机械设计中优化设计的必要性

机械设计中优化设计的必要性

一、机械设计优化设计的重要性

1.优化设计可以最大限度地节约设计开支和成本,提高企业的经济效益

虽然随着机械设计技术的进步以及管理流程的简化,新时期的机械设计成本开支已经有所降低,但是仍然有可以压缩的空间。需要注意的是,运用优化设计的方法对机械设计的成本开支进行削减,要基于保障设计质量的前提;倘若成本的控制要以牺牲质量为代价,则这样的控制手法必须果断舍弃。在机械设计中采取优化设计路线,能够减轻前期和设计过程中的成本开支,为设计单位节省一笔不小的资金。优化设计的最佳方案往往是符合设计流程的,是可以发挥出现有材料、设备和人员最大能量的,所以不需要额外耗费多余的人力、财力和物力。因此,优化设计能够节约机械设计的开支成本是有科学依据和理论基础的。

2.优化设计可以提高机械产品的科技附加值,从而提高产品的竞争力和提高企业的经济效益

机械设计的产品是一种自然属性但是具备商业价值的“商品”,这就必然要与市场发生关联。同时,优化设计方法在机械设计中的应用,能够增加机械产品的科技含量和技术附加值,大大提高产品的市场竞争力。例如,随着现代科技的发展以及相互之间融合度越来越高,机械设计的产业化正在形成,即机械设计可以作为一个单独的工程链条存在。如果把机械设计的产品作为一个普通商品看待,这种商品必须是价格最低、质量最好、科技含量最高的,这样该产品才能在市场中取得占有率,企业才能因此获取利益最大化。所以,机械设计企业都在努力追求“这样的机械产品”,而这样的产品往往需要通过优化设计来实现。

优化设计为机械设计产品的技艺提升、附加值增大提供了全新的路径,也为机械设计单位和企业的发展增添了新的利润增长点。例如,随着信息技术、计算机技术、材料技术、液压技术、加工制造工艺的不断发展和成熟,机械设计的每一个环节都会有一种或多种新技术的注入,最终的机械产品往往“饱含科技”,其技术附加值自然可以达到一个高位。类似这样的高附加值机械产品,在市场中的价格是可以预见的,企业因此带来的收益也很高。由此可见,优化设计对于当今的机械设计的重要性。

二、实现机械设计优化设计的有效策略

优化设计可以为机械设计提供质量和效益的保证,因此必须引入科学有序的优化设计方案,使之产生明显的效果。从当前的情况看,机械优化设计可以从如下角度考量。其一,机械设计的一维搜索优化方法,这种方法也是当前机械设计优化方法的最典型代表,以数学函数为理论基础,透过搜索区间的确定,来保证优化方案的有效性。一维搜索方法是一维问题的最基本方法,也是多维机械设计的基础方法。

众所周知,机械设计大都是多维的,很少有一维的情况,但是这恰恰说明了一维的重要性和基础性功能。就好比数学中的从0到9的10个数字,它们构筑了数学的基础,成为数学的理论“细胞”。一维搜索方法在机械设计的应用,往往直接影响优化设计问题的求解速度。其二,机械优化设计会用到约束优化方法和无约束优化方法。在机械优化设计中,经常使用的是约束优化的方法。除此之外,机械优化设计还可以通过线性规划方法、多目标及离散变量优化方法来实现。总之,诸多优化方法的存在和操作为机械优化设计提供了多元化的路径。(本文来自于《黑龙江科学》杂志。《黑龙江科学》杂志简介详见。)

三、结语

从机械产品设计的全局来看,目前比较先进的优化设计,大多数还停留在设计方案后参数优化方面,面向产品设计,应将优化设计拓宽到机械设计产品的全生命周期过程,使之适应机械产品设计。

作者:唐建勇 李宏业 单位:秦皇岛方华埃西姆机械有限公司