信息化技術在核動力機械設計中的應用分析

高政新

摘 要：在核動力工程中，信息化技術發揮了十分重要的作用，整個核動力工程設計的業務活動都或多或少涉及信息化技術應用知識，由于核動力工程的信息規模較大，技術資源較多，只有借助信息化技術實施高效的資源控制與管理，才能真正根據需求開展工作。由此可知，核動力工程建設過程中，信息化技術的應用主要圍繞規劃的統一性、需求的主導性、實施的步驟性、資源的整合性、標準的統一性以及整體的安全性。文章針對核動力機械工程中信息化技術的應用進行分析，以期找到信息系統的構建方法。

關鍵詞：信息技術；核動力；機械設計；計算機技術

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A

核動力裝置的設計開發需要各個環節的共同合作，包括工程支持系統、工程管理系統、工程技術系統以及工程組織系統，我們將這些系統的集合統稱為核動力工程研究開發系統。任何一個系統出現問題，核動力工程研發任務將不能順利完成，因為核動力工程研發是一系列系統共同協作的最終結果。為高效管理控制這些系統，需要借助信息化技術的電子信息系統組織推動其他系統半自動化或自動化地完成任務，實現整個核動力工程的高效率、高準確度、高響應度。

一、信息化技術在核動力機械設計中的應用

1.虛擬樣機技術的應用

在機械類產品設計開發中，機械設計作為生產核動力產品的第一步，是機械產品設計開發的重要組成。要提高機械產品的性能，機械設計承擔著主要責任。在當今時代，科技高速發展，涌現出了許多新興技術手段。如使用虛擬樣機技術來設計開發出一些虛擬產品，這種方式較之傳統設計開發物理樣機的辦法更具有優勢。如可利用虛擬樣機進行評估、測試，也可以再設計改進方法，同時能夠以較短的開發周期、較低的成本實現產品的改良。20世紀80年代，在計算機技術發展之下產生的計算機輔助工程技術，稱之為虛擬樣機技術，具體來說，即工程師于計算機上建立一個樣機模型，動態分析模型之后，改進樣機的性能，并使用數字化的形式用實物樣機試驗替代虛擬樣機，便于設計開發工作的順利進行。

2.CAD技術的應用

CAD技術是近年來十分熱門的計算機輔助設計技術，具有較高的先進性。CAD技術涵蓋硬件與軟件兩個層面，其中，CAD技術的核心在于軟件系統，決定了其功能，而硬件則具有一定的物質基礎作用。在機械設計中，CAD主要應用于模具集成制造、三維實體建模、計算機輔助繪圖、建立數據庫、處理工程設計信息、檢索交換信息、工程設計審查以及評估等方面。

將CAD技術應用于機械設計時，能夠通過相鄰零件的具體位置及形狀設計出新的機械零件，從而提升設計工作的效率以及準確率。設計人員只要重新設計機械的零部件，便可以完成新機械的設計開發，可以直接使用原機械設計開發的多數零件信息。在CAD系統中，其高度變型設計功能能夠以高速重構來完成全新的機械產品設計。通過應用CAD系統，可高效進行機械設計工作，有效提升機械產品的設計開發工作效率，縮短新機械產品的生產周期。裝配環境中，只要有箱體外形數據與搭配要求便可以得出準確的箱蓋設計需求值，生產對應的箱蓋。

3.智能制造技術的應用

工程的設計制造、生產施工與管理等具有十分緊密的聯系，通過連接CAM與CAD，可以有機結合工程的各個系統，實現一體化。該系統的設計制造，是將CAD設計結果應用于數控仿真中，并生成數控加工程序，在數控機床中自動化完成加工程序。未來產品的開發設計模式主要是基于特征三維造型的CAE/CAD/CAPP等的集成。通過高效化集成原型制造與新產品制造，建成高速生產開發的循環式系統，于并行工程環境中，高效修改及評估所開發設計的產品，便于與市場客戶需求保持一致性，以客戶的需求為導向快速生產產品，改進產品質量，有效提高產品的競爭實力。由此可知，可聯合CAD技術以及先進制造、管理、規劃、分析技術，形成一種集成化的計算機制造系統（即CIMS），并將CAD技術作為CIMS系統的重要基礎與核心。

二、核動力機械設計中信息化設計系統構建分析

1.專業信息管理系統的構建

在完成管理體系、信息技術服務有關系統構建后，緊接著就是用專業的技術和管理體系運行、維護和管理信息系統，這是信息化工作的一項重要內容。隨著信息技術的迅猛發展以及現代化信息內容的日漸豐富，其系統日益復雜，用戶很難自行維護。而且許多科研生產活動都依托該系統才能正常開展，因此，必須有專業隊伍管理和運行這個重要技術基礎設施，才能使系統更穩定可靠。信息技術服務和管理體系涵蓋的工作內容有以下六項：一是提供高性能計算機資源；二是信息資源和數據管理數字化；三是軟件工程及版本管理；四是信息安全維護和災難修復；五是信息技術服務活動（如應用開發、咨詢、培訓、信息技術等）；六是管理和維護網絡。

2.現代化信息系統的構建

形成網絡通暢、信息豐富、使用便捷的現代化信息系統是信息化建設工程的目標。主要有：第一，機房和網絡工程，建立中心機房和計算機網絡主干，打造高速的通信網絡，保證網絡安全和運行穩定。第二，計算機應用軟件工程。建設能夠提供核動力研究開發及管理需要的軟件配置管理制度及軟件庫，包括以下步驟：①建立較為集中的高性能計算配置中心，對貴重的軟件資源系統進行統一維護和管理，網上共享，依需授權。②集中所有科研、設計與管理軟件，同步引進和自主開發，制作系列支持核動力工程研究開發、設計的軟件，保護擁有自主知識產權的軟件版權。第三，模型、方法案例挖掘工程。對工程設計、科研和管理活動中的各項成果、規范標準、技術或技巧、技術方法、管理經驗和人事信息、案例等不斷加以總結，形成可供工程研究開發設計、辦公自動化和管理的信息資源庫。第四，信息標準化工程。運用目前使用的行業標準及國家標準，根據需要補充制定企業的標準，建設包含總體和基礎標準、管理信息化標準及設計自動化標準的信息化標準體系，實現信息系統聯動、資源共享的基礎便是信息標準化，也是信息化建設戰略的至高目標。

3.公共信息平臺的構建

開發若干個工程研究項目、設計項目及新產品開發項目，并發多項任務、多信息過程的局面，是所有從事核工程設計科研單位經常面臨的情況。然而這些工作的基礎方法、技術手段和信息在一個行業領域內都是一樣的。對應的組織過程及工程的管理也是無差別的，因此，建設這類單位信息化的目標是能支持多個單位協同、多項目并行的公共信息平臺，才能做到統一建設，多方受益，避免重復建設及提高增大投資收益。

信息化建設不是短期的建設工程，要使所有部門、所有項目都獲益，對應的機制應該是統一建設、多方受益的推動型基建，由相關部門建立共享機制，形成單位各級部門獨立開放、重要資源授權共享、信息安全有統一保障的信息應用機制。在建設信息化工程時，應該在規劃之前就考量現有可用資源的有效使用范圍，利用先進的資源調度和網絡管理技術，達到有效整合和移植所有資源的目的，減少資源的浪費和重復。

參考文獻：

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