智能化機(jī)械設(shè)計理論要點(diǎn)及發(fā)展趨勢分析

林春陽

摘要：機(jī)械設(shè)計是應(yīng)用機(jī)械的一系列工作原理，結(jié)合各部件的具體特點(diǎn)，通過分析、計算等方法，最終形成機(jī)械制造的基礎(chǔ)。它是機(jī)器順利生產(chǎn)、投入使用的重要一步，也是最重要的一步。目前，智能技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用越來越廣泛，使機(jī)械產(chǎn)品朝著高效、高產(chǎn)、高質(zhì)、低成本的方向發(fā)展，智能化可以為機(jī)械設(shè)計提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)、更逼真的圖形結(jié)構(gòu)和更快速的數(shù)據(jù)分析。此外，智能化有利于機(jī)械系統(tǒng)化，可以擴(kuò)大機(jī)械作業(yè)效率、綠色作業(yè)、系統(tǒng)有序作業(yè)等綜合優(yōu)勢。本文將闡述智能化機(jī)械設(shè)計理論的主要設(shè)計理念、主要特點(diǎn)和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：智能化;機(jī)械設(shè)計;機(jī)械發(fā)展創(chuàng)新

隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的設(shè)計要素和設(shè)計理念也在不斷更新和拓展。在信息化和數(shù)字化時代，機(jī)械設(shè)備的設(shè)計和運(yùn)行也應(yīng)該采用大數(shù)據(jù)和智能技術(shù)，以提高機(jī)械設(shè)備設(shè)計的科學(xué)合理性和運(yùn)行效率。利用智能技術(shù)相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)、計算機(jī)等領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)，可以幫助機(jī)械設(shè)備更好地發(fā)揮其作用，為人們提供方便。因此，智能高科技技術(shù)將融入機(jī)械設(shè)計，使計算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)等智能設(shè)備能夠更好地與機(jī)械結(jié)合，為人們的生產(chǎn)和生活提供便利。

一.智能化機(jī)械設(shè)計理論的主要設(shè)計理念

引入了智能化理念的機(jī)械設(shè)計理論只要分為兩個模塊。第一個模塊是主要針對智能化開展的機(jī)械設(shè)計活動，這個模塊重點(diǎn)放在“智能化”方面。第二個模塊是機(jī)械設(shè)計，也就是基礎(chǔ)的機(jī)械理論運(yùn)用，可以簡單的理解為脫離了智能化的一部分。因此，可以把智能化機(jī)械設(shè)計看作是兩者的融合。智能化的機(jī)械設(shè)計主要設(shè)計領(lǐng)域包括計算機(jī)操作和技術(shù)領(lǐng)域、互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，以及一些基本的物理力學(xué)、數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)分析等等基礎(chǔ)學(xué)科理論。主要是以力學(xué)和科學(xué)為基礎(chǔ)支撐的，在符合物理邏輯基礎(chǔ)之上建立的智能化數(shù)學(xué)模型。并且這種建模不是一蹴而就的，還需要不斷地調(diào)整和改進(jìn)，對內(nèi)一個設(shè)計環(huán)節(jié)都進(jìn)行科學(xué)合理的分析、推導(dǎo)。由于數(shù)據(jù)繁雜和對準(zhǔn)確性的要求很高，數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計記錄往往會使用計算機(jī)進(jìn)行操作，并不斷反復(fù)這一步驟的操作。

除此之外，機(jī)械設(shè)計活動還應(yīng)該是與時俱進(jìn)的，應(yīng)當(dāng)符合社會發(fā)展的潮流和需求，不斷地在原有的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)之上推陳出新而不墨守成規(guī)，使機(jī)械設(shè)計具有智能化、人性化、節(jié)能化等等多方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢。

二.智能化機(jī)械設(shè)計理論的主要特點(diǎn)

1.??? 智能化趨勢

智能化是智能化機(jī)械設(shè)計的最突出特點(diǎn)，主要在于用智能化的高新技術(shù)在機(jī)械的設(shè)計環(huán)節(jié)對機(jī)械進(jìn)行一定的改造。例如，在機(jī)械中植入人工智能科技，又或者是在機(jī)械組裝、運(yùn)用時添加一些智能軟件，如計算機(jī)軟件，用以計算和分析處理數(shù)據(jù)。最理想的機(jī)械設(shè)計是在智能化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)人工智能，使機(jī)械所融入的智能化軟件具有自動更新的人工智能軟件，從而達(dá)到通過不斷更新系統(tǒng)而更新舊有機(jī)械設(shè)備的目的。

與此同時，隨著社會的發(fā)展，如今的智能化還具有了大數(shù)據(jù)這一技術(shù)支撐，能夠在幫助機(jī)械設(shè)備設(shè)計、運(yùn)轉(zhuǎn)中保證高效率的同時，也保存住機(jī)械各項操作的數(shù)據(jù)和資料，既可以用于工作存檔，也能夠提取出來讓相關(guān)工作人員獲取更準(zhǔn)確的信息，作出更精確的機(jī)械設(shè)計改進(jìn)方法。另外，智能化還解決了以往的機(jī)械設(shè)計數(shù)據(jù)檢索慢、采集難得問題，很大程度上地保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量，能夠穩(wěn)步促進(jìn)機(jī)械設(shè)計和投入使用后的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量。

2.??? 系統(tǒng)化趨勢

系統(tǒng)化是機(jī)械設(shè)計朝著智能化方向發(fā)展的另一個特征。它具有更廣闊的設(shè)計視野，不僅要考慮機(jī)械設(shè)計中的設(shè)備本身，還需要綜合的、系統(tǒng)的將對產(chǎn)品產(chǎn)生影響的多種因素進(jìn)行考察和分析。例如分析機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境、適應(yīng)環(huán)境，或是機(jī)械設(shè)備本身的內(nèi)部系統(tǒng)和將要組成的機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)群的聯(lián)系，當(dāng)然還有產(chǎn)品本身設(shè)計的實用性和科學(xué)合理性等等因素。

這種更廣闊的設(shè)計視野能夠?qū)C(jī)械設(shè)備、自然環(huán)境、人文工作環(huán)境、操作者更好地聯(lián)系在一起，使設(shè)計產(chǎn)品更加貼合現(xiàn)實操作的需要。想要達(dá)到這個目標(biāo)，必須在設(shè)計初期就統(tǒng)籌兼顧機(jī)械設(shè)備的各個方面和層面，考慮設(shè)備研發(fā)進(jìn)行到各個階段的操作和整個工作周期，尤其是該設(shè)計的可行性。除此之外，還需要格外重視機(jī)械設(shè)備的生命周期，盡可能的優(yōu)化由于機(jī)械自身的原因而導(dǎo)致的設(shè)備故障，延長設(shè)備使用壽命。

3.??? 綠色化趨勢

綠色化趨勢是近年來機(jī)械設(shè)備設(shè)計的一個熱點(diǎn)趨勢。隨著節(jié)能環(huán)保的理念深入人心，和我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對綠色化的機(jī)械設(shè)計理念也有要求。與自然和諧相處、綠色發(fā)展成為機(jī)械設(shè)計的一個必然趨勢。既能夠帶來設(shè)計的新靈感，也能夠促進(jìn)環(huán)境保護(hù)。協(xié)調(diào)好機(jī)械設(shè)備的發(fā)展、運(yùn)行與自然環(huán)境之間的關(guān)系。

三、智能化機(jī)械設(shè)計理論的發(fā)展前景

1.??? 朝著高精尖的方向深入發(fā)展

智能化機(jī)械設(shè)計的理論必然會隨著社會科技不斷地發(fā)展而發(fā)展，即越來越趨向高精尖技術(shù)與機(jī)械設(shè)計的融入。高精尖技術(shù)的融入能夠不斷地放大科技對機(jī)械設(shè)備設(shè)計、運(yùn)轉(zhuǎn)工作的效率和優(yōu)點(diǎn)，很大程度上的促進(jìn)社會生產(chǎn)力的提高。在這一方面設(shè)計師已經(jīng)有了一些探索，如納米技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的運(yùn)用，就為日后的高精密式的智能化機(jī)械設(shè)計提供了很好的范例，也預(yù)示著我國在機(jī)械設(shè)計和制造方面已經(jīng)取得了一些發(fā)展成績。

2.??? 注重適應(yīng)性發(fā)展

適應(yīng)性發(fā)展主要是指機(jī)械設(shè)計需要使機(jī)械本身、以及操作人員等相關(guān)的因素需要對工作環(huán)境有一定的適應(yīng)性，即柔性。這種趨勢產(chǎn)生于對社會發(fā)展的順應(yīng)需要，機(jī)械設(shè)備對于社會生產(chǎn)力的發(fā)展是至關(guān)重要的工具設(shè)備。因此，在發(fā)展方向和發(fā)展速度都瞬息萬變且快速的社會需求驅(qū)使之下，機(jī)械設(shè)備就需要有較強(qiáng)的適應(yīng)性，以便適應(yīng)社會發(fā)展的需要。操作人員也需要適應(yīng)社會和工作崗位的不同需求，應(yīng)對各種工作情況和工作環(huán)境的不同問題。這一環(huán)節(jié)是需要在機(jī)械設(shè)計階段就打好基礎(chǔ)、做好鋪墊的，它關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的使用方法和使用環(huán)境要求，需要設(shè)計師綜合考慮。

3.??? 專業(yè)化的發(fā)展方向

智能化的機(jī)械設(shè)計將成為一種趨勢，在智能化的機(jī)械領(lǐng)域中將會需要越來越多的專業(yè)人才。因此，各大高校通過各個專業(yè)的整合和科學(xué)構(gòu)建，將智能化的機(jī)械設(shè)計理論專業(yè)化，融入相關(guān)專業(yè)的學(xué)生必修或選修課程中，為機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域培養(yǎng)更多的適應(yīng)性人才，促進(jìn)智能化帶動機(jī)械設(shè)計的深入發(fā)展。

四.結(jié)語

智能化的機(jī)械設(shè)計是一種必然的趨勢，它具有智能化、系統(tǒng)化、綠色化的發(fā)展特點(diǎn)。同時，還會在未來的發(fā)展中深入推進(jìn)智能化，加強(qiáng)適應(yīng)性建設(shè)，通過專業(yè)理論化培養(yǎng)更多的智能化機(jī)械設(shè)計高素質(zhì)人才，推動我國機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 王曉飛.智能化機(jī)械設(shè)計理論的主要特點(diǎn)及發(fā)展前景探究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（16）：13.

[2]?? 辛禮兵.現(xiàn)代智能化機(jī)械設(shè)計理論的主要特點(diǎn)及發(fā)展前景探究[J].黑河學(xué)院學(xué)報，2018，9（04）：211-213.

[3]?? 張麗.對機(jī)械設(shè)備智能化設(shè)計的展望[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15（07）：2-3.

[4]?? 王明麗.機(jī)械設(shè)備人性化設(shè)計應(yīng)用研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2016.

林春陽

摘要：機(jī)械設(shè)計是應(yīng)用機(jī)械的一系列工作原理，結(jié)合各部件的具體特點(diǎn)，通過分析、計算等方法，最終形成機(jī)械制造的基礎(chǔ)。它是機(jī)器順利生產(chǎn)、投入使用的重要一步，也是最重要的一步。目前，智能技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用越來越廣泛，使機(jī)械產(chǎn)品朝著高效、高產(chǎn)、高質(zhì)、低成本的方向發(fā)展，智能化可以為機(jī)械設(shè)計提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)、更逼真的圖形結(jié)構(gòu)和更快速的數(shù)據(jù)分析。此外，智能化有利于機(jī)械系統(tǒng)化，可以擴(kuò)大機(jī)械作業(yè)效率、綠色作業(yè)、系統(tǒng)有序作業(yè)等綜合優(yōu)勢。本文將闡述智能化機(jī)械設(shè)計理論的主要設(shè)計理念、主要特點(diǎn)和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：智能化;機(jī)械設(shè)計;機(jī)械發(fā)展創(chuàng)新

隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的設(shè)計要素和設(shè)計理念也在不斷更新和拓展。在信息化和數(shù)字化時代，機(jī)械設(shè)備的設(shè)計和運(yùn)行也應(yīng)該采用大數(shù)據(jù)和智能技術(shù)，以提高機(jī)械設(shè)備設(shè)計的科學(xué)合理性和運(yùn)行效率。利用智能技術(shù)相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)、計算機(jī)等領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)，可以幫助機(jī)械設(shè)備更好地發(fā)揮其作用，為人們提供方便。因此，智能高科技技術(shù)將融入機(jī)械設(shè)計，使計算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)等智能設(shè)備能夠更好地與機(jī)械結(jié)合，為人們的生產(chǎn)和生活提供便利。

一.智能化機(jī)械設(shè)計理論的主要設(shè)計理念

引入了智能化理念的機(jī)械設(shè)計理論只要分為兩個模塊。第一個模塊是主要針對智能化開展的機(jī)械設(shè)計活動，這個模塊重點(diǎn)放在“智能化”方面。第二個模塊是機(jī)械設(shè)計，也就是基礎(chǔ)的機(jī)械理論運(yùn)用，可以簡單的理解為脫離了智能化的一部分。因此，可以把智能化機(jī)械設(shè)計看作是兩者的融合。智能化的機(jī)械設(shè)計主要設(shè)計領(lǐng)域包括計算機(jī)操作和技術(shù)領(lǐng)域、互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，以及一些基本的物理力學(xué)、數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)分析等等基礎(chǔ)學(xué)科理論。主要是以力學(xué)和科學(xué)為基礎(chǔ)支撐的，在符合物理邏輯基礎(chǔ)之上建立的智能化數(shù)學(xué)模型。并且這種建模不是一蹴而就的，還需要不斷地調(diào)整和改進(jìn)，對內(nèi)一個設(shè)計環(huán)節(jié)都進(jìn)行科學(xué)合理的分析、推導(dǎo)。由于數(shù)據(jù)繁雜和對準(zhǔn)確性的要求很高，數(shù)據(jù)計算和統(tǒng)計記錄往往會使用計算機(jī)進(jìn)行操作，并不斷反復(fù)這一步驟的操作。

除此之外，機(jī)械設(shè)計活動還應(yīng)該是與時俱進(jìn)的，應(yīng)當(dāng)符合社會發(fā)展的潮流和需求，不斷地在原有的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)之上推陳出新而不墨守成規(guī)，使機(jī)械設(shè)計具有智能化、人性化、節(jié)能化等等多方面的特點(diǎn)和優(yōu)勢。

二.智能化機(jī)械設(shè)計理論的主要特點(diǎn)

1.??? 智能化趨勢

智能化是智能化機(jī)械設(shè)計的最突出特點(diǎn)，主要在于用智能化的高新技術(shù)在機(jī)械的設(shè)計環(huán)節(jié)對機(jī)械進(jìn)行一定的改造。例如，在機(jī)械中植入人工智能科技，又或者是在機(jī)械組裝、運(yùn)用時添加一些智能軟件，如計算機(jī)軟件，用以計算和分析處理數(shù)據(jù)。最理想的機(jī)械設(shè)計是在智能化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)人工智能，使機(jī)械所融入的智能化軟件具有自動更新的人工智能軟件，從而達(dá)到通過不斷更新系統(tǒng)而更新舊有機(jī)械設(shè)備的目的。

與此同時，隨著社會的發(fā)展，如今的智能化還具有了大數(shù)據(jù)這一技術(shù)支撐，能夠在幫助機(jī)械設(shè)備設(shè)計、運(yùn)轉(zhuǎn)中保證高效率的同時，也保存住機(jī)械各項操作的數(shù)據(jù)和資料，既可以用于工作存檔，也能夠提取出來讓相關(guān)工作人員獲取更準(zhǔn)確的信息，作出更精確的機(jī)械設(shè)計改進(jìn)方法。另外，智能化還解決了以往的機(jī)械設(shè)計數(shù)據(jù)檢索慢、采集難得問題，很大程度上地保證了數(shù)據(jù)的質(zhì)量，能夠穩(wěn)步促進(jìn)機(jī)械設(shè)計和投入使用后的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量。

2.??? 系統(tǒng)化趨勢

系統(tǒng)化是機(jī)械設(shè)計朝著智能化方向發(fā)展的另一個特征。它具有更廣闊的設(shè)計視野，不僅要考慮機(jī)械設(shè)計中的設(shè)備本身，還需要綜合的、系統(tǒng)的將對產(chǎn)品產(chǎn)生影響的多種因素進(jìn)行考察和分析。例如分析機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境、適應(yīng)環(huán)境，或是機(jī)械設(shè)備本身的內(nèi)部系統(tǒng)和將要組成的機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)群的聯(lián)系，當(dāng)然還有產(chǎn)品本身設(shè)計的實用性和科學(xué)合理性等等因素。

這種更廣闊的設(shè)計視野能夠?qū)C(jī)械設(shè)備、自然環(huán)境、人文工作環(huán)境、操作者更好地聯(lián)系在一起，使設(shè)計產(chǎn)品更加貼合現(xiàn)實操作的需要。想要達(dá)到這個目標(biāo)，必須在設(shè)計初期就統(tǒng)籌兼顧機(jī)械設(shè)備的各個方面和層面，考慮設(shè)備研發(fā)進(jìn)行到各個階段的操作和整個工作周期，尤其是該設(shè)計的可行性。除此之外，還需要格外重視機(jī)械設(shè)備的生命周期，盡可能的優(yōu)化由于機(jī)械自身的原因而導(dǎo)致的設(shè)備故障，延長設(shè)備使用壽命。

3.??? 綠色化趨勢

綠色化趨勢是近年來機(jī)械設(shè)備設(shè)計的一個熱點(diǎn)趨勢。隨著節(jié)能環(huán)保的理念深入人心，和我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對綠色化的機(jī)械設(shè)計理念也有要求。與自然和諧相處、綠色發(fā)展成為機(jī)械設(shè)計的一個必然趨勢。既能夠帶來設(shè)計的新靈感，也能夠促進(jìn)環(huán)境保護(hù)。協(xié)調(diào)好機(jī)械設(shè)備的發(fā)展、運(yùn)行與自然環(huán)境之間的關(guān)系。

三、智能化機(jī)械設(shè)計理論的發(fā)展前景

1.??? 朝著高精尖的方向深入發(fā)展

智能化機(jī)械設(shè)計的理論必然會隨著社會科技不斷地發(fā)展而發(fā)展，即越來越趨向高精尖技術(shù)與機(jī)械設(shè)計的融入。高精尖技術(shù)的融入能夠不斷地放大科技對機(jī)械設(shè)備設(shè)計、運(yùn)轉(zhuǎn)工作的效率和優(yōu)點(diǎn)，很大程度上的促進(jìn)社會生產(chǎn)力的提高。在這一方面設(shè)計師已經(jīng)有了一些探索，如納米技術(shù)在機(jī)械設(shè)計中的運(yùn)用，就為日后的高精密式的智能化機(jī)械設(shè)計提供了很好的范例，也預(yù)示著我國在機(jī)械設(shè)計和制造方面已經(jīng)取得了一些發(fā)展成績。

2.??? 注重適應(yīng)性發(fā)展

適應(yīng)性發(fā)展主要是指機(jī)械設(shè)計需要使機(jī)械本身、以及操作人員等相關(guān)的因素需要對工作環(huán)境有一定的適應(yīng)性，即柔性。這種趨勢產(chǎn)生于對社會發(fā)展的順應(yīng)需要，機(jī)械設(shè)備對于社會生產(chǎn)力的發(fā)展是至關(guān)重要的工具設(shè)備。因此，在發(fā)展方向和發(fā)展速度都瞬息萬變且快速的社會需求驅(qū)使之下，機(jī)械設(shè)備就需要有較強(qiáng)的適應(yīng)性，以便適應(yīng)社會發(fā)展的需要。操作人員也需要適應(yīng)社會和工作崗位的不同需求，應(yīng)對各種工作情況和工作環(huán)境的不同問題。這一環(huán)節(jié)是需要在機(jī)械設(shè)計階段就打好基礎(chǔ)、做好鋪墊的，它關(guān)系到機(jī)械設(shè)備的使用方法和使用環(huán)境要求，需要設(shè)計師綜合考慮。

3.??? 專業(yè)化的發(fā)展方向

智能化的機(jī)械設(shè)計將成為一種趨勢，在智能化的機(jī)械領(lǐng)域中將會需要越來越多的專業(yè)人才。因此，各大高校通過各個專業(yè)的整合和科學(xué)構(gòu)建，將智能化的機(jī)械設(shè)計理論專業(yè)化，融入相關(guān)專業(yè)的學(xué)生必修或選修課程中，為機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域培養(yǎng)更多的適應(yīng)性人才，促進(jìn)智能化帶動機(jī)械設(shè)計的深入發(fā)展。

四.結(jié)語

智能化的機(jī)械設(shè)計是一種必然的趨勢，它具有智能化、系統(tǒng)化、綠色化的發(fā)展特點(diǎn)。同時，還會在未來的發(fā)展中深入推進(jìn)智能化，加強(qiáng)適應(yīng)性建設(shè)，通過專業(yè)理論化培養(yǎng)更多的智能化機(jī)械設(shè)計高素質(zhì)人才，推動我國機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 王曉飛.智能化機(jī)械設(shè)計理論的主要特點(diǎn)及發(fā)展前景探究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（16）：13.

[2]?? 辛禮兵.現(xiàn)代智能化機(jī)械設(shè)計理論的主要特點(diǎn)及發(fā)展前景探究[J].黑河學(xué)院學(xué)報，2018，9（04）：211-213.

[3]?? 張麗.對機(jī)械設(shè)備智能化設(shè)計的展望[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15（07）：2-3.

[4]?? 王明麗.機(jī)械設(shè)備人性化設(shè)計應(yīng)用研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2016.