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陈天熙工学专栏:浅议远程机械设计

作者:江苏天源    添加时间:2014/7/20 8:45:11    浏览量:

摘要:做为一个机械设计人员来说,在设计过程中经常会遇到一些机构设计分析、机械强度分析等一系列问题,需要经常查找设计手册并进行校核计算,如能将机械设计手册建成Web数据库,放在Internet上,当设计人员在设计过程中遇到问题,就可以将参数提交给服务器,服务器经过分析计算和数据库查询,将结果返回。如此,不仅可以方便设计人员,提高工作效率,使他们能有更多时间去开发新产品和研究新问题,还可以大大地节约产品开发的成本。本文对Web的远程机械设计技术广泛分析了当今远程机械设计的发展状况。
关键词:远程 机械设计 计算方法
        1 机械设计发展概述 
        传统设计方法是主要采用封闭的收敛设计思维,进行经验类比设计。在计算方面只进行静态分析,并将载荷,应力进行集中处理,对计算数据的误差采用增加安全系数的做法。传统设计以手工设计为主,使用简单工具,进行人工计算绘图。除此,传统设计是一种串行设计,即一个零件从设计到生产是一个阶段的工作完成之后才进行下一个阶段的工作。所以,一种产品从设计到正式投产要花很多时间,这样开发周期长,且串行设计过程中,各个环节之间缺乏信息沟通,经常导致设计人员之间的合作不协调。
        近年来,由于计算机网络技术、Web技术和数据库技术的出现和飞速发展,给现代机械设计注入了新的生机活力,机械设计逐渐向数字化、网络化方向发展。基于Web的远程设计是在这种条件下产生的。它使得各制造企业可以充分利用Internet和Web的国际互联性和资源共享性,建立企业间的动态联盟或虚拟设计小组,通过分散组合在各地域企业的技术优势,发挥各个企业的局部特长,所以不同专业的技术人员可以不受地域的限制,在一个统一且易于访问的平台下进行异地的合作与设计,实现信息的交流和共享,进而快速开发出所需产品,提高产品设计的一次成功率。
        做为现代设计的一个重要组成部分,远程机械设计是一个多学科、多技术的研究领域,涉及到机械工程及计算机技术等许多知识领域。从机械设计的角度来看,主要研究设计过程的建模、设计优化理论等。从计算机技术方面来看,应研究如何对现有的设计资源进行组织和发布,使得这些资源能方便异地的设计人员进行查询和调用。这些资源包括各种专业化的计算、分析程序,供设计使用的数据库和知识库等,所以要研究网络环境下设计资源的获取与调用,设计过程中设计人员之间信息的交流和反馈等,为远程设计中分布式资源的获取和调用提供基础和借鉴。
        2 国内外远程机械设计发展 
        2.1 远程设计的概念和意义 远程设计让设计人员通过浏览器输入设计参数,服务器自动进行选择和计算,根据确定的参数返回产品的规格或设计图形。远程设计技术是现代计算机技术、网络技术和机械设计技术在工程设计上的应用,其缩短了产品的设计周期和节省了设计成本,真正意义上释放了工程技术人员。与传统的机械设计相比,远程设计具有以下优点:缩短产品的开发周期;避免重复开发;降低了企业资金和人员的投入。特别是近年来三层B/S网络计算模式的出现,极大地降低了客户端软硬件的配置要求;因为远程设计一般都提供给用户进行交流和讨论的平台,这不仅加强了各领域专家之间信息的共享和交换,而且还大大提高了一次产品设计的成功率。
        2.2 远程设计的国内外研究现状 
        2.2.1 在国外领域,有关远程协同设计的研究和应用起步比较早,主要有:①上世纪80年代中期,麻省理工学院学者就从事了这方面的研究,首次提出T计算机支持的协同工作的概念。②20世纪90年代中期,美国伯克利加州大学的集成制造实验室开展了一个名为Cybercut的研究项目,建立了世界上第一个基于WWW的设计和制造系统。③英国建立Edinburgh Engineering Virtual Library 网站,提供工程设计、制造需要等各种信息,建立了基于Web的虚拟制造中心,提高了企业特别是中小企业的市场竞争能力。④美国的Microsoft公司和Unigraphics Solutions公司联合研究面向产品全生命周期基于知识的协同设计支持网络环境“Design Knowledge Network”,减少了时间,降低了成本,快速获取全球设计知识的基础的同时,进行产品创新设计。⑤英国Liverpool等大学研究并且应用人工智能和Internet 提供滚动轴承的网络化的设计服务。         2.2.2 在国内,这方面的研究主要集中在高等院校和科研院所,其中主要有:①西安交通大学润滑理论与轴承研究所为主、国内多家企业和研究机构共同参并建立了国内第一个支持产品协同设计的网站-现代产品设计与研究开发网络(www.chinamodemdesign.com),旨在推进现代设计,主要提供设计知识的获取,参加的单位还有清华大学、机械科学研究院、华中理工大学、重庆大学、上海交通大学等国内许多著名的高校和科研院所。②清华大学精密仪器及机械系摩擦学国家重点实验室开发出了基于Web的异地合作设计系统Cdesign,其采用了Client/Serveer构架,客户与服务器之间通过VAW来完成。③上海先进制造工程技术研究中心与上海飞机制造公司开发了一个基于Intemet/web的异地设计和制造系统,利用它进行跨企业、跨地域的协同产品设计与制造。
        除此之外,国内也有一些相关的网站,如:中国机械网(www.china-machine.com.cn)、材料与制造综合信息服务平台等,它们提供机械设计技术数据、制造工艺技术数据等,并把机械设计技术、制造工艺技术、远程设计技术、产品数据库、计算机辅助设计都实现了网络化。
        可是远程设计由于刚刚起步,像其它新兴技术一样还不够完善。随着CAD技术、计算机网络技术、数据库技术及人工智能技术的不断发展,远程设计的内容必将越来越丰富,功能越来越强大,所提供的服务也将越来越完善。
        3 远程设计系统的技术研究 
        任何系统的总体结构模式的确定是系统在设计初步阶段要完成的一项主要任务。它的总体结构模式是系统的基础,只有确定了系统的结构模式才能进行下一步的设计和开发。而且应用软件的架构是建立在计算模式基础之上的,所以,必须先对网络计算模式进行分析。
        计算机网络技术的发展过程中先后出现了大型机为中心的计算模式,服务器为中心的计算模式和客户机/服务器(Client/Server) 计算模式,还有随着Web技术的成熟而发展起来的浏览器/服务器 (Browse/Server)计算模式。
对两种计算模式经过分析和研究,CS模式和B/S模式比较,具有以下优点:界面风格统一、可移植;跨平台性,B/S模式的系统较 US模式的系统有更好的跨平台性,客户端可位于任意的软、硬件平台;易于管理和维护。
        4 远程设计系统的支撑技术 
        基于Web的远程设计是一项涉及多学科多功能的综合活动,其中包括现代机械设计技术、Web 技术、数据库技术、计算机编程技术、多媒体技术和图形浏览技术等。
参考文献: 
[1]Web.数据库交互式动态访问技术分析与比较.高福友.电脑开发与应用.2005.
[2]基于.WEB.的变速箱零件标准化及图档信息综合管理系统的研究与开发.王君.浙江大学硕士论文.2002.12.13.