線材和吐絲機(jī)已經(jīng)取代了線材卷取機(jī)，然而隨著大棒材卷取需求的日益增加，原有的不同類型的卷取機(jī)械具有一定的借鑒作用。上世紀(jì)中期，板材矯直機(jī)比較笨重，很難更換和調(diào)節(jié)矯直輥，若想更換矯直輥需要取下整個(gè)上機(jī)架蓋，該板材矯直機(jī)是在蘇聯(lián)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上演變來(lái)的，后期對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，采用閉式機(jī)架，并安裝換輥裝置，能夠較為方便的更換矯直輥。

3.3注重高質(zhì)、美觀的冶金設(shè)備的開發(fā)

在具體的冶金設(shè)備設(shè)計(jì)中，應(yīng)大力宣揚(yáng)品牌與創(chuàng)新意識(shí)。雖然冶金設(shè)備的產(chǎn)量不高，且具有較強(qiáng)的單一性，使用周期較長(zhǎng)，但是設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)自身設(shè)計(jì)水平的不斷提高、引入先進(jìn)技術(shù)，積極開發(fā)高端產(chǎn)品，并逐漸改進(jìn)，最終形成自己的品牌，這在冶金設(shè)備設(shè)計(jì)制造實(shí)踐活動(dòng)中已經(jīng)得到了證實(shí)。

3.4合理制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)章制度

對(duì)比分析冶金設(shè)備和其它產(chǎn)業(yè)設(shè)備的的工業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章制度可知，冶金行業(yè)中相對(duì)較少。由于用戶要求和設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家各不相同，在冶金設(shè)備機(jī)組、整臺(tái)機(jī)械、基礎(chǔ)零部件的設(shè)計(jì)中無(wú)法統(tǒng)一。雖然，相關(guān)設(shè)計(jì)人員加大了在這方面的研究探索。然而由于引進(jìn)國(guó)外設(shè)備技術(shù)等多種因素的影響，無(wú)法為用戶提供有效服務(wù)。由于工業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)章制度的缺失，僅僅明確了冶金設(shè)備色彩選取和相應(yīng)的操作標(biāo)準(zhǔn)中作出了規(guī)定，尚未提及人性化的設(shè)計(jì)。例如，冶金車間中設(shè)備單調(diào)的色彩是否會(huì)損傷工人視覺(jué)、千米以上的工作長(zhǎng)度是否容易使操作人員產(chǎn)生疲勞感、冶金設(shè)備與地面之間的距離是否會(huì)讓操作人員產(chǎn)生壓抑感等，這些需要分析整理大量的數(shù)據(jù)信息后方可完成。

目前，軋鋼生產(chǎn)車間具有超過(guò)數(shù)萬(wàn)噸的設(shè)備，且分布在廣泛的區(qū)域空間內(nèi)。這些設(shè)備的設(shè)計(jì)由數(shù)十人設(shè)計(jì)完成，有些甚至達(dá)到上百人，由于每個(gè)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思想和理念存在一定的差別，因此，在冶金設(shè)備設(shè)計(jì)中，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)章制度具有重要的意義。

4.結(jié)語(yǔ)

冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)制造在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中占據(jù)著重要的位置，因此，提升冶金設(shè)備設(shè)計(jì)的工業(yè)設(shè)計(jì)水平極其關(guān)鍵。伴隨著我國(guó)制造行業(yè)的不斷發(fā)展，品牌設(shè)計(jì)是冶金行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。因此，應(yīng)在有關(guān)冶金設(shè)備設(shè)計(jì)人員中積極宣揚(yáng)工業(yè)設(shè)計(jì)理念，使其認(rèn)識(shí)到工業(yè)設(shè)計(jì)的重要性。而冶金設(shè)備設(shè)計(jì)人員應(yīng)和工業(yè)設(shè)計(jì)人員攜手努力，將工業(yè)設(shè)計(jì)理念全面灌輸?shù)揭苯鹪O(shè)備的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，優(yōu)化冶金設(shè)備的外觀和美學(xué)設(shè)計(jì)，不斷創(chuàng)新，進(jìn)而提升我國(guó)機(jī)械制造水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬玉升.淺議冶金設(shè)備設(shè)計(jì)的工業(yè)設(shè)計(jì)問(wèn)題[J].城市建設(shè)理論研究，2014，（14）.

[2]蘇鳳.淺議冶金設(shè)備設(shè)計(jì)中的帶式運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（19）.

[3]邵翠榮.探究冶金設(shè)備設(shè)計(jì)中的帶式運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)[J].科技傳播，2014，（3）：107-108.

[4]程勇高，林元琦.有限元分析技術(shù)在冶金設(shè)備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2012，（9）：61-64.

[5]張福明，頡建新.冶金工程設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].鋼鐵，2014，（7）：41-48.

[6]廖云祥.冶金機(jī)械設(shè)計(jì)中有限元分析技術(shù)的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（下半月），2013，32（6）：88-89.

[7]張馳光.現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)冶金設(shè)備概述[J].價(jià)值工程，2011，30（13）：73.

[8]吳鳳海.淺談冶金設(shè)備的管理與維修[J].價(jià)值工程，2011，30（12）：168.