淺議遠程機械設計

摘要：做為一個機械設計人員來說，在設計過程中經(jīng)常會遇到一些機構(gòu)設計分析、機械強度分析等一系列問題，需要經(jīng)常查找設計手冊并進行校核計算，如能將機械設計手冊建成Web數(shù)據(jù)庫，放在Internet上，當設計人員在設計過程中遇到問題，就可以將參數(shù)提交給服務器，服務器經(jīng)過分析計算和數(shù)據(jù)庫查詢，將結(jié)果返回。如此，不僅可以方便設計人員，提高工作效率，使他們能有更多時間去開發(fā)新產(chǎn)品和研究新問題，還可以大大地節(jié)約產(chǎn)品開發(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(tǒng)設計方法是主要采用封閉的收斂設計思維，進行經(jīng)驗類比設計。在計算方面只進行靜態(tài)分析，并將載荷，應力進行集中處理，對計算數(shù)據(jù)的誤差采用增加安全系數(shù)的做法。傳統(tǒng)設計以手工設計為主，使用簡單工具，進行人工計算繪圖。除此，傳統(tǒng)設計是一種串行設計，即一個零件從設計到生產(chǎn)是一個階段的工作完成之后才進行下一個階段的工作。所以，一種產(chǎn)品從設計到正式投產(chǎn)要花很多時間，這樣開發(fā)周期長，且串行設計過程中，各個環(huán)節(jié)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(diào)。 
        近年來，由于計算機網(wǎng)絡技術(shù)、Web技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的出現(xiàn)和飛速發(fā)展，給現(xiàn)代機械設計注入了新的生機活力，機械設計逐漸向數(shù)字化、網(wǎng)絡化方向發(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)間的動態(tài)聯(lián)盟或虛擬設計小組，通過分散組合在各地域企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢，發(fā)揮各個企業(yè)的局部特長，所以不同專業(yè)的技術(shù)人員可以不受地域的限制，在一個統(tǒng)一且易于訪問的平臺下進行異地的合作與設計，實現(xiàn)信息的交流和共享，進而快速開發(fā)出所需產(chǎn)品，提高產(chǎn)品設計的一次成功率。 
        做為現(xiàn)代設計的一個重要組成部分，遠程機械設計是一個多學科、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看，主要研究設計過程的建模、設計優(yōu)化理論等。從計算機技術(shù)方面來看，應研究如何對現(xiàn)有的設計資源進行組織和發(fā)布，使得這些資源能方便異地的設計人員進行查詢和調(diào)用。這些資源包括各種專業(yè)化的計算、分析程序，供設計使用的數(shù)據(jù)庫和知識庫等，所以要研究網(wǎng)絡環(huán)境下設計資源的獲取與調(diào)用，設計過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(diào)用提供基礎和借鑒。 
        2 國內(nèi)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瀏覽器輸入設計參數(shù)，服務器自動進行選擇和計算，根據(jù)確定的參數(shù)返回產(chǎn)品的規(guī)格或設計圖形。遠程設計技術(shù)是現(xiàn)代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(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(jié)省了設計成本，真正意義上釋放了工程技術(shù)人員。與傳統(tǒng)的機械設計相比，遠程設計具有以下優(yōu)點：縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期；避免重復開發(fā)；降低了企業(yè)資金和人員的投入。特別是近年來三層B/S網(wǎng)絡計算模式的出現(xiàn)，極大地降低了客戶端軟硬件的配置要求；因為遠程設計一般都提供給用戶進行交流和討論的平臺，這不僅加強了各領(lǐng)域?qū)＜抑�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(nèi)外研究現(xiàn)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，麻省理工學院學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的集成制造實驗室開展了一個名為Cybercut的研究項目，建立了世界上第一個基于WWW的設計和制造系統(tǒng)。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)絡環(huán)境“Design Knowledge Network”，減少了時間，降低了成本，快速獲取全球設計知識的基礎的同時，進行產(chǎn)品創(chuàng)新設計。⑤英國Liverpool等大學研究并且應用人工智能和Internet 提供滾動軸承的網(wǎng)絡化的設計服務。

  2.2.2 在國內(nèi)，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西安交通大學潤滑理論與軸承研究所為主、國內(nèi)多家企業(yè)和研究機構(gòu)共同參并建立了國內(nèi)第一個支持產(chǎn)品協(xié)同設計的網(wǎng)站-現(xiàn)代產(chǎn)品設計與研究開發(fā)網(wǎng)絡（www.chinamodemdesign.com），旨在推進現(xiàn)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、機械科學研究院、華中理工大學、重慶大學、上海交通大學等國內(nèi)許多著名的高校和科研院所。②清華大學精密儀器及機械系摩擦學國家重點實驗室開發(fā)出了基于Web的異地合作設計系統(tǒng)Cdesign，其采用了Client/Serveer構(gòu)架，客戶與服務器之間通過VAW來完成。③上海先進制造工程技術(shù)研究中心與上海飛機制造公司開發(fā)了一個基于Intemet/web的異地設計和制造系統(tǒng)，利用它進行跨企業(yè)、跨地域的協(xié)同產(chǎn)品設計與制造。 
        除此之外，國內(nèi)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平臺等，它們提供機械設計技術(shù)數(shù)據(jù)、制造工藝技術(shù)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫、計算機輔助設計都實現(xiàn)了網(wǎng)絡化。 
        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CAD技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，遠程設計的內(nèi)容必將越來越豐富，功能越來越強大，所提供的服務也將越來越完善。 
        3 遠程設計系統(tǒng)的技術(shù)研究  
        任何系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)模式的確定是系統(tǒng)在設計初步階段要完成的一項主要任務。它的總體結(jié)構(gòu)模式是系統(tǒng)的基礎，只有確定了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式才能進行下一步的設計和開發(fā)。而且應用軟件的架構(gòu)是建立在計算模式基礎之上的，所以，必須先對網(wǎng)絡計算模式進行分析。 
        計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展過程中先后出現(xiàn)了大型機為中心的計算模式，服務器為中心的計算模式和客戶機/服務器(Client/Server) 計算模式，還有隨著Web技術(shù)的成熟而發(fā)展起來的瀏覽器/服務器 (Browse/Server)計算模式。 
對兩種計算模式經(jīng)過分析和研究，CS模式和B/S模式比較，具有以下優(yōu)點:界面風格統(tǒng)一、可移植；跨平臺性，B/S模式的系統(tǒng)較 US模式的系統(tǒng)有更好的跨平臺性，客戶端可位于任意的軟、硬件平臺；易于管理和維護。 
        4 遠程設計系統(tǒng)的支撐技術(shù)  
        基于Web的遠程設計是一項涉及多學科多功能的綜合活動，其中包括現(xiàn)代機械設計技術(shù)、Web 技術(shù)、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫交互式動態(tài)訪問技術(shù)分析與比較.高福友.電腦開發(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(tǒng)的研究與開發(fā).王君.浙江大學碩士論文.2002.12.13

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