自動化機械設備設計研發與機械制造創新探究

為提高自動化機械設備設計研發水平， 滿足多變市場變化需求，創造出更加多元化的自動化機械設備產品，目前在自動化機械設備設計研發領域，模塊化設計、并行工程、敏捷制造、虛擬制造等理論和技術得到了廣泛應用。但現行的CAD/CAM 系統在自動化機械設備設計研發上仍舊存在一定的不足， 創新價值有待提升。在數據時代、信息時代背景下，工業數據等技術、理論就為自動化機械設備設計研發創新指出了一條新的發展道路。基于此，文章根據自動化機械設備快速設計研發的需求，介紹了一種自動化機械設備設計研發技術創新構想。
1、基于工業數據的自動化機械設備設計研發過程
自動化機械設備設計研發信息傳遞模式如圖1 所示， 其表示了自動化機械設備設計研發中各種信息、數據的傳遞流程，在理想情況下，設計部門根據客戶的實際需求，完成相應的產品設計，包括整個產品框架的搭建以及模塊的構成，然后完成各部位零件的詳細設計，最后以3d、2d 圖紙對產品進行表示。在這個過程中， 自動化機械設備設計研發并不僅僅牽涉到設計部門，客戶、生產、售后、市場在其中都有所參與，且產生了諸多非結構化數據。并且，目前廣泛應用的CAM/CAD 系統，改變了傳統工作模式下的信息孤島現象， 設計制造中產生的數據內容呈現出一種多元化的狀態。雖然目前已經可實現各部門的協同運作，設計效率也有了較大程度的提升， 但是自動化機械設備設計研發流程仍舊存在一定的問題。如在設計、制造過程中的信息沒有得到充分利用，沒有實現從功能到結構的設計過程，功能域、結構域、工藝域、顧客域產生的經驗、知識并未對自動化機械設備設計研發工作的進一步開展提供推力。

圖1 自動化機械設備設計研發信息傳遞模式
筆者認為，自動化機械設備設計研發占據了產品60%～80%的制造成本，并且直接決定了后期的制造成本以及產品性能。而現代自動化機械產品的設計研發更加復雜， 故必須要利用這些非結構化信息， 構建起一個可提高自動化機械設備設計研發效率，提高機械產品制造質量的設計框架。
2、自動化機械設備設計研發的創新
2.1 框架本體構建
自動化機械設備設計研發框架本體能夠實現不同地區、不同應用之間的數據信息共享， 并且能夠針對自動化機械設備設計研發的知識概念以及概念之間的關系給出具有共性的定義。
自動化機械設備設計研發創新的基礎，是制造出符合市場需求、符合客戶需求的產品， 所以數據框架的構建必須要從客戶的功能性需求數據出發，然后在資源庫中查找具有相應功能的組件，以此實現資源利用的最大化，讓設計工作量得到有效減少。同時，針對需要完全重新設計的組件，需要在設計過程中，參考具有近似功能的設計方案，然后在此基礎上進行優化。因此，為滿足上述內容，可采取模塊化、層次化的方式，對自動化機械設備設計研發中的知識、數據進行區分，根據功能、結構、制造將產品、零件進行劃分，然后對不同語義、層次的模塊進行建模。
2.2 領域本體構建
需將自動化機械設備設計研發本體作為設計方法、設計模型構建的核心，有針對性的提取已經有定義的概念、關系、函數、實例等外部信息資料。同時，要考慮到精確化信息的檢索結果，設計人員在設計的過程中，就可將這些數據內容作為基礎，然后將這些數據內容填塞進自動化機械設備設計研發各個知識模塊中。具體需用資源信息化數據庫作為支撐，將KNN 文本特征作為具體的分類方法，根據領域本體的匹配，結合TF-IDF 函數權重計算方法， 讓不同的知識數據和自動化機械設備設計研發中的某一個概念節點相互匹配， 然后再有針對性的進行設計、研究、分析。
誠然，自動化機械設備設計研發中設計的數據內容繁多，不同數據之間的關系錯綜復雜，設計規則難以如預想一般規范。所以建議可以結合粗糙集數據理論以及簡約數據挖掘方法， 解決自動化機械設備設計研發中數據重復等問題。
3、結束語
綜上所述， 結合工業數據相關理論以及技術分析方法提出了一種旨在提高自動化機械設備設計研發效率的構想， 該模型能夠充分利用已有的資源、數據內容，從而達到減少自動化機械設備設計研發工作量的現實目的。同時，機械研究人員在進行機械設計和制造時，不僅要在機械方面多加研究，還要在其他相關領域做出研究， 以其他相關領域的知識在機械設計研發和制造方面做出創新，從而促進自動化機械設備設計和制造的發展。