唐建勇，李宏業(yè)

（秦皇島方華埃西姆機(jī)械有限公司，河北 秦皇島 066000）

機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)指的是運(yùn)用數(shù)學(xué)模型方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)找到最佳設(shè)計(jì)方案和路徑的過(guò)程，也是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在新時(shí)期，對(duì)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性和意義進(jìn)行探討，并析其實(shí)現(xiàn)的路徑和辦法是極為必要的。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性

A.優(yōu)化設(shè)計(jì)可以保證機(jī)械設(shè)計(jì)的工藝與質(zhì)量。在機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)師不僅要考慮設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)時(shí)間和成本、功效等問(wèn)題，更重要的是必須考慮設(shè)計(jì)產(chǎn)品的工藝水準(zhǔn)和實(shí)用價(jià)值，也可以理解為設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量。機(jī)械產(chǎn)品往往用于工業(yè)生產(chǎn)及大型的工程項(xiàng)目，其質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系重大，因此必須予以重視。換言之，機(jī)械設(shè)計(jì)的質(zhì)量是第一位的，倘若失去了優(yōu)質(zhì)的保證，那么這樣的機(jī)械設(shè)計(jì)毫無(wú)價(jià)值。所以，找到更好的設(shè)計(jì)路徑和策略，維持設(shè)計(jì)的質(zhì)量和工藝，成為整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在現(xiàn)實(shí)操作中，設(shè)計(jì)者往往利用數(shù)學(xué)函數(shù)及相關(guān)模型對(duì)各種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合評(píng)估，做出最佳的選擇。諸多設(shè)計(jì)方案中的最佳方案，往往具備以下幾個(gè)特點(diǎn)。其一，該方案應(yīng)該是效率最快，成本最?。浩涠?，該方案要具備現(xiàn)實(shí)的操作可能，要能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的規(guī)劃。總之，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程其實(shí)是篩查最佳設(shè)計(jì)方案的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程中的方案選擇是最符合機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)際需求的，也是最具有質(zhì)量保證的。

B.優(yōu)化設(shè)計(jì)可以最大限度地節(jié)約設(shè)計(jì)開(kāi)支和成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁瑣、浩大的工程，往往需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能完成，不存在所謂的捷徑和“小道”。所以，在維持長(zhǎng)時(shí)間設(shè)計(jì)流程的同時(shí)，必須做好高額開(kāi)支和成本支出的準(zhǔn)備。事實(shí)證明，機(jī)械設(shè)計(jì)的成本開(kāi)支往往令主管單位“不堪重負(fù)”。雖然隨著機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步以及管理流程的簡(jiǎn)化，新時(shí)期的機(jī)械設(shè)計(jì)成本開(kāi)支已經(jīng)有所降低，但是仍然有可以壓縮的空間。需要注意的是，運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的成本開(kāi)支進(jìn)行削減，要基于保障設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提；倘若成本的控制要以犧牲質(zhì)量為代價(jià)，則這樣的控制手法必須果斷舍棄。在機(jī)械設(shè)計(jì)中采取優(yōu)化設(shè)計(jì)路線(xiàn)，能夠減輕前期和設(shè)計(jì)過(guò)程中的成本開(kāi)支，為設(shè)計(jì)單位節(jié)省一筆不小的資金。優(yōu)化設(shè)計(jì)的最佳方案往往是符合設(shè)計(jì)流程的，是可以發(fā)揮出現(xiàn)有材料、設(shè)備和人員最大能量的，所以不需要額外耗費(fèi)多余的人力、財(cái)力和物力。因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠節(jié)約機(jī)械設(shè)計(jì)的開(kāi)支成本是有科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)的。

C.優(yōu)化設(shè)計(jì)可以提高機(jī)械產(chǎn)品的科技附加值，從而提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是一種自然屬性但是具備商業(yè)價(jià)值的“商品”，這就必然要與市場(chǎng)發(fā)生關(guān)聯(lián)。同時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能夠增加機(jī)械產(chǎn)品的科技含量和技術(shù)附加值，大大提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。例如，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及相互之間融合度越來(lái)越高，機(jī)械設(shè)計(jì)的產(chǎn)業(yè)化正在形成，即機(jī)械設(shè)計(jì)可以作為一個(gè)單獨(dú)的工程鏈條存在。如果把機(jī)械設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個(gè)普通商品看待，這種商品必須是價(jià)格最低、質(zhì)量最好、科技含量最高的，這樣該產(chǎn)品才能在市場(chǎng)中取得占有率，企業(yè)才能因此獲取利益最大化。所以，機(jī)械設(shè)計(jì)企業(yè)都在努力追求“這樣的機(jī)械產(chǎn)品”，而這樣的產(chǎn)品往往需要通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)化設(shè)計(jì)為機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的技藝提升、附加值增大提供了全新的路徑，也為機(jī)械設(shè)計(jì)單位和企業(yè)的發(fā)展增添了新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。例如，隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料技術(shù)、液壓技術(shù)、加工制造工藝的不斷發(fā)展和成熟，機(jī)械設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)有一種或多種新技術(shù)的注入，最終的機(jī)械產(chǎn)品往往“飽含科技”，其技術(shù)附加值自然可以達(dá)到一個(gè)高位。類(lèi)似這樣的高附加值機(jī)械產(chǎn)品，在市場(chǎng)中的價(jià)格是可以預(yù)見(jiàn)的，企業(yè)因此帶來(lái)的收益也很高。由此可見(jiàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于當(dāng)今的機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性。

2 實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效策略

優(yōu)化設(shè)計(jì)可以為機(jī)械設(shè)計(jì)提供質(zhì)量和效益的保證，因此必須引入科學(xué)有序的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，使之產(chǎn)生明顯的效果。從當(dāng)前的情況看，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)可以從如下角度考量。其一，機(jī)械設(shè)計(jì)的一維搜索優(yōu)化方法，這種方法也是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的最典型代表，以數(shù)學(xué)函數(shù)為理論基礎(chǔ)，透過(guò)搜索區(qū)間的確定，來(lái)保證優(yōu)化方案的有效性。一維搜索方法是一維問(wèn)題的最基本方法，也是多維機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)方法。眾所周知，機(jī)械設(shè)計(jì)大都是多維的，很少有一維的情況，但是這恰恰說(shuō)明了一維的重要性和基礎(chǔ)性功能。就好比數(shù)學(xué)中的從0到9的10個(gè)數(shù)字，它們構(gòu)筑了數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，成為數(shù)學(xué)的理論“細(xì)胞”。一維搜索方法在機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用，往往直接影響優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的求解速度。其二，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)會(huì)用到約束優(yōu)化方法和無(wú)約束優(yōu)化方法。在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中，經(jīng)常使用的是約束優(yōu)化的方法。除此之外，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)還可以通過(guò)線(xiàn)性規(guī)劃方法、多目標(biāo)及離散變量?jī)?yōu)化方法來(lái)實(shí)現(xiàn)?？傊?，諸多優(yōu)化方法的存在和操作為機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了多元化的路徑。

3 結(jié)語(yǔ)

從機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全局來(lái)看，目前比較先進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，大多數(shù)還停留在設(shè)計(jì)方案后參數(shù)優(yōu)化方面，面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)，應(yīng)將優(yōu)化設(shè)計(jì)拓寬到機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品的全生命周期過(guò)程，使之適應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

［1］張殿江.淺談機(jī)械設(shè)計(jì)在機(jī)械制造中的重要性［J］.城市建設(shè)理論研究，2013，（07）：146-147.

［2］蔡余友.機(jī)械設(shè)計(jì)的重要性和實(shí)現(xiàn)路徑［J］.中國(guó)機(jī)械，2013，（06）：32-33.