现代设计方法在机电产品中的应用
摘要：本文简单介绍了现代设计方法的一般概念与市场需求，简要提出了现代设计对机电产品的指导性作用，结合现代设计方法的特点，从绿色设计、并行设计、可靠性设计、虚拟设计、智能优化设计、模糊设计几个方面系统地阐述了现代设计方法在机电产品中的应用。
关键词：机电产品 现代设计方法 应用 指导性作用
1.引言
目前，从机电产品的需求来看，我国国内各个企业都需要效率高、质量好、价格便宜的产品，由于产品的质量、性能等都是由其设计决定的，因此为达到以上需求，必须从产品的设计着手，提高产品的设计水平，是提高产品竞争能力的关键。近几十年来，随着我国科学技术的迅速发展，我国各项产品的设计水平不断提高，发生了较大的变革。一批新的方法、技术不断涌现，大大提高并加快了产品的设计水平与速度。
对于机电产品来说，其技术来源主要是机电一体化技术。其涉及到传统的机械设计、经典控制理论以及微电子技术等内容，另外还包括了现代的设计方法、信息处理技术、软件工程以及人工智能等现代控制技术。随着科学技术的不断发展，越来越多的学科相互渗透，综合影响着机电产品的设计。
2.现代设计方法概述
现代设计方法是综合考虑社会科学、自然科学与经济科学等诸多因素的影响，应用现代科学知识，通过设计人员创造性的规划与决策，制定的可用于获得、低价格、高质量且有创新产品的方案的一种设计方法。它属于传统设计方法的发展与延伸，是由实践经验的积累逐步归纳演绎而综合发展起来的一种方法。
现代设计方法主要有以下几个方面的特点：第一，创新性，突出创新意识，激励创造冲动，开发新产品；第二，智能性，通过计算机系统综合集成高新科技成果，获得最优参数与方案；第三，系统性，现代设计方法强调用系统的、逻辑的工程方法处理技术问题；第四，优化性，运用计算机技术进行理论与方法的整体优化；第五，动态性，综合考虑载荷谱等随机变量，进行多变量动态设计；第六，先进性，运用先进的设计方法，提高设计的质量；第七，CAD化，应用计算机进行绘图、计算、设计等一体化。
3.现代设计方法是市场竞争的需求
日益激烈的市场竞争，需要更多的创新设计产品。近些年来，随着我国国民经济的高速发展，国内外市场竞争日益激烈。在国际市场中，部分产品的寿命周期只有3年，这就要求产品在生产的过程中，加大对于新产品的设计研发力度，
同时进行二代、三代甚至多代产品的研发。从目前来看，我国仍存在一些性能差、成本高、不适应生产需要的机电产品，为满足当前国内外需要及从市场竞争方面考虑，必须加大对优质新产品的设计力度，采用现代设计方法，获得适应现代市场需要的新产品，以提高企业的综合竞争力。
4.现代设计方法对机电产品开发的指导性作用
由于绝大多数的机电产品与人们的关系密切，现代设计中包含人的思想，其对于机电产品的开发设计有着指导性的作用。现代设计方法的基础是改良、再构造及革新，机电设计以其为指导，其目的是提高人们的生活质量，现代设计方法对机电产品的指导顺应了时代发展的潮流，确保了人类的可持续发展。在机电产品的设计中，现代设计方法贯穿于其设计的整个流程，设计师通过发挥自身的创造与想象力，在广阔的设计空间中，使产品更加适合人们的整体需要。
5.现代设计方法与机电产品设计相结合
随着机电市场的发展成熟，现代机电产品涉及的工业门类与学科越来越多，传统的设计方法已经很难满足设计的要求。因此，需要采用现代设计方法，对机电产品的设计方法与设计思想进行改进。下面简述了机电产品设计方面绿色设计、并行设计、可靠性设计、虚拟设计、智能优化设计、模糊设计的应用情况。
5.1.绿色设计
以环境资源保护为核心的设计被称作绿色设计，其基本思想就是以环境为前提，在设计阶段就考虑到影响环境的因素和预防环境污染的措施，其设计的出发点和设计目标是环境性能的优劣，力求所设计生产的产品对环境的影响最小。我国目前的绿色产品设计的主要包括以下几个方面：（1） 产品的可拆卸性与可回收性设计，可拆卸与可回收性可保证在丢弃废弃淘汰部件的同时，回收可用正常的部件，实现零部件的循环使用；（2）产品材料的选择和管理，其材料不仅要满足设计的性能与使用要求，还要考虑环境约束准则；（3） 产品的绿色包装设计，在确保设计满足客户需要的前提下，充分考虑对环境的影响；（4）产品的成本分析，除产品原始成本的分析外，还需要考虑产品的环境成本。
5.2.并行设计
所谓并行设计是指对产品及其相关过程进行集成与并行设计的工作模式。产品开发设计人员从一开始就需要全面考虑产品的整个生命周期里的可能出现的所有影响因素，充分考虑一切可能出现的矛盾、错误与冲突，并提出一定的解决方案，以提高产品质量，降低产品成本。目前并行设计方法主要分为两大类：一类是基于信息、知识协同和集成的并行化。另一类是基于人员协同和集成的并行化。
5.3.可靠性设计
可靠性设计是指产品在特定的时间与条件下，可完成特定功能的能力。可靠性设计是从统计学的角度去观察分析，主要反映的是随机变量发生的可能性。正态分布模型、威尔分布模型等都是用这中关系来进行描述的，其常用数值标准有：失效率、可靠度以及平均寿命。对于机电产品来说，其可靠性与组成系统单元的可靠性和各单元间的相互匹配以及组合方式有关。
5.4.虚拟设计
在机电产品的设计过程中，为了确保产品的一次设计成功，往往会采用虚拟设计。主要是利用信息技术、仿真技术进行现实制造活动的一种全方面的仿真，以期发现制造过程中可能出现的问题，并进行解决，才能提高该产品的竞争力。
机电产品的虚拟设计的基础是计算机技术，其虚拟设计平台的建立主要包括三个层次的内容：一是对产品的评价和验证；二是产品设计的优化和产品模型的建立；三是产品模型以及相关信息的传输。
5.5.智能优化设计
随着机电一体化技术的不断发展与广泛使用，机电系统变得越来越复杂化。采用智能优化设计方法才能有效解决复杂的系统。智能优化更强调人工智能的作用，以计算机为实现手段，使现代的机电产品具有自组织、自学习、自适应的能力。充分突破了传统优化设计的局限性。
5.6.模糊设计
模糊设计是把模糊理论引入到设计领域中，它不是建立在对系统进行精确的数学分析基础上，而是根据模糊性的实际经验确定设计参数。模糊设计一般与别的设计方法相结合，处理设计中的不确定性因素，使得设计方法更加合理、完善。 现在的机电产品中许多内容都涉及到模糊理论，其正悄然地改变着人们的生活方式。
结束语：
经过几十年的发展，机电产品已经进入千家万户。自从我国加入WTO后，我国机电产品受到了来自国际市场的激烈竞争，面对国外机电产品的挑战，我们应清醒的抓住挑战中的机遇，运用现代的设计方法进行机电产品的设计，开发出可靠性更高、功能更全且更智能化的现代化机电产品，逐步提高我国机电产品的市场竞争力与占有率。
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