供給側結構性改革下現代機械設計方法創新研究

尹玄煒

摘 要：為了提高現代機械設計技術水平，根據機械設計逐漸復雜化的特點，尤其是供給側結構性改革對機械產品的高性能，高質量的需求，需要我們不斷發掘現代設計技術在機械設計中的應用，只有這樣才能促進機械設計水平快速提高。本文主要圍繞供給側結構性改革下現代機械設計的創新理念和實踐經驗展開討論。

關鍵詞：現代機械設計；分析研究；供給側結構性改革

現代設計技術與傳統的機械設計相比而言，本身就包含了設計方法創新的理念和思路。任何一件事物的創新都離不開思維的創新，現代機械設計也不例外，創新思維是現代機械設計不斷向前發展的根本。作為機械設計的從業人員，要善于把理論知識和實踐經驗相結合，并且運用先進的計算機技術，設計出符合大眾需求的高品質機械產品。

一.現代機械設計的特點

現代機械設計并不是脫離傳統機械設計，而是以傳統機械設計為基礎，并且運用先進的計算機技術進行完善和發展。在產品設計理念、設計方法、產品質量、縮短設計時間等方面進行完善，現代機械設計相對于傳統機械設計具有以下幾個特點。

1.程序性：從現代機械設計的過程來看，它更加重視產品從設計到生產再到銷售的一體化設計，因此這就需要設計者從產品規劃、產品方案的設計、技術設計以及施工總體設計等步驟進行全面的考慮，從而更加體現現代機械設計方法的程序性。

2.系統性：從設計系統的角度來分析，現代機械設計更加注重使用系統工程來進行處理問題，因此在設計的過程中力求將各個部分進行關聯，使其成為一個有機的整體，從而使整個系統得到最優化的處理，使系統與外界也能產生相應的聯系。

3.創造性：當前我國經濟處在轉變經濟發展方式，優化經濟結構，轉化增長動力的攻關期。供給側創新不足導致很多關鍵設備，核心技術和高端產品依賴進口，核心技術被“卡脖子”的事情時有發生。解決這一問題的關鍵在提高科技創新能力，提高供給側體系質量。因此現代機械設計要敢于打破常規，突破傳統思維，探索新方法，新原理，并且依托先進的設計技術和工具，來開發出高品質的，具有原創性的新產品。

4.高效性：運用現代技術設計出的機械產品，在質量檢測時可以直接使用計算機直接進行模擬使用，這樣設計者可以直接看到自己設計產品的質量水平，同時節約了很多設計時間。除此之外現代機械設計可以縮短前期準備和細節工作的時間，大大提高了設計人員的工作效率。

5.優化性：現代機械設計技術力求通過不斷優化相關的理論和技術，達到技術系統的優化，從而使參數、結構、系統整體等都得到最優化的處理，進而使產品具備高性能、低成本的特點。

二.現代機械設計方法：

現代機械設計主要依托于先進的科學技術，將好的設計方法與先進科學技術完美融合。現代機械設計的根本宗旨是不斷改進設計產品的設計思維、產品質量、減少設計時間等。無論發展到什么階段，現代機械設計的這一根本宗旨都不會改變。現代機械設計設計方法可以歸納為以下幾個方面。

1系統分析設計方法

在傳統的設計方法中，一般都是將要設計的產品分為幾個模塊，分別進行探討研究。但在一個公司內各部門之間并不能做到及時交流，這種現象導致各部門設計出的部件產品都是獨立存在的，片面不完整的。而現代系統分析設計方法要求，產品在設計過程中是一個完整的整體，要用系統完整的方法進行設計，在確立好設計方案后還要把產品的制造過程和運行情況都考慮進去。要想設計出一個好產品，就要把系統開發、制造、運行三個方面綜合考慮，這樣設計生產出的產品才能符合現代社會需要。

2.優化設計方法

傳統的設計方法是根據人的經驗和想法直接確定方案的設計模式，已經不再符合現代機械設計。優化設計方法不僅要考慮所設計產品的結構，同時還要把所設計產品的運輸和流通等都考慮全面。要完成一個優秀的現代機械化設計方案，需把優化設計中的數學模型和設計方法都運用到其中。因為優化涉及的方法是以數學模型為基礎，以計算機技術為工具，在探究數學模型的過程中找到設計產品的最佳方案，所以機械設計人員在設計產品前首先要建立一個完整的數學模型，這樣一個復雜的機械問題就轉變為了數學建模問題。設計人員在選出最佳方案后，應用計算機軟件將設計的數學模型求出解，然后再將求出的結果應用到機械產品設計中，從而滿足產品設計的各種需求。

3有限元分析方法

隨著現代計算機技術的發展，有限元分析方法迅速發展成為現代設計計算方法重要組成部分，這種方法的使用原理是將設計產品分成有限的、獨立的、相互聯結的三個部分，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，如果要分析到產品是立體的，就可以把它劃分到六面體里面。在劃分完產品單元后，設計人員接下來就要確定所分析產品的每個變量，然后將分析出的產品變量應用的單元函數中，并進行求解，最后再將列出的單元方程連立求解。

4反求工程設計

反求工程設計又稱為逆向工程，它也是一種新型的設計方法。這種設計方法是把市場上先進的產品作為研究對象，研究并掌握該產品中的先進技術，然后根據這種先進技術再設計出新的同類產品。我國是制造業大國但并不是制造業強國，供給側結構性改革要求要以中國制造向中國創造轉變，制造大國向制造強國轉變，其中最關鍵的因素是人才和科學技術。國外有很多領先于我們的技術，但他們不會把真正的先進技術交給我們。據研究發現，如果在現代機械設計中使用反求工程設計方法，可以使設計人員在研究新產品的時間上縮短40%以上，大大提高了新產品的設計速度，由此可見反求工程設計方法很符合我國現今的技術發展趨向。雖然反求工程設計一定程度上幫助設計人員減輕了工作難度，但如果想設計出與先進技術同類的新產品也不是一件容易的事情，反求工程設計方法更需要設計人員具備創新思維。

5虛擬設計

虛擬設計是以虛擬現實技術為基礎的一種設計方法，設計者用構建模型的方法將現實世界的信息直觀的展現出來。虛擬設計方法是以并行工程為基礎的，它主要是對處于設計階段的產品進行分析和比較，選出最佳方案，找出對涉及產品影響最大的關鍵參數，通過計算機平臺用可視化技術對處于設計中的產品進行預測，提前預知產品在實際使用中的行為特征和行為響應，優化了設計人員的工作性能。虛擬設計還可以通過計算機對設計的產品進行數字化仿真模擬，這種模擬次數是沒有限制的，可以不斷實驗直到得到最優結果，綜上所述，虛擬設計方法以自身成本低、研發周期短，品質高的優勢，在現代機械設計中的地位是不可取代的。

總之，現代機械設計方法是在傳統機械設計方法的基礎上進行的完善和發展，這個系統的主動性比較強，設計需要的時間短，消耗低的優點。除了這些，現代機械設計方法在產品的制造、報廢、回收等方面都比傳統機械設計方法要好。同時這種設計方法在設計過程中可以吸取很多領域和學科知識，并將這些優秀的資源應用到自己的產品設計中，現代機械設計方法的優點不僅體現在獨特的創造性，它還會將不同的優秀科學技術完美的融合在一個設計產品里。因此，現代機械化設計如果想持續發展，就一定要與先進科學技術結合，只有這樣才能使自身價值不斷提高。

參考文獻：

[1]李玉光.現代機械人性化設計技術探討[J].科技風，2018（21）：150.

[2]堅持以供給側結構性改革為主線新湘論壇2019.05