大數(shù)據(jù)在大型機械設計中的應用

西安西電變壓器有限責任公司 陜西 西安 710000

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)及信息技術與制造企業(yè)信息系統(tǒng)的廣泛應用和深度融合,積累形成了具有海量、高速、多樣、價值等特性的制造業(yè)大數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的大型機械設計更多地依賴于機械設計師個人的知識,經(jīng)驗和技能,而在大數(shù)據(jù)時代,利用人工智能,大數(shù)據(jù),物聯(lián)網(wǎng),數(shù)字孿生等高新技術加快設計的速度和提高設計的質量,更好地推進智能機械設備的設計研究制造,滿足日益激烈的市場競爭需求。

一、大型機械設備設計在運用大數(shù)據(jù)所存在的問題

大數(shù)據(jù)可以優(yōu)化產(chǎn)品的性能,提高產(chǎn)品開發(fā)效率,提升產(chǎn)品質量,提高設備使用率,等等一系列優(yōu)點,但我國大型機械設備制造企業(yè)其實還沒有真正意義使用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)此功能,在應用上還存在一些問題和不足。本文就此做了以下分析：

1.數(shù)據(jù)采集量不夠。雖然當前大部分企業(yè)管理中的數(shù)據(jù)以主要是結構化的數(shù)據(jù),由各個相關部門日常業(yè)務運作中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),通過信息管理系統(tǒng)逐步形成企業(yè)大數(shù)據(jù)。但因傳統(tǒng)機械行業(yè)對大數(shù)據(jù)應用晚,大量的數(shù)據(jù)由于種種原因被丟棄,導致前期大量數(shù)據(jù)丟失,前期留存圖紙等相關資料尚未形成參數(shù)結構化數(shù)據(jù),因此大大限制了大數(shù)據(jù)應用。

2.軟硬件系統(tǒng)跟不上。大數(shù)據(jù)在機械設計上的應用基礎是軟件,許多企業(yè)仍使用老舊設計軟件。尤其高精尖制造產(chǎn)業(yè)國內發(fā)展較慢,未能實現(xiàn)智能工廠,自動化生產(chǎn)模式,系統(tǒng)不能高速有效的查詢、分析、研究、匹配以往產(chǎn)品的設計資料、生產(chǎn)狀況信息、運行維護情況資料以及外購材料、配件性能指標信息等等各種資源。

3.企業(yè)之間平臺搭建難度大。搭建企業(yè)平臺主要難度在于兩個方面：首先,企業(yè)建設初期沒有統(tǒng)一標準,企業(yè)之間差異,系統(tǒng)無法適用于各個企業(yè)發(fā)展,因而增加了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實施成本和復雜程度。其次,系統(tǒng)構架無法滿足數(shù)量需求,訪問多時不能快速響應,無法解決性能上的問題。

4.人才準備不充分。大數(shù)據(jù)要在機械設計時進行應用,企業(yè)的人才需要掌握傳統(tǒng)的機械設計知識,同時還應具備相應的IT知識。數(shù)據(jù)的應用往往使企業(yè)業(yè)務流程變更,因此需要有計劃的引進人員或者對現(xiàn)有人員進行相關培訓。大數(shù)據(jù)的推行應用,離不開領導人的支持,只有員工和管理者對大數(shù)據(jù)有了更深入的認識后,獲得廣泛認同才能起到巨大做作用。

二、大數(shù)據(jù)在機械設計上的應用前景

1.知識庫的應用。使用檢索、推理從存儲的信息中得出結論。類似于常見疑難問題答案搜索,建立企業(yè)專家知識庫,使用人工智能進行查詢檢索,讓我們專家的知識和經(jīng)驗更廣泛地得到應用。推理引擎通過檢索知識庫獲得適用的相關答案和解決方案。利用系統(tǒng)進行機械設計具有一定的優(yōu)勢,比如一致性、可用性、不知疲倦,便利等特性。

2.生成式機械產(chǎn)品快速設計。生成式設計是模仿快速設計方式,就是設計者可以將設計目標、設計材料、制造工藝、成本控制等等條件錄入系統(tǒng),系統(tǒng)可以根據(jù)相關數(shù)據(jù)快速給出多種方案,圍繞不同方案進行可行性分析,測試他們的適用性。生成式機械設計能夠給在短時間內給出多種設計方案,同時對方案進行論證；還能預先對約束條件進行區(qū)分,有效避免了不同條件間的沖突,提高設計效率。

3.模塊化機械產(chǎn)品設計。所謂的模塊化設計是一種用具有標準接口的獨立部件創(chuàng)建新的系統(tǒng)的設計方法。這使得設計可以定制、升級、修復和重用部件。運用大數(shù)據(jù)技術讓供應商提供通用部件、標準部件的各種數(shù)模參數(shù),分享平臺為大數(shù)據(jù)分析提供來源,成為企業(yè)自己的標準數(shù)據(jù)庫的一部分。同時在系統(tǒng)內設定程序,將數(shù)據(jù)分類、對產(chǎn)品進行市場預測、功能分析的基礎上,對一系列通用功能模塊進行劃分和設計,從而實現(xiàn)過往機械設計經(jīng)驗的積累和借鑒利用。

4.模擬仿真加工式機械產(chǎn)品設計。模擬仿真加工式機械產(chǎn)品設計,就是利用數(shù)字孿生技術將人工智能、機器學習和軟件分析與空間網(wǎng)絡圖相結合,創(chuàng)建實時的數(shù)字仿真模型,隨著物理模型的變化而不斷更新和變化的設計方式。利用產(chǎn)品模型、傳感器等正確地映射實體產(chǎn)品在整個生命周期的各種實際數(shù)據(jù)。基于數(shù)字孿生驅動的機械設計不但能夠進行概念設計,也能夠進行詳細設計和虛擬驗證,將極大地縮短產(chǎn)品的設計周期。

三、有效利用大數(shù)據(jù)進行機械設計的方法

1.數(shù)據(jù)量積累。大數(shù)據(jù)時代,運用新型的數(shù)據(jù)處理技術及云計算,實現(xiàn)數(shù)據(jù)長時間的存儲。建設和完善研發(fā)設計知識庫,促進數(shù)字化圖紙,標準零部件庫等設計數(shù)據(jù)在企業(yè)內部的知識重用和創(chuàng)新協(xié)同,提升企業(yè)內部研發(fā)資源統(tǒng)籌管理和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同設計能力,建立產(chǎn)品模型。為大數(shù)據(jù)分析提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎。

2.搭建大數(shù)據(jù)技術構架。企業(yè)和供應商可以進行合作,結合已經(jīng)成型的內部數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),形成新的構架,引入新的數(shù)據(jù)源處理技術,將所有數(shù)據(jù)集中到數(shù)據(jù)倉庫中供各級人員使用。合作企業(yè)之間可以獲取必要的產(chǎn)品相關性能信息、生產(chǎn)信息等等。

建設自動化生產(chǎn)流水線,采用智能設備機器,使設備、系統(tǒng)、車間、產(chǎn)品之間的互聯(lián)互通,企業(yè)生產(chǎn)與市場之間的實時信息交互；開發(fā)適用于大型機械設備企業(yè)應用的機械設計軟件,同時利用大數(shù)據(jù)進行分析、研究開發(fā)更具競爭力的產(chǎn)品。

結束語

我國大型機械設備設計行業(yè)的大數(shù)據(jù)應用還處于起步階段,應用前景不可估量。我們應當把握時代脈搏,充分認識到大數(shù)據(jù)所能帶來的革命性改變。只有如此充分的利用大數(shù)據(jù)所帶來的機遇與挑戰(zhàn),克服困難,才會使我們在信息戰(zhàn)中取得先機。這需要技術人員進一步創(chuàng)新與改進,以促進該行業(yè)長期良性發(fā)展。