淺議遠程機械設計

摘要：做為一個(gè)機械設計人員來(lái)說(shuō)，在設計過(guò)程中經(jīng)常會(huì )遇到一些機構設計分析、機械強度分析等一系列問(wèn)題，需要經(jīng)常查找設計手冊并進(jìn)行校核計算，如能將機械設計手冊建成Web數據庫，放在Internet上，當設計人員在設計過(guò)程中遇到問(wèn)題，就可以將參數提交給服務(wù)器，服務(wù)器經(jīng)過(guò)分析計算和數據庫查詢(xún)，將結果返回。如此，不僅可以方便設計人員，提高工作效率，使他們能有更多時(shí)間去開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和研究新問(wèn)題，還可以大大地節約產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本。本文對Web的遠程機械設計技術(shù)廣泛分析了當今遠程機械設計的發(fā)展狀況。 
關(guān)鍵詞：遠程 機械設計 計算方法 
        1 機械設計發(fā)展概述  
        傳統設計方法是主要采用封閉的收斂設計思維，進(jìn)行經(jīng)驗類(lèi)比設計。在計算方面只進(jìn)行靜態(tài)分析，并將載荷，應力進(jìn)行集中處理，對計算數據的誤差采用增加安全系數的做法。傳統設計以手工設計為主，使用簡(jiǎn)單工具，進(jìn)行人工計算繪圖。除此，傳統設計是一種串行設計，即一個(gè)零件從設計到生產(chǎn)是一個(gè)階段的工作完成之后才進(jìn)行下一個(gè)階段的工作。所以，一種產(chǎn)品從設計到正式投產(chǎn)要花很多時(shí)間，這樣開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，且串行設計過(guò)程中，各個(gè)環(huán)節之間缺乏信息溝通，經(jīng)常導致設計人員之間的合作不協(xié)調。 
        近年來(lái)，由于計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、Web技術(shù)和數據庫技術(shù)的出現和飛速發(fā)展，給現代機械設計注入了新的生機活力，機械設計逐漸向數字化、網(wǎng)絡(luò )化方向發(fā)展�；�于Web的遠程設計是在這種條件下產(chǎn)生的。它使得各制造企業(yè)可以充分利用Internet和Web的國際互聯(lián)性和資源共享性，建立企業(yè)間的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟或虛擬設計小組，通過(guò)分散組合在各地域企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢，發(fā)揮各個(gè)企業(yè)的局部特長(cháng)，所以不同專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員可以不受地域的限制，在一個(gè)統一且易于訪(fǎng)問(wèn)的平臺下進(jìn)行異地的合作與設計，實(shí)現信息的交流和共享，進(jìn)而快速開(kāi)發(fā)出所需產(chǎn)品，提高產(chǎn)品設計的一次成功率。 
        做為現代設計的一個(gè)重要組成部分，遠程機械設計是一個(gè)多學(xué)科、多技術(shù)的研究領(lǐng)域，涉及到機械工程及計算機技術(shù)等許多知識領(lǐng)域。從機械設計的角度來(lái)看，主要研究設計過(guò)程的建模、設計優(yōu)化理論等。從計算機技術(shù)方面來(lái)看，應研究如何對現有的設計資源進(jìn)行組織和發(fā)布，使得這些資源能方便異地的設計人員進(jìn)行查詢(xún)和調用。這些資源包括各種專(zhuān)業(yè)化的計算、分析程序，供設計使用的數據庫和知識庫等，所以要研究網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下設計資源的獲取與調用，設計過(guò)程中設計人員之間信息的交流和反饋等，為遠程設計中分布式資源的獲取和調用提供基礎和借鑒。 
        2 國內外遠程機械設計發(fā)展  
        2.1 遠程設計的概念和意義 遠程設計讓設計人員通過(guò)瀏覽器輸入設計參數，服務(wù)器自動(dòng)進(jìn)行選擇和計算，根據確定的參數返回產(chǎn)品的規格或設計圖形。遠程設計技術(shù)是現代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和機械設計技術(shù)在工程設計上的應用，其縮短了產(chǎn)品的設計周期和節省了設計成本，真正意義上釋放了工程技術(shù)人員。與傳統的機械設計相比，遠程設計具有以下優(yōu)點(diǎn)：縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期；避免重復開(kāi)發(fā)；降低了企業(yè)資金和人員的投入。特別是近年來(lái)三層B/S網(wǎng)絡(luò )計算模式的出現，極大地降低了客戶(hù)端軟硬件的配置要求；因為遠程設計一般都提供給用戶(hù)進(jìn)行交流和討論的平臺，這不僅加強了各領(lǐng)域專(zhuān)家之間信息的共享和交換，而且還大大提高了一次產(chǎn)品設計的成功率。 
        2.2 遠程設計的國內外研究現狀  
        2.2.1 在國外領(lǐng)域，有關(guān)遠程協(xié)同設計的研究和應用起步比較早，主要有：①上世紀80年代中期，麻省理工學(xué)院學(xué)者就從事了這方面的研究，首次提出T計算機支持的協(xié)同工作的概念。②20世紀90年代中期，美國伯克利加州大學(xué)的集成制造實(shí)驗室開(kāi)展了一個(gè)名為Cybercut的研究項目，建立了世界上第一個(gè)基于WWW的設計和制造系統。③英國建立Edinburgh Engineering Virtual Library 網(wǎng)站，提供工程設計、制造需要等各種信息，建立了基于Web的虛擬制造中心，提高了企業(yè)特別是中小企業(yè)的市場(chǎng)競爭能力。④美國的Microsoft公司和Unigraphics Solutions公司聯(lián)合研究面向產(chǎn)品全生命周期基于知識的協(xié)同設計支持網(wǎng)絡(luò )環(huán)境“Design Knowledge Network”，減少了時(shí)間，降低了成本，快速獲取全球設計知識的基礎的同時(shí)，進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng )新設計。⑤英國Liverpool等大學(xué)研究并且應用人工智能和Internet 提供滾動(dòng)軸承的網(wǎng)絡(luò )化的設計服務(wù)。

  2.2.2 在國內，這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西安交通大學(xué)潤滑理論與軸承研究所為主、國內多家企業(yè)和研究機構共同參并建立了國內第一個(gè)支持產(chǎn)品協(xié)同設計的網(wǎng)站-現代產(chǎn)品設計與研究開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )（www.chinamodemdesign.com），旨在推進(jìn)現代設計，主要提供設計知識的獲取，參加的單位還有清華大學(xué)、機械科學(xué)研究院、華中理工大學(xué)、重慶大學(xué)、上海交通大學(xué)等國內許多著(zhù)名的高校和科研院所。②清華大學(xué)精密儀器及機械系摩擦學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)發(fā)出了基于Web的異地合作設計系統Cdesign，其采用了Client/Serveer構架，客戶(hù)與服務(wù)器之間通過(guò)VAW來(lái)完成。③上海先進(jìn)制造工程技術(shù)研究中心與上海飛機制造公司開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于Intemet/web的異地設計和制造系統，利用它進(jìn)行跨企業(yè)、跨地域的協(xié)同產(chǎn)品設計與制造。 
        除此之外，國內也有一些相關(guān)的網(wǎng)站，如：中國機械網(wǎng)（www.china-machine.com.cn）、材料與制造綜合信息服務(wù)平臺等，它們提供機械設計技術(shù)數據、制造工藝技術(shù)數據等，并把機械設計技術(shù)、制造工藝技術(shù)、遠程設計技術(shù)、產(chǎn)品數據庫、計算機輔助設計都實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )化。 
        可是遠程設計由于剛剛起步，像其它新興技術(shù)一樣還不夠完善。隨著(zhù)CAD技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、數據庫技術(shù)及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，遠程設計的內容必將越來(lái)越豐富，功能越來(lái)越強大，所提供的服務(wù)也將越來(lái)越完善。 
        3 遠程設計系統的技術(shù)研究  
        任何系統的總體結構模式的確定是系統在設計初步階段要完成的一項主要任務(wù)。它的總體結構模式是系統的基礎，只有確定了系統的結構模式才能進(jìn)行下一步的設計和開(kāi)發(fā)。而且應用軟件的架構是建立在計算模式基礎之上的，所以，必須先對網(wǎng)絡(luò )計算模式進(jìn)行分析。 
        計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中先后出現了大型機為中心的計算模式，服務(wù)器為中心的計算模式和客戶(hù)機/服務(wù)器(Client/Server) 計算模式，還有隨著(zhù)Web技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的瀏覽器/服務(wù)器 (Browse/Server)計算模式。 
對兩種計算模式經(jīng)過(guò)分析和研究，CS模式和B/S模式比較，具有以下優(yōu)點(diǎn):界面風(fēng)格統一、可移植；跨平臺性，B/S模式的系統較 US模式的系統有更好的跨平臺性，客戶(hù)端可位于任意的軟、硬件平臺；易于管理和維護。 
        4 遠程設計系統的支撐技術(shù)  
        基于Web的遠程設計是一項涉及多學(xué)科多功能的綜合活動(dòng)，其中包括現代機械設計技術(shù)、Web 技術(shù)、數據庫技術(shù)、計算機編程技術(shù)、多媒體技術(shù)和圖形瀏覽技術(shù)等。 
參考文獻：  
[1]Web.數據庫交互式動(dòng)態(tài)訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)分析與比較.高福友.電腦開(kāi)發(fā)與應用.2005. 
[2]基于.WEB.的變速箱零件標準化及圖檔信息綜合管理系統的研究與開(kāi)發(fā).王君.浙江大學(xué)碩士論文.2002.12.13

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