供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革下現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法創(chuàng)新研究

尹玄煒

摘 要：為了提高現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)水平，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)逐漸復(fù)雜化的特點(diǎn)，尤其是供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革對機(jī)械產(chǎn)品的高性能，高質(zhì)量的需求，需要我們不斷發(fā)掘現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，只有這樣才能促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)水平快速提高。本文主要圍繞供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革下現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新理念和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)展開討論。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)；分析研究；供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革

現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)相比而言，本身就包含了設(shè)計(jì)方法創(chuàng)新的理念和思路。任何一件事物的創(chuàng)新都離不開思維的創(chuàng)新，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)也不例外，創(chuàng)新思維是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)不斷向前發(fā)展的根本。作為機(jī)械設(shè)計(jì)的從業(yè)人員，要善于把理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，并且運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)出符合大眾需求的高品質(zhì)機(jī)械產(chǎn)品。

一.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)并不是脫離傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)，而是以傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，并且運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行完善和發(fā)展。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法、產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)時間等方面進(jìn)行完善，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)相對于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)具有以下幾個特點(diǎn)。

1.程序性：從現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的過程來看，它更加重視產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)再到銷售的一體化設(shè)計(jì)，因此這就需要設(shè)計(jì)者從產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)以及施工總體設(shè)計(jì)等步驟進(jìn)行全面的考慮，從而更加體現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的程序性。

2.系統(tǒng)性：從設(shè)計(jì)系統(tǒng)的角度來分析，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)更加注重使用系統(tǒng)工程來進(jìn)行處理問題，因此在設(shè)計(jì)的過程中力求將各個部分進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使其成為一個有機(jī)的整體，從而使整個系統(tǒng)得到最優(yōu)化的處理，使系統(tǒng)與外界也能產(chǎn)生相應(yīng)的聯(lián)系。

3.創(chuàng)造性：當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)處在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化增長動力的攻關(guān)期。供給側(cè)創(chuàng)新不足導(dǎo)致很多關(guān)鍵設(shè)備，核心技術(shù)和高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口，核心技術(shù)被“卡脖子”的事情時有發(fā)生。解決這一問題的關(guān)鍵在提高科技創(chuàng)新能力，提高供給側(cè)體系質(zhì)量。因此現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)要敢于打破常規(guī)，突破傳統(tǒng)思維，探索新方法，新原理，并且依托先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和工具，來開發(fā)出高品質(zhì)的，具有原創(chuàng)性的新產(chǎn)品。

4.高效性：運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)設(shè)計(jì)出的機(jī)械產(chǎn)品，在質(zhì)量檢測時可以直接使用計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行模擬使用，這樣設(shè)計(jì)者可以直接看到自己設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量水平，同時節(jié)約了很多設(shè)計(jì)時間。除此之外現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)可以縮短前期準(zhǔn)備和細(xì)節(jié)工作的時間，大大提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率。

5.優(yōu)化性：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)力求通過不斷優(yōu)化相關(guān)的理論和技術(shù)，達(dá)到技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)化，從而使參數(shù)、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)整體等都得到最優(yōu)化的處理，進(jìn)而使產(chǎn)品具備高性能、低成本的特點(diǎn)。

二.現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法：

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)主要依托于先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將好的設(shè)計(jì)方法與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)完美融合?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的根本宗旨是不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思維、產(chǎn)品質(zhì)量、減少設(shè)計(jì)時間等。無論發(fā)展到什么階段，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的這一根本宗旨都不會改變?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法可以歸納為以下幾個方面。

1系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法

在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，一般都是將要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品分為幾個模塊，分別進(jìn)行探討研究。但在一個公司內(nèi)各部門之間并不能做到及時交流，這種現(xiàn)象導(dǎo)致各部門設(shè)計(jì)出的部件產(chǎn)品都是獨(dú)立存在的，片面不完整的。而現(xiàn)代系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法要求，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中是一個完整的整體，要用系統(tǒng)完整的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，在確立好設(shè)計(jì)方案后還要把產(chǎn)品的制造過程和運(yùn)行情況都考慮進(jìn)去。要想設(shè)計(jì)出一個好產(chǎn)品，就要把系統(tǒng)開發(fā)、制造、運(yùn)行三個方面綜合考慮，這樣設(shè)計(jì)生產(chǎn)出的產(chǎn)品才能符合現(xiàn)代社會需要。

2.優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)和想法直接確定方案的設(shè)計(jì)模式，已經(jīng)不再符合現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)方法不僅要考慮所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，同時還要把所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的運(yùn)輸和流通等都考慮全面。要完成一個優(yōu)秀的現(xiàn)代機(jī)械化設(shè)計(jì)方案，需把優(yōu)化設(shè)計(jì)中的數(shù)學(xué)模型和設(shè)計(jì)方法都運(yùn)用到其中。因?yàn)閮?yōu)化涉及的方法是以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為工具，在探究數(shù)學(xué)模型的過程中找到設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最佳方案，所以機(jī)械設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)產(chǎn)品前首先要建立一個完整的數(shù)學(xué)模型，這樣一個復(fù)雜的機(jī)械問題就轉(zhuǎn)變?yōu)榱藬?shù)學(xué)建模問題。設(shè)計(jì)人員在選出最佳方案后，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件將設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型求出解，然后再將求出的結(jié)果應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，從而滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各種需求。

3有限元分析方法

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元分析方法迅速發(fā)展成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)計(jì)算方法重要組成部分，這種方法的使用原理是將設(shè)計(jì)產(chǎn)品分成有限的、獨(dú)立的、相互聯(lián)結(jié)的三個部分，這些被分出的部分大多都是一些比較常見的形狀。例如在有限元分析方法中，如果被分析的產(chǎn)品是平面的，就可以把它劃分到四邊形里面，如果要分析到產(chǎn)品是立體的，就可以把它劃分到六面體里面。在劃分完產(chǎn)品單元后，設(shè)計(jì)人員接下來就要確定所分析產(chǎn)品的每個變量，然后將分析出的產(chǎn)品變量應(yīng)用的單元函數(shù)中，并進(jìn)行求解，最后再將列出的單元方程連立求解。

4反求工程設(shè)計(jì)

反求工程設(shè)計(jì)又稱為逆向工程，它也是一種新型的設(shè)計(jì)方法。這種設(shè)計(jì)方法是把市場上先進(jìn)的產(chǎn)品作為研究對象，研究并掌握該產(chǎn)品中的先進(jìn)技術(shù)，然后根據(jù)這種先進(jìn)技術(shù)再設(shè)計(jì)出新的同類產(chǎn)品。我國是制造業(yè)大國但并不是制造業(yè)強(qiáng)國，供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革要求要以中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變，制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，其中最關(guān)鍵的因素是人才和科學(xué)技術(shù)。國外有很多領(lǐng)先于我們的技術(shù)，但他們不會把真正的先進(jìn)技術(shù)交給我們。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，如果在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中使用反求工程設(shè)計(jì)方法，可以使設(shè)計(jì)人員在研究新產(chǎn)品的時間上縮短40%以上，大大提高了新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)速度，由此可見反求工程設(shè)計(jì)方法很符合我國現(xiàn)今的技術(shù)發(fā)展趨向。雖然反求工程設(shè)計(jì)一定程度上幫助設(shè)計(jì)人員減輕了工作難度，但如果想設(shè)計(jì)出與先進(jìn)技術(shù)同類的新產(chǎn)品也不是一件容易的事情，反求工程設(shè)計(jì)方法更需要設(shè)計(jì)人員具備創(chuàng)新思維。

5虛擬設(shè)計(jì)

虛擬設(shè)計(jì)是以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)的一種設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)者用構(gòu)建模型的方法將現(xiàn)實(shí)世界的信息直觀的展現(xiàn)出來。虛擬設(shè)計(jì)方法是以并行工程為基礎(chǔ)的，它主要是對處于設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)品進(jìn)行分析和比較，選出最佳方案，找出對涉及產(chǎn)品影響最大的關(guān)鍵參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)平臺用可視化技術(shù)對處于設(shè)計(jì)中的產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)測，提前預(yù)知產(chǎn)品在實(shí)際使用中的行為特征和行為響應(yīng)，優(yōu)化了設(shè)計(jì)人員的工作性能。虛擬設(shè)計(jì)還可以通過計(jì)算機(jī)對設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化仿真模擬，這種模擬次數(shù)是沒有限制的，可以不斷實(shí)驗(yàn)直到得到最優(yōu)結(jié)果，綜上所述，虛擬設(shè)計(jì)方法以自身成本低、研發(fā)周期短，品質(zhì)高的優(yōu)勢，在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中的地位是不可取代的。

總之，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法是在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的完善和發(fā)展，這個系統(tǒng)的主動性比較強(qiáng)，設(shè)計(jì)需要的時間短，消耗低的優(yōu)點(diǎn)。除了這些，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法在產(chǎn)品的制造、報廢、回收等方面都比傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法要好。同時這種設(shè)計(jì)方法在設(shè)計(jì)過程中可以吸取很多領(lǐng)域和學(xué)科知識，并將這些優(yōu)秀的資源應(yīng)用到自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)不僅體現(xiàn)在獨(dú)特的創(chuàng)造性，它還會將不同的優(yōu)秀科學(xué)技術(shù)完美的融合在一個設(shè)計(jì)產(chǎn)品里。因此，現(xiàn)代機(jī)械化設(shè)計(jì)如果想持續(xù)發(fā)展，就一定要與先進(jìn)科學(xué)技術(shù)結(jié)合，只有這樣才能使自身價值不斷提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]李玉光.現(xiàn)代機(jī)械人性化設(shè)計(jì)技術(shù)探討[J].科技風(fēng)，2018（21）：150.

[2]堅(jiān)持以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線新湘論壇2019.05