信息化技術(shù)在核動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

高政新

摘 要：在核動(dòng)力工程中，信息化技術(shù)發(fā)揮了十分重要的作用，整個(gè)核動(dòng)力工程設(shè)計(jì)的業(yè)務(wù)活動(dòng)都或多或少涉及信息化技術(shù)應(yīng)用知識(shí)，由于核動(dòng)力工程的信息規(guī)模較大，技術(shù)資源較多，只有借助信息化技術(shù)實(shí)施高效的資源控制與管理，才能真正根據(jù)需求開展工作。由此可知，核動(dòng)力工程建設(shè)過程中，信息化技術(shù)的應(yīng)用主要圍繞規(guī)劃的統(tǒng)一性、需求的主導(dǎo)性、實(shí)施的步驟性、資源的整合性、標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性以及整體的安全性。文章針對(duì)核動(dòng)力機(jī)械工程中信息化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期找到信息系統(tǒng)的構(gòu)建方法。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；核動(dòng)力；機(jī)械設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

核動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)開發(fā)需要各個(gè)環(huán)節(jié)的共同合作，包括工程支持系統(tǒng)、工程管理系統(tǒng)、工程技術(shù)系統(tǒng)以及工程組織系統(tǒng)，我們將這些系統(tǒng)的集合統(tǒng)稱為核動(dòng)力工程研究開發(fā)系統(tǒng)。任何一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，核動(dòng)力工程研發(fā)任務(wù)將不能順利完成，因?yàn)楹藙?dòng)力工程研發(fā)是一系列系統(tǒng)共同協(xié)作的最終結(jié)果。為高效管理控制這些系統(tǒng)，需要借助信息化技術(shù)的電子信息系統(tǒng)組織推動(dòng)其他系統(tǒng)半自動(dòng)化或自動(dòng)化地完成任務(wù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)核動(dòng)力工程的高效率、高準(zhǔn)確度、高響應(yīng)度。

一、信息化技術(shù)在核動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1.虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

在機(jī)械類產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)中，機(jī)械設(shè)計(jì)作為生產(chǎn)核動(dòng)力產(chǎn)品的第一步，是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的重要組成。要提高機(jī)械產(chǎn)品的性能，機(jī)械設(shè)計(jì)承擔(dān)著主要責(zé)任。在當(dāng)今時(shí)代，科技高速發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多新興技術(shù)手段。如使用虛擬樣機(jī)技術(shù)來設(shè)計(jì)開發(fā)出一些虛擬產(chǎn)品，這種方式較之傳統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)物理樣機(jī)的辦法更具有優(yōu)勢(shì)。如可利用虛擬樣機(jī)進(jìn)行評(píng)估、測(cè)試，也可以再設(shè)計(jì)改進(jìn)方法，同時(shí)能夠以較短的開發(fā)周期、較低的成本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的改良。20世紀(jì)80年代，在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展之下產(chǎn)生的計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)，稱之為虛擬樣機(jī)技術(shù)，具體來說，即工程師于計(jì)算機(jī)上建立一個(gè)樣機(jī)模型，動(dòng)態(tài)分析模型之后，改進(jìn)樣機(jī)的性能，并使用數(shù)字化的形式用實(shí)物樣機(jī)試驗(yàn)替代虛擬樣機(jī)，便于設(shè)計(jì)開發(fā)工作的順利進(jìn)行。

2.CAD技術(shù)的應(yīng)用

CAD技術(shù)是近年來十分熱門的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，具有較高的先進(jìn)性。CAD技術(shù)涵蓋硬件與軟件兩個(gè)層面，其中，CAD技術(shù)的核心在于軟件系統(tǒng)，決定了其功能，而硬件則具有一定的物質(zhì)基礎(chǔ)作用。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，CAD主要應(yīng)用于模具集成制造、三維實(shí)體建模、計(jì)算機(jī)輔助繪圖、建立數(shù)據(jù)庫(kù)、處理工程設(shè)計(jì)信息、檢索交換信息、工程設(shè)計(jì)審查以及評(píng)估等方面。

將CAD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，能夠通過相鄰零件的具體位置及形狀設(shè)計(jì)出新的機(jī)械零件，從而提升設(shè)計(jì)工作的效率以及準(zhǔn)確率。設(shè)計(jì)人員只要重新設(shè)計(jì)機(jī)械的零部件，便可以完成新機(jī)械的設(shè)計(jì)開發(fā)，可以直接使用原機(jī)械設(shè)計(jì)開發(fā)的多數(shù)零件信息。在CAD系統(tǒng)中，其高度變型設(shè)計(jì)功能能夠以高速重構(gòu)來完成全新的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)。通過應(yīng)用CAD系統(tǒng)，可高效進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)工作，有效提升機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)工作效率，縮短新機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。裝配環(huán)境中，只要有箱體外形數(shù)據(jù)與搭配要求便可以得出準(zhǔn)確的箱蓋設(shè)計(jì)需求值，生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的箱蓋。

3.智能制造技術(shù)的應(yīng)用

工程的設(shè)計(jì)制造、生產(chǎn)施工與管理等具有十分緊密的聯(lián)系，通過連接CAM與CAD，可以有機(jī)結(jié)合工程的各個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一體化。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造，是將CAD設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)用于數(shù)控仿真中，并生成數(shù)控加工程序，在數(shù)控機(jī)床中自動(dòng)化完成加工程序。未來產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)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(chǎn)品制造，建成高速生產(chǎn)開發(fā)的循環(huán)式系統(tǒng)，于并行工程環(huán)境中，高效修改及評(píng)估所開發(fā)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，便于與市場(chǎng)客戶需求保持一致性，以客戶的需求為導(dǎo)向快速生產(chǎn)產(chǎn)品，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，有效提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。由此可知，可聯(lián)合CAD技術(shù)以及先進(jìn)制造、管理、規(guī)劃、分析技術(shù)，形成一種集成化的計(jì)算機(jī)制造系統(tǒng)（即CIMS），并將CAD技術(shù)作為CIMS系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)與核心。

二、核動(dòng)力機(jī)械設(shè)計(jì)中信息化設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)建分析

1.專業(yè)信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建

在完成管理體系、信息技術(shù)服務(wù)有關(guān)系統(tǒng)構(gòu)建后，緊接著就是用專業(yè)的技術(shù)和管理體系運(yùn)行、維護(hù)和管理信息系統(tǒng)，這是信息化工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展以及現(xiàn)代化信息內(nèi)容的日漸豐富，其系統(tǒng)日益復(fù)雜，用戶很難自行維護(hù)。而且許多科研生產(chǎn)活動(dòng)都依托該系統(tǒng)才能正常開展，因此，必須有專業(yè)隊(duì)伍管理和運(yùn)行這個(gè)重要技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，才能使系統(tǒng)更穩(wěn)定可靠。信息技術(shù)服務(wù)和管理體系涵蓋的工作內(nèi)容有以下六項(xiàng)：一是提供高性能計(jì)算機(jī)資源；二是信息資源和數(shù)據(jù)管理數(shù)字化；三是軟件工程及版本管理；四是信息安全維護(hù)和災(zāi)難修復(fù)；五是信息技術(shù)服務(wù)活動(dòng)（如應(yīng)用開發(fā)、咨詢、培訓(xùn)、信息技術(shù)等）；六是管理和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

2.現(xiàn)代化信息系統(tǒng)的構(gòu)建

形成網(wǎng)絡(luò)通暢、信息豐富、使用便捷的現(xiàn)代化信息系統(tǒng)是信息化建設(shè)工程的目標(biāo)。主要有：第一，機(jī)房和網(wǎng)絡(luò)工程，建立中心機(jī)房和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主干，打造高速的通信網(wǎng)絡(luò)，保證網(wǎng)絡(luò)安全和運(yùn)行穩(wěn)定。第二，計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件工程。建設(shè)能夠提供核動(dòng)力研究開發(fā)及管理需要的軟件配置管理制度及軟件庫(kù)，包括以下步驟：①建立較為集中的高性能計(jì)算配置中心，對(duì)貴重的軟件資源系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一維護(hù)和管理，網(wǎng)上共享，依需授權(quán)。②集中所有科研、設(shè)計(jì)與管理軟件，同步引進(jìn)和自主開發(fā)，制作系列支持核動(dòng)力工程研究開發(fā)、設(shè)計(jì)的軟件，保護(hù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件版權(quán)。第三，模型、方法案例挖掘工程。對(duì)工程設(shè)計(jì)、科研和管理活動(dòng)中的各項(xiàng)成果、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)或技巧、技術(shù)方法、管理經(jīng)驗(yàn)和人事信息、案例等不斷加以總結(jié)，形成可供工程研究開發(fā)設(shè)計(jì)、辦公自動(dòng)化和管理的信息資源庫(kù)。第四，信息標(biāo)準(zhǔn)化工程。運(yùn)用目前使用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)需要補(bǔ)充制定企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)包含總體和基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、管理信息化標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)的信息化標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、資源共享的基礎(chǔ)便是信息標(biāo)準(zhǔn)化，也是信息化建設(shè)戰(zhàn)略的至高目標(biāo)。

3.公共信息平臺(tái)的構(gòu)建

開發(fā)若干個(gè)工程研究項(xiàng)目、設(shè)計(jì)項(xiàng)目及新產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目，并發(fā)多項(xiàng)任務(wù)、多信息過程的局面，是所有從事核工程設(shè)計(jì)科研單位經(jīng)常面臨的情況。然而這些工作的基礎(chǔ)方法、技術(shù)手段和信息在一個(gè)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)都是一樣的。對(duì)應(yīng)的組織過程及工程的管理也是無差別的，因此，建設(shè)這類單位信息化的目標(biāo)是能支持多個(gè)單位協(xié)同、多項(xiàng)目并行的公共信息平臺(tái)，才能做到統(tǒng)一建設(shè)，多方受益，避免重復(fù)建設(shè)及提高增大投資收益。

信息化建設(shè)不是短期的建設(shè)工程，要使所有部門、所有項(xiàng)目都獲益，對(duì)應(yīng)的機(jī)制應(yīng)該是統(tǒng)一建設(shè)、多方受益的推動(dòng)型基建，由相關(guān)部門建立共享機(jī)制，形成單位各級(jí)部門獨(dú)立開放、重要資源授權(quán)共享、信息安全有統(tǒng)一保障的信息應(yīng)用機(jī)制。在建設(shè)信息化工程時(shí)，應(yīng)該在規(guī)劃之前就考量現(xiàn)有可用資源的有效使用范圍，利用先進(jìn)的資源調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，達(dá)到有效整合和移植所有資源的目的，減少資源的浪費(fèi)和重復(fù)。

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