自动化机械设备设计研发与机械制造创新探究

为提高自动化机械设备设计研发水平， 满足多变市场变化需求，创造出更加多元化的自动化机械设备产品，目前在自动化机械设备设计研发领域，模块化设计、并行工程、敏捷制造、虚拟制造等理论和技术得到了广泛应用。但现行的CAD/CAM 系统在自动化机械设备设计研发上仍旧存在一定的不足， 创新价值有待提升。在数据时代、信息时代背景下，工业数据等技术、理论就为自动化机械设备设计研发创新指出了一条新的发展道路。基于此，文章根据自动化机械设备快速设计研发的需求，介绍了一种自动化机械设备设计研发技术创新构想。
1、基于工业数据的自动化机械设备设计研发过程
自动化机械设备设计研发信息传递模式如图1 所示， 其表示了自动化机械设备设计研发中各种信息、数据的传递流程，在理想情况下，设计部门根据客户的实际需求，完成相应的产品设计，包括整个产品框架的搭建以及模块的构成，然后完成各部位零件的详细设计，最后以3d、2d 图纸对产品进行表示。在这个过程中， 自动化机械设备设计研发并不仅仅牵涉到设计部门，客户、生产、售后、市场在其中都有所参与，且产生了诸多非结构化数据。并且，目前广泛应用的CAM/CAD 系统，改变了传统工作模式下的信息孤岛现象， 设计制造中产生的数据内容呈现出一种多元化的状态。虽然目前已经可实现各部门的协同运作，设计效率也有了较大程度的提升， 但是自动化机械设备设计研发流程仍旧存在一定的问题。如在设计、制造过程中的信息没有得到充分利用，没有实现从功能到结构的设计过程，功能域、结构域、工艺域、顾客域产生的经验、知识并未对自动化机械设备设计研发工作的进一步开展提供推力。

图1 自动化机械设备设计研发信息传递模式
笔者认为，自动化机械设备设计研发占据了产品60%～80%的制造成本，并且直接决定了后期的制造成本以及产品性能。而现代自动化机械产品的设计研发更加复杂， 故必须要利用这些非结构化信息， 构建起一个可提高自动化机械设备设计研发效率，提高机械产品制造质量的设计框架。
2、自动化机械设备设计研发的创新
2.1 框架本体构建
自动化机械设备设计研发框架本体能够实现不同地区、不同应用之间的数据信息共享， 并且能够针对自动化机械设备设计研发的知识概念以及概念之间的关系给出具有共性的定义。
自动化机械设备设计研发创新的基础，是制造出符合市场需求、符合客户需求的产品， 所以数据框架的构建必须要从客户的功能性需求数据出发，然后在资源库中查找具有相应功能的组件，以此实现资源利用的最大化，让设计工作量得到有效减少。同时，针对需要完全重新设计的组件，需要在设计过程中，参考具有近似功能的设计方案，然后在此基础上进行优化。因此，为满足上述内容，可采取模块化、层次化的方式，对自动化机械设备设计研发中的知识、数据进行区分，根据功能、结构、制造将产品、零件进行划分，然后对不同语义、层次的模块进行建模。
2.2 领域本体构建
需将自动化机械设备设计研发本体作为设计方法、设计模型构建的核心，有针对性的提取已经有定义的概念、关系、函数、实例等外部信息资料。同时，要考虑到精确化信息的检索结果，设计人员在设计的过程中，就可将这些数据内容作为基础，然后将这些数据内容填塞进自动化机械设备设计研发各个知识模块中。具体需用资源信息化数据库作为支撑，将KNN 文本特征作为具体的分类方法，根据领域本体的匹配，结合TF-IDF 函数权重计算方法， 让不同的知识数据和自动化机械设备设计研发中的某一个概念节点相互匹配， 然后再有针对性的进行设计、研究、分析。
诚然，自动化机械设备设计研发中设计的数据内容繁多，不同数据之间的关系错综复杂，设计规则难以如预想一般规范。所以建议可以结合粗糙集数据理论以及简约数据挖掘方法， 解决自动化机械设备设计研发中数据重复等问题。
3、结束语
综上所述， 结合工业数据相关理论以及技术分析方法提出了一种旨在提高自动化机械设备设计研发效率的构想， 该模型能够充分利用已有的资源、数据内容，从而达到减少自动化机械设备设计研发工作量的现实目的。同时，机械研究人员在进行机械设计和制造时，不仅要在机械方面多加研究，还要在其他相关领域做出研究， 以其他相关领域的知识在机械设计研发和制造方面做出创新，从而促进自动化机械设备设计和制造的发展。