大数据时代机械设计的发展趋势研究

大数据时代机械设计的发展趋势研究

王红玉

身份证号： 13068119870608**** 071000

摘要：随着科学技术的飞速发展，大数据驱动的制造业应用于工业领域。推动了我国机械设计的发展，弥补了我国机械设计发展的不足。文章论述了机械设计现代化的概念、特点、机械设计工作设计原则以及发展趋势。

关键词：机械设计；现代化；发展趋势

引言

随着科学技术的日益发展，大数据技术的日渐成熟，各行各业都能从新技术的应用中获益。传统的机械设计更多地依赖于机械设计师个人的知识、经验和技能。而在大数据时代，机械设计师可以逐渐利用人工智能、大数据、物联网、数字孪生（Digital twin）等高新技术加快设计的速度和提高设计的质量，更好地满足日益激烈的市场竞争需求^[1]。

1机械现代化设计的概念

现代化的机械设计是相对传统机械设计而言的，是对传统设计的继承与发展。计算机的广泛应用促使人们的思维方式发生转变，能够运用科学的方法进行复杂的设计工作，新技术、原理的应用大大提升了设计的速度。机械现代化设计将机械技术、计算机技术、微电子技术、控制技术等融于一身，通过软件模拟，在设计过程中不断进行改善，从而避免了传统设计中的大量实践。机械现代化设计具有很强的逻辑性，按照步骤分为分析、综合、评价与反馈、决策四个阶段，按照时间顺序分为目的性规划与设计、方案选择、技术整合、后期架构四个阶段。而且各种理论知识与设备的运用，使机械现代化设计更高效、更优质、更创新^[2]。

2机械现代化设计的特点

机械现代化设计注重科学性与全面性，要求设计者运用科学的理念、方法进行设计，在重视产品性能的同时，还要考虑设计的艺术美感。机械现代化设计具有前瞻性、动态性、系统性、创新性、计算机化等特点。在机械产品设计初期，需要考虑产品在整个使用过程中可能出现的功能、细节等问题，以减少隐患、防止事故发生。机械现代化设计具有静态和动态两种属性，传统机械设计偏向于产品的静态属性，而现代化的机械设计更注重考虑产品的动态属性，如外部环境、能量传递等对产品的影响^[3]。产品由各个部分共同构成，机械现代化设计要用系统的观点看问题，不能以偏概全。机械现代化设计与计算机的辅助功能密切相关，计算机可以优化设计与系统仿真，利用计算机知识与设备来辅助产品设计，使设计步骤逻辑性更强，更科学、合理、人性化。机械现代化设计需要设计者秉承严谨的工作态度，采用先进的设计理念和模型方法，在此基础上进行功能与方法上的创新，以达到超越原来设计产品、生产创新性产品的目的。

3机械现代化设计的原则

3.1 机械功能的满足

机械产品功能规定的构造满足和实现是产品设计工作的最终目标，如果机械产品的功能不具备市场性，那么设计工作就失去了价值和意义。因此，各类机械产品的设计工作一定要遵循功能满足的基本设计原则。

3.2 质量保障原则的遵循

机械产品与其他销售类产品的应用场所不同，因此产品质量的保证是十分重要的一项设计原则，机械产品的使用价值是建立在可靠性有所保证的基础之上的，只有这样，产品的功能和价值才能够得以发挥、体现。质量保障原则主要体现在以下几个方面：1）性能指标。所谓性能指标是机械产品各项技术指标的总称，以机床为例，传动系统运动精度和加工进度就是该类机械产品的性能指标，而高质量产品就是依靠技术指标的先进性才得以体现的；2） 可靠性。规定时间内产品完成规定任务的能力是评价产品可靠性的基本依据，机械类的产品只有在可靠性得到保障的基础上，才能够体现出实用价值。同时，可靠性也是机械产品性能正常发挥的依赖基础；3）稳定性。外载作用下产品平衡状态恢复的性能表现是稳定性的评价标准；4）刚度性。外载作用下状态下，产品形变必须要控制在弹性形变的规定范围内，才能保证机械的正常运作；5）强度性。机械类产品的构件要具备能够抵抗整体塑性变形、断裂以及表面损伤等多种损伤的强度能力。

3.3 经济合理原则

在机械产品的设计开发过程中，设计人员应该将设计开发成本和使用费用控制在一定范围内，以此保证企业的经济效益能够最大化。

4机械现代化设计的发展趋势

机械现代化设计以数字化为核心。现代化技术逐渐渗透到机械设计中，进一步加快了工业化进程。传统机械设计采用的是人力资源管理方式，当今时代实行数字化管理，可以在设计上确保质量、提高效率与资源利用率、优化配置。现代化技术与机械设计的融合是时代的产物，更具竞争力，从而使企业获得更高的收益。这就要求设计者掌握先进的现代设计技术，在提升专业技能的同时，提高自己的主动创造能力。

在机械现代化设计过程中力求绿色化。现代化机械产品的功能属性固然重要，但其生态属性也不容忽视。环境问题与资源问题一直是影响人类社会生存发展的重要问题。尤其是随着现代工业的发展，机械设计需要正视对环境的影响和资源利用率，在设计过程中注入绿色化的环保理念，最大限度地降低污染、做好废弃物的回收利用。产品的生命周期包括设计、制造、包装、运输、使用、报废，故应该在整个设计过程中将绿色化思想贯穿始终，进一步促进现代化机械产品的可持续发展。现代化机械产品的生产追求敏捷化。产品的供应与实际需求影响着市场经济的运行。由于机械化生产本身的敏捷度较低，所以在保证产品质量的前提下，要求设计者要适应市场的变化、掌握市场的需求、了解市场竞争。现代化机械产品还要关注产品的整体化与系统化，换而言之，就是使产品的各个系统相协调、达到最佳匹配，这是产品创新的必然要求，有利于提高经济效益。

在机械现代化设计过程中推进智能化。机械现代化设计的智能化有效实现了机械设计过程中的模糊化，设计人员可以将工作重心转移到设计理念上来，并且不用花费过多精力在基础性工作上，而计算机在基础工作上更具优势，它计算得更为精确、效率更高。智能技术在机械设计中的应用可以帮助设计者构建一套合理的智能体系，智能化系统可以对基础数据以及细节进行独立的计算和分析，同时在很大程度上能减少设计者的工作量，确保机械设计工作能高效率、高质量的完成。

5 总结

现科技的进步会在一定程度上对机械类产品功能原理造成约束限制，不同时代的机械产品都具备一定的时代局限性，随着时代的推移和发展，机械产品的原理和功能会更趋向于成熟。而现代化机械设计发展还有很长的一段路要走，随着科技的发展和时代的进步，该设计工作的未来一定会日趋完善，最终带领行业发展走向世界巅峰。

参考文献

[1]魏新玉.现代机械设计的创新方法研究[J].装备制造,2009

[2]赵英杰,宋渊明.现代化机械设计的合理化分析[J].统计与管理,2014,(01):182-183.

[3]王金星,现代设计技术发展研究［D］合肥工业大学，2000