汽車設(shè)計(jì)的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法探究

趙陽　金星

摘 要：當(dāng)前我國對于多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)研究還處于初步階段，然而隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在提升產(chǎn)品的質(zhì)量以及設(shè)計(jì)效率方面取得的成就非常突出。就設(shè)計(jì)部門而言，如何設(shè)計(jì)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(jì)發(fā)展當(dāng)中的地位尤為重要。文章針對汽車設(shè)計(jì)的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方案進(jìn)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(shè)計(jì)；多學(xué)科設(shè)計(jì)；優(yōu)化；系統(tǒng)工程；工程設(shè)計(jì)

對于汽車設(shè)計(jì)來說，其是一項(xiàng)極為復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，通常要涉及多個學(xué)科的系統(tǒng)化研究，同時(shí)還要對比以往的常規(guī)設(shè)計(jì)方案，從中找出缺陷并進(jìn)行有效改進(jìn)，這樣才能更好的推進(jìn)整個汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。所以逐步強(qiáng)化對汽車設(shè)計(jì)的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化研究，充分運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案與技術(shù)，進(jìn)而提升其設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)整個行業(yè)的發(fā)展。

1 多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方式簡介

1.1 多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化概念簡述

多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，通常需要在系統(tǒng)化的角度，針對汽車設(shè)計(jì)這一復(fù)雜工程及其相關(guān)的子系統(tǒng)進(jìn)行整體化研究，從而設(shè)計(jì)出最為理想的汽車設(shè)計(jì)方案。其必須充分考量各個學(xué)科之間的交叉影響，探究出系統(tǒng)工程當(dāng)中各個子系統(tǒng)之間的協(xié)同機(jī)制，并加以應(yīng)用，這是一種全新的工程設(shè)計(jì)理念，必須引起設(shè)計(jì)者的高度重視。

1.2 多學(xué)科設(shè)計(jì)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(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方案的探究大多集中于，科學(xué)高效的多學(xué)科設(shè)計(jì)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(jì)算系統(tǒng)等。當(dāng)然，在這些研究內(nèi)容當(dāng)中，多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方案是廣大設(shè)計(jì)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(jìn)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 汽車設(shè)計(jì)中多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方案應(yīng)用的重要性分析

2.1 多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化

汽車設(shè)計(jì)的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化，能夠?qū)⒏鱾€學(xué)科之間的應(yīng)用研究以及工程系統(tǒng)當(dāng)中的相互作用進(jìn)行綜合性考量，從而使它們互相協(xié)同，為設(shè)計(jì)出一項(xiàng)綜合的、復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法創(chuàng)造條件。同時(shí)，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(dāng)中，使其與主系統(tǒng)能夠良好的協(xié)作。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方案大多運(yùn)用到汽車行業(yè)當(dāng)中，其較為充分的運(yùn)用空間探究出一系列科學(xué)高效的設(shè)計(jì)理念，從而使空間能夠得到最大化利用。與此同時(shí)，一套優(yōu)良的設(shè)計(jì)理念能夠在縮減設(shè)計(jì)時(shí)間的基礎(chǔ)之上，提升設(shè)計(jì)效果，提升設(shè)計(jì)效益，使資源達(dá)到科學(xué)高效的應(yīng)用。

2.2 多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化分類

對于多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)方案而言，通?？梢詣澐譃榉桨冈O(shè)計(jì)、模型設(shè)計(jì)、圖紙繪制三個方面。設(shè)計(jì)者必須擁有非常充實(shí)的知識儲備，在設(shè)計(jì)的進(jìn)程當(dāng)中，要能夠合理的運(yùn)用建筑學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)的相關(guān)理論，在一定程度上還要能夠準(zhǔn)確計(jì)量、靈活運(yùn)用相關(guān)知識與技術(shù)。就這一方面而言，對于設(shè)計(jì)者的要求普遍較高，需要設(shè)計(jì)者的充分重視。

2.3 多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)的缺陷

就當(dāng)前多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀而言，它的實(shí)際應(yīng)用還處于初步探究階段，各個學(xué)科的學(xué)科交流還不夠充分，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)方案時(shí)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?yàn)樗鼤馁M(fèi)大量的人力、財(cái)力以及時(shí)間。

3 汽車多學(xué)科設(shè)計(jì)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(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一樣，需要設(shè)計(jì)者改良以往的整體性優(yōu)化方案，積極的運(yùn)用分布式網(wǎng)絡(luò)理念進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。同時(shí)還要能夠在總體系統(tǒng)探究的基礎(chǔ)之上，對系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)化，使一些較為空洞復(fù)雜的設(shè)計(jì)系統(tǒng)細(xì)化成很多比較簡單易懂的子問題，然后再利用各個學(xué)科之間研究理念較為成熟的技術(shù)對其進(jìn)行論證。這樣就能在最大程度上保障那些較為獨(dú)立的子問題之間的協(xié)調(diào)性，并對其進(jìn)行優(yōu)化整合，進(jìn)而提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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

3.2 汽車多學(xué)科設(shè)計(jì)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(shí)，要求汽車能夠具有優(yōu)良的低速加速能力，同時(shí)保障汽車的成本最低化，一般情況下人們普遍認(rèn)為只要擁有較為優(yōu)良的發(fā)動機(jī)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(shí)際情況下，如果想要提升汽車推進(jìn)動力的成本，同時(shí)降低汽車的重量，這兩者之間擁有很大的分歧存在。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，就必須將汽車的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)者必須擁有充分的專業(yè)技能與靈活多變的設(shè)計(jì)思路，這對于提升汽車設(shè)計(jì)質(zhì)量極為重要。

3.3 設(shè)計(jì)分析過程

在汽車進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，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(yīng)時(shí)間及敏感性進(jìn)行精細(xì)化計(jì)算。之后利用彈性梁模型針對所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)化處理，在這一過程當(dāng)中，空氣動力學(xué)、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信等學(xué)科的相關(guān)知識理論得到大量運(yùn)用。設(shè)計(jì)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(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并與模擬化計(jì)算出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對照分析，進(jìn)而換算出汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的實(shí)際效果，這樣可以在一定程度上針對多個學(xué)科之間的耦合設(shè)計(jì)變量進(jìn)行系統(tǒng)化控制，進(jìn)而確保各個學(xué)科的局部論證，能夠得到最大化利用，為提升設(shè)計(jì)質(zhì)量提供便利。

4 結(jié)束語

對于多學(xué)科設(shè)計(jì)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(jī)制進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化的多學(xué)科探究理念。該種方案通常要求設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，要能夠充分考量各個學(xué)科之間的交叉影響，并采用科學(xué)合理的方法，使系統(tǒng)細(xì)分成以學(xué)科探究為基礎(chǔ)的模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化整合。所以多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方案的合理應(yīng)用具有非常重要的探究意義，能夠?yàn)槠囆袠I(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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