淺析機(jī)械中優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性及對(duì)策

楊惠博

摘 要：在當(dāng)今社會(huì)中隨著科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及廣泛運(yùn)用，設(shè)計(jì)領(lǐng)域中出現(xiàn)一種新興的學(xué)科--現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力進(jìn)步有著重大作用，然而隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)、技能和技藝都較當(dāng)前的社會(huì)形式有著明顯的落后。人們與時(shí)俱進(jìn)的思想觀念和對(duì)生活需求的提高，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品性能的要求也不斷提升，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)研制出來(lái)的產(chǎn)品已經(jīng)無(wú)法滿足消費(fèi)者的需求，產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力逐漸下降，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改革已成為必不可少的一部分。對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化無(wú)非是指在數(shù)學(xué)模型的建立和計(jì)算機(jī)技術(shù)方面進(jìn)行提高，同時(shí)也是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文旨在通過對(duì)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探索，找出與之相對(duì)應(yīng)的策略。

關(guān)鍵詞：機(jī)械；優(yōu)化設(shè)計(jì)；必要性

一、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論

優(yōu)化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生與發(fā)展的重要組成內(nèi)容，其在機(jī)械中的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的綜合性和實(shí)用性，為機(jī)械設(shè)計(jì)的提高和發(fā)展提供了科學(xué)的方法，對(duì)設(shè)計(jì)者使其從被動(dòng)發(fā)展的模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)發(fā)展，對(duì)企業(yè)可以節(jié)約材料、減少成本、提高設(shè)計(jì)效率和水平、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)發(fā)展也具有一定的推動(dòng)作用[1]。當(dāng)今世界各國(guó)學(xué)者對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展都十分重視，我國(guó)的優(yōu)化設(shè)計(jì)雖然發(fā)展迅速，但由于發(fā)展時(shí)間短暫與國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)還有較大差距，在實(shí)踐過程中運(yùn)用的比例較為稀疏。隨著各種輔助設(shè)備性能的提升，市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，優(yōu)化技術(shù)也逐漸運(yùn)用的各個(gè)領(lǐng)域和日常生活中。

二、機(jī)械中優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性

（一）優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械工藝與質(zhì)量的提高

在設(shè)計(jì)機(jī)械的過程，設(shè)計(jì)者不僅要對(duì)其流程、時(shí)間和成本、作用等問題進(jìn)行細(xì)致的規(guī)劃，還要重點(diǎn)考慮該設(shè)計(jì)產(chǎn)品在市場(chǎng)中是否具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在與其功能相似的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)中能否具有較高的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)還要對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行保障，不能存在產(chǎn)品質(zhì)量低下的問題[2]。機(jī)械產(chǎn)品往往用于大型的工程項(xiàng)目和全自動(dòng)化的生產(chǎn)，產(chǎn)品的質(zhì)量就成為其中的重中之重，良好的質(zhì)量是機(jī)械設(shè)計(jì)的第一位因素，關(guān)系到其今后的發(fā)展與營(yíng)銷，如果一項(xiàng)產(chǎn)品質(zhì)量不能得到保障，就好比鳥兒失去了翅膀，老虎丟失了牙齒，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值將持續(xù)下降。因此對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)就成了重點(diǎn)，良好的設(shè)計(jì)路徑和策略能夠?qū)Ξa(chǎn)品的工藝和質(zhì)量有著顯著的提高。良好的設(shè)計(jì)方案往往具有較為明顯的特點(diǎn)，機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和成本都有較大的作用?？偠灾?，機(jī)械中的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是對(duì)其設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行發(fā)現(xiàn)與改正，形成最佳的設(shè)計(jì)方案，也往往具有較高的質(zhì)量保證。

（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械開支與成本的節(jié)約

在機(jī)械中優(yōu)化設(shè)計(jì)可以極大程度地節(jié)約產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成本和開支，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高有著顯著效果。機(jī)械設(shè)計(jì)往往以繁瑣、浩大的工程而出名，需求的時(shí)間較長(zhǎng)，在其設(shè)計(jì)中幾乎不存在任何的捷徑。因此在開發(fā)設(shè)計(jì)過程所耗費(fèi)的資金也往往不菲，在社會(huì)實(shí)踐的過程中也驗(yàn)證了這一結(jié)論，機(jī)械設(shè)計(jì)常常使企業(yè)入不敷出[3]。雖然隨著優(yōu)化設(shè)計(jì)的運(yùn)用，機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)得到了一定的發(fā)展和進(jìn)步，但仍然存在著開支問題。于此同時(shí)，在運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)進(jìn)行資金壓縮、削減時(shí)應(yīng)注意保證產(chǎn)品的質(zhì)量，不能因?yàn)楣?jié)約產(chǎn)品成本而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，要以產(chǎn)品質(zhì)量為前提，否則應(yīng)果斷舍棄。在機(jī)械設(shè)計(jì)中采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，往往可以發(fā)揮出百分之一百二的能力，對(duì)人力，物力進(jìn)行充分的調(diào)用。減少了不必要損失的產(chǎn)生。因此優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠?qū)C(jī)械設(shè)計(jì)的開支成本進(jìn)行有效的節(jié)約，能使機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械附加價(jià)值的提高

優(yōu)化設(shè)計(jì)可以對(duì)機(jī)械附加價(jià)值進(jìn)行提高，增強(qiáng)其產(chǎn)品在社會(huì)中的競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品具備較高的商業(yè)價(jià)值，在市場(chǎng)中也是較為熱門的產(chǎn)品。優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的附加價(jià)值有著顯著的提高，使其較之以往的產(chǎn)品有了更大的科技含量和技術(shù)價(jià)值，在社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)過程中有了更為明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)機(jī)械產(chǎn)品的熱銷也為企業(yè)的發(fā)展提供了新的經(jīng)濟(jì)效益，機(jī)械產(chǎn)品的更新?lián)Q代也為人民群眾的生活水平發(fā)展起到了一定的作用。機(jī)械產(chǎn)品往往本身的價(jià)值較低，但隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都加入一個(gè)或者多個(gè)的新興技術(shù)，使其最終就成為高科技產(chǎn)品，并且機(jī)械產(chǎn)品附加值達(dá)到了極高的程度，較之以往的產(chǎn)品仿佛一個(gè)天上一個(gè)地下的巨大差距[4]。在市場(chǎng)銷售中，這類商品的價(jià)值也常常居高不下，由此可見企業(yè)也隨著機(jī)械運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)使本身的經(jīng)濟(jì)效益得到了巨大的提升。

三、對(duì)機(jī)械中優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效對(duì)策

優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)提供巨大作用，因此當(dāng)前社會(huì)機(jī)械企業(yè)引入科學(xué)有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)就成了重中之重。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，同一個(gè)問題不一定采用同一個(gè)優(yōu)化方法，問題只有一個(gè)而解決的方法卻極其之多[5]。在這眾多的優(yōu)化方法中無(wú)非兩種答案，一種是效果較好或者較差但都能取得成功，另一種就有可能導(dǎo)致失敗。因此，我們?cè)谶x取優(yōu)化方法中就非常關(guān)鍵了，要依據(jù)問題的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。首先，效率要高，盡可能的減少優(yōu)化算法的計(jì)算時(shí)間；其次，在一定的時(shí)間內(nèi)計(jì)算成功率要高；最后，穩(wěn)定性也是極其重要的一點(diǎn)，要盡可能的采用成熟的計(jì)算程序，使解答過程中不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。除了上述的要求在選擇優(yōu)化方法時(shí)，個(gè)人經(jīng)驗(yàn)也是必不可少的組成部分，這些經(jīng)驗(yàn)往往對(duì)各類優(yōu)化方法的特性極其清楚，能夠?qū)Ω黜?xiàng)方法進(jìn)行比較，從中找到最適合的方法出來(lái)。此外，在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中線性規(guī)范方法、無(wú)約束優(yōu)化方法、約束優(yōu)化方法、多目標(biāo)及離散變量?jī)?yōu)化方法也是常常出現(xiàn)的?？偠灾?，優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)起到了巨大的推動(dòng)作用。

四、結(jié)論

在當(dāng)前社會(huì)，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)較為落后，對(duì)機(jī)械類企業(yè)產(chǎn)生了較大的影響，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益日漸下降，而此時(shí)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法結(jié)合而產(chǎn)生的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)則成為一種更科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，能夠使機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量與工藝提高、附加價(jià)值增加、節(jié)約開支與成本。近年來(lái)隨著社會(huì)發(fā)展，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)和手段也逐漸完善且用途也更加廣泛，在仿生物學(xué)理論、基因遺傳學(xué)理論和人工智能優(yōu)化等理論中也逐漸出現(xiàn)，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)給機(jī)械領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但隨著技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，優(yōu)化設(shè)計(jì)也逐步邁入更多領(lǐng)域，發(fā)展前景也極其廣闊。但目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)面對(duì)國(guó)外的優(yōu)化設(shè)計(jì)仍然存在較大的差距，還停留在初步階段，面對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)使其運(yùn)用到產(chǎn)品的各個(gè)生產(chǎn)方面，使之適應(yīng)機(jī)械設(shè)計(jì)。本文通過上述的一系列分析和探索，發(fā)現(xiàn)新時(shí)期優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)械的重要性和意義，并提出了一系列的對(duì)策以供參考。

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