汽車設計的多學科設計優(yōu)化方法探究

趙陽　金星

摘 要：當前我國對于多學科優(yōu)化設計的系統(tǒng)研究還處于初步階段，然而隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，在提升產(chǎn)品的質(zhì)量以及設計效率方面取得的成就非常突出。就設計部門而言，如何設計一款既能有效保障汽車性能，又能合理控制制造成本的汽車，對于汽車行業(yè)在市場經(jīng)濟發(fā)展當中的地位尤為重要。文章針對汽車設計的多學科設計優(yōu)化方案進行了系統(tǒng)研究，提出一些意見僅供大家參考。

關(guān)鍵詞：汽車設計；多學科設計；優(yōu)化；系統(tǒng)工程；工程設計

對于汽車設計來說，其是一項極為復雜的系統(tǒng)性工程，通常要涉及多個學科的系統(tǒng)化研究，同時還要對比以往的常規(guī)設計方案，從中找出缺陷并進行有效改進，這樣才能更好的推進整個汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。所以逐步強化對汽車設計的多學科設計優(yōu)化研究，充分運用先進的設計方案與技術(shù)，進而提升其設計水平，促進整個行業(yè)的發(fā)展。

1 多學科設計優(yōu)化方式簡介

1.1 多學科設計優(yōu)化概念簡述

多學科設計優(yōu)化方案，通常需要在系統(tǒng)化的角度，針對汽車設計這一復雜工程及其相關(guān)的子系統(tǒng)進行整體化研究，從而設計出最為理想的汽車設計方案。其必須充分考量各個學科之間的交叉影響，探究出系統(tǒng)工程當中各個子系統(tǒng)之間的協(xié)同機制，并加以應用，這是一種全新的工程設計理念，必須引起設計者的高度重視。

1.2 多學科設計優(yōu)化的研究方向及其相關(guān)內(nèi)容

現(xiàn)如今我國對于汽車行業(yè)多學科設計優(yōu)化方案的探究大多集中于，科學高效的多學科設計優(yōu)化方案、系統(tǒng)之間的分析論證、軟件集成化與智能化研究以及高性能化的分布式計算系統(tǒng)等。當然，在這些研究內(nèi)容當中，多學科設計優(yōu)化方案是廣大設計者最感興趣的，其對整個汽車行業(yè)的發(fā)展尤為重要，可以有效促進汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 汽車設計中多學科設計優(yōu)化方案應用的重要性分析

2.1 多學科設計優(yōu)化

汽車設計的多學科設計優(yōu)化，能夠?qū)⒏鱾€學科之間的應用研究以及工程系統(tǒng)當中的相互作用進行綜合性考量，從而使它們互相協(xié)同，為設計出一項綜合的、復雜的系統(tǒng)設計方法創(chuàng)造條件。同時，這種研究思路還可以拓展至與其聯(lián)系緊密的子系統(tǒng)當中，使其與主系統(tǒng)能夠良好的協(xié)作。多學科設計優(yōu)化方案大多運用到汽車行業(yè)當中，其較為充分的運用空間探究出一系列科學高效的設計理念，從而使空間能夠得到最大化利用。與此同時，一套優(yōu)良的設計理念能夠在縮減設計時間的基礎之上，提升設計效果，提升設計效益，使資源達到科學高效的應用。

2.2 多學科優(yōu)化設計的標準化分類

對于多學科優(yōu)化設計方案而言，通常可以劃分為方案設計、模型設計、圖紙繪制三個方面。設計者必須擁有非常充實的知識儲備，在設計的進程當中，要能夠合理的運用建筑學與經(jīng)濟學的相關(guān)理論，在一定程度上還要能夠準確計量、靈活運用相關(guān)知識與技術(shù)。就這一方面而言，對于設計者的要求普遍較高，需要設計者的充分重視。

2.3 多學科優(yōu)化設計的缺陷

就當前多學科優(yōu)化設計的研究現(xiàn)狀而言，它的實際應用還處于初步探究階段，各個學科的學科交流還不夠充分，從而導致設計者在設計方案時經(jīng)常出現(xiàn)斷檔現(xiàn)象，這對于提升工作效率極為不利，因為它會耗費大量的人力、財力以及時間。

3 汽車多學科設計優(yōu)化整體分析

3.1 汽車子系統(tǒng)探究

通過對汽車各個子系統(tǒng)的研究可以發(fā)現(xiàn)，其如同錯綜復雜的網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一樣，需要設計者改良以往的整體性優(yōu)化方案，積極的運用分布式網(wǎng)絡理念進行系統(tǒng)優(yōu)化。同時還要能夠在總體系統(tǒng)探究的基礎之上，對系統(tǒng)進行細化，使一些較為空洞復雜的設計系統(tǒng)細化成很多比較簡單易懂的子問題，然后再利用各個學科之間研究理念較為成熟的技術(shù)對其進行論證。這樣就能在最大程度上保障那些較為獨立的子問題之間的協(xié)調(diào)性，并對其進行優(yōu)化整合，進而提升設計質(zhì)量。

例如，可以將汽車系統(tǒng)設計劃分為推進動力、空氣動力學、結(jié)構(gòu)探究、燃油經(jīng)濟性、成本與投資收益率等幾個學科。由設計者對各個學科所涉及到的問題進行分析論證，使其構(gòu)成一個較為完整的信息網(wǎng)絡，并對其進行優(yōu)化整合，同時還必須注重各個鏈路之間的信息反饋，使得反饋機制與系統(tǒng)學科分析論證、總系統(tǒng)之間構(gòu)成一個完整的設計回路，這對提升汽車系統(tǒng)設計的質(zhì)量尤為重要。

3.2 汽車多學科設計優(yōu)化所涉及問題探究

例如，在一個汽車系統(tǒng)的系統(tǒng)優(yōu)化時，要求汽車能夠具有優(yōu)良的低速加速能力，同時保障汽車的成本最低化，一般情況下人們普遍認為只要擁有較為優(yōu)良的發(fā)動機性能以及較為輕巧的汽車結(jié)構(gòu)，就能夠在一定程度上提升汽車的加速能力。然而實際情況下，如果想要提升汽車推進動力的成本，同時降低汽車的重量，這兩者之間擁有很大的分歧存在。設計者在進行優(yōu)化設計時，就必須將汽車的設計成本、推動力、質(zhì)量這三者綜合考量，盡量降低它們之間的分歧。就這一方面而言，設計者必須擁有充分的專業(yè)技能與靈活多變的設計思路，這對于提升汽車設計質(zhì)量極為重要。

3.3 設計分析過程

在汽車進行多學科優(yōu)化設計時，對于系統(tǒng)整體分析通常需要采用專用的系統(tǒng)軟件，對汽車的響應時間及敏感性進行精細化計算。之后利用彈性梁模型針對所設計的結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)化處理，在這一過程當中，空氣動力學、計算機、網(wǎng)絡通信等學科的相關(guān)知識理論得到大量運用。設計者通常是基于車身的尺寸、車體承受力、彎扭系數(shù)等一系列客觀因素的限制，對車體質(zhì)量進行了優(yōu)化設計，并與模擬化計算出的實驗數(shù)據(jù)進行對照分析，進而換算出汽車燃油經(jīng)濟性的實際效果，這樣可以在一定程度上針對多個學科之間的耦合設計變量進行系統(tǒng)化控制，進而確保各個學科的局部論證，能夠得到最大化利用，為提升設計質(zhì)量提供便利。

4 結(jié)束語

對于多學科設計優(yōu)化方案來說，它是一種充分利用多個系統(tǒng)之間的協(xié)同機制進行復雜系統(tǒng)優(yōu)化的多學科探究理念。該種方案通常要求設計師在設計復雜系統(tǒng)時，要能夠充分考量各個學科之間的交叉影響，并采用科學合理的方法，使系統(tǒng)細分成以學科探究為基礎的模型，進而實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化整合。所以多學科設計優(yōu)化方案的合理應用具有非常重要的探究意義，能夠為汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎。

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