摘 要：通過對數(shù)字化設(shè)計技術(shù)進(jìn)行簡要介紹，從計算機(jī)輔助概念設(shè)計、知識工程以及虛擬原型三方面對數(shù)字化設(shè)計技術(shù)研究熱點進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用前景，包括虛擬技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)品設(shè)計與制造協(xié)同、重視創(chuàng)新型設(shè)計，旨在通過數(shù)字化設(shè)計技術(shù)應(yīng)用來提高農(nóng)業(yè)競爭力，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化設(shè)計技術(shù)；農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計；應(yīng)用

中圖分類號：S2202 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.009

作者簡介：孫紹華（1969-），男，山東濟(jì)南人，本科，工程師，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械工藝工裝設(shè)計等。E-mail：sshxsp@126.com。

0 引言

在現(xiàn)代社會發(fā)展新時期，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，信息化應(yīng)用領(lǐng)域得以擴(kuò)展，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)也發(fā)揮著重要的作用，促進(jìn)了設(shè)計理念的革新以及設(shè)計技術(shù)水平的提升，為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計方式的轉(zhuǎn)變提供了輔助。為更好的提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，探討數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用是非常必要的。

1 數(shù)字化設(shè)計技術(shù)概述

1.1 內(nèi)涵

在設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)，計算機(jī)數(shù)字化技術(shù)得以應(yīng)用和發(fā)展，就形成了數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，實際上作為一種計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)，其以計算機(jī)為核心，對信息進(jìn)行多元處理，包括數(shù)字編碼、壓縮、調(diào)制解調(diào)等。在設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)，計算機(jī)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用以CAD技術(shù)為典型，并且實際應(yīng)用較為普遍。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，計算機(jī)技術(shù)與設(shè)計技術(shù)快速發(fā)展，促使設(shè)計技術(shù)內(nèi)涵不斷豐富，主要是通過產(chǎn)品描述來確立數(shù)字化平臺，之后在計算機(jī)的支持下建立數(shù)字化產(chǎn)品模型，并將其應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)中，盡可能減少應(yīng)用實物模型的頻率，從而提高產(chǎn)品設(shè)計成效。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)經(jīng)歷了一個不斷演變的過程，在計算機(jī)功能軟件的支持下，能夠順利繪制圖紙，并在系統(tǒng)模擬的作用下對運行設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行觀察，確保設(shè)備運行穩(wěn)定，從而提高產(chǎn)品設(shè)計方案的可行性。隨著數(shù)字化時代的到來，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)具有良好的可控性、離散性和可變性，現(xiàn)代化的工藝技術(shù)和設(shè)計方法也得以形成。

1.2 特點

（1）數(shù)字化設(shè)計具有統(tǒng)一產(chǎn)品定義模型。傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計階段，同一產(chǎn)品定義模式存在一定差異，此種情況下令產(chǎn)品設(shè)計更具復(fù)雜性，在不同定義模塊轉(zhuǎn)化的過程中，數(shù)據(jù)管理的實效性不足，極易導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失，影響產(chǎn)品設(shè)計的科學(xué)性。而數(shù)字化設(shè)計作為一種數(shù)字化產(chǎn)品定義模型，其具有鮮明的單一性特征，為產(chǎn)品生命周期管理的實現(xiàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。信息集成化的整體環(huán)境下，產(chǎn)品模型模式存在一定差異，側(cè)重點也有所不同，這就便于產(chǎn)品模型模式協(xié)調(diào)促進(jìn)，從而切實提高產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計成效。

（2）數(shù)字化設(shè)計技術(shù)滿足并行設(shè)計需求。在設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)，普遍存在項目分工協(xié)作的情況，一個設(shè)計項目分配給不同的小組，在分頭設(shè)計、共同裝配的模式下來完成項目，確保數(shù)字化模型得以構(gòu)建，并具有良好的強(qiáng)度、可制造性和完整的功能測試，從而滿足設(shè)計需求，提高設(shè)計質(zhì)量。

（3）數(shù)字化設(shè)計技術(shù)很少依靠于實物模型。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，以計算機(jī)程序為支持，通過仿真模擬分析和測試等功能的發(fā)揮，對實物模型進(jìn)行制造，并不會受到不合理因素的影響，實物模型制造過程得以精簡，在保證數(shù)字化設(shè)計質(zhì)量的同時，便于加強(qiáng)成本控制，因而數(shù)字化設(shè)計技術(shù)具有良好的應(yīng)用價值。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，可在計算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)過程設(shè)計，既虛擬產(chǎn)品開發(fā)得以實現(xiàn)，以人工智能、并行工程、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)，通過構(gòu)思、設(shè)計、制造和分析等完成產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，虛擬產(chǎn)品開發(fā)提供了柔性化、可視化的人機(jī)交互接口，為數(shù)字化設(shè)計的實現(xiàn)提供廣闊空間。

2 數(shù)字化設(shè)計技術(shù)研究熱點分析

2.1 計算機(jī)輔助概念設(shè)計

計算機(jī)輔助概念設(shè)計簡稱CACD，是一種現(xiàn)代化技術(shù)形式，以計算機(jī)設(shè)備為支持，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中時，常見環(huán)節(jié)就是圖紙繪制，且數(shù)量較多。在應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)開展農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計時，主要依靠計算機(jī)繪圖軟件來對圖紙進(jìn)行繪制，由技術(shù)人員將研究所獲得參數(shù)錄入計算機(jī)系統(tǒng)中，在選定計算機(jī)程序功能后，可準(zhǔn)確繪制圖形，就當(dāng)前數(shù)字化設(shè)計技術(shù)研究的整體情況來看，圖紙繪制軟件功能不斷豐富，其應(yīng)用技術(shù)水平也不斷提升，因而將數(shù)字化設(shè)計技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，尤其是計算機(jī)輔助概念設(shè)計的實現(xiàn)，能夠在一定程度上提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的便捷性和高效性。

2.2 知識工程

知識工程是數(shù)字化設(shè)計技術(shù)中的重要組成部分，其在數(shù)字化設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。知識工程簡稱KBE，是一種現(xiàn)代化設(shè)計手段，與傳統(tǒng)設(shè)計相比具有一定優(yōu)勢，這種優(yōu)勢主要體現(xiàn)在技術(shù)和市場等方面，在新知識與新技術(shù)的支持下，知識工程得以形成，而傳統(tǒng)設(shè)計對于經(jīng)驗的依賴更為明顯，知識工程的特殊性就在于此。在過去一段時間內(nèi)，知識建模技術(shù)在人工智能及知識工程領(lǐng)域的發(fā)展，其價值在于以計算機(jī)為支持、以知識為對象實現(xiàn)智能推理，其中知識建模技術(shù)以框架、規(guī)劃、模型和本體為基礎(chǔ)，通過智能推理來提升計算機(jī)智能化服務(wù)水平。就知識工程的應(yīng)用情況來看，其主要是通過已有知識、數(shù)字方針或虛擬現(xiàn)實、物理模型試驗等方式來獲取知識，從而在數(shù)字化設(shè)計技術(shù)中加以科學(xué)化應(yīng)用。

2.3 虛擬原型

作為數(shù)字化設(shè)計技術(shù)中的重要組成部分，虛擬原型技術(shù)簡稱VP，受到社會的廣泛關(guān)注和高度重視。虛擬原型技術(shù)以CAX、DFX等技術(shù)為支持，通過信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)仿真技術(shù)等緊密協(xié)調(diào)配合，促進(jìn)了系統(tǒng)全生命周期的不斷完善，并提高綜合化管理成效，促進(jìn)系統(tǒng)分層，自上而下構(gòu)建開發(fā)模式，滿足復(fù)雜系統(tǒng)的實際應(yīng)用需求，其中CAX技術(shù)以CAD、CAM等為代表，而DFX技術(shù)以DFA、DFS等技術(shù)為代表，通過各項技術(shù)的協(xié)調(diào)作用，建立系統(tǒng)開發(fā)模式，構(gòu)建虛擬原型，從而為數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用提供可靠支持。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，虛擬原型技術(shù)經(jīng)過數(shù)年來發(fā)展，其價值不斷提升，可對物理原型實現(xiàn)部分替代，從而在產(chǎn)品設(shè)計中達(dá)到良好的應(yīng)用效果，促進(jìn)數(shù)字化設(shè)計水平的不斷提升。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

相比較而言，傳統(tǒng)設(shè)計是基于設(shè)計對象要求出發(fā)所開展的，而數(shù)字化設(shè)計則是在產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用CAD、CAE等技術(shù)，在把握產(chǎn)品生命周期特征的基礎(chǔ)上，調(diào)整其相關(guān)影響因素，從而提升設(shè)計速度與質(zhì)量，并保證產(chǎn)品設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，為后期維護(hù)帶來極大便利，也就是說，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，從整體上實現(xiàn)了設(shè)計的優(yōu)化。農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計具有一定特殊性，其門類廣泛且種類豐富，市場對于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的需求也比較大，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計往往基于傳統(tǒng)設(shè)計理念出發(fā)，所應(yīng)用的設(shè)計工藝也趨于傳統(tǒng)化，但此種情況下無法保證農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的整體水平，而此時數(shù)字化設(shè)計技術(shù)則具有廣闊的發(fā)展空間。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計過程中，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，有助于提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計速度和質(zhì)量，改善農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計成效，并逐步提升設(shè)計水平。

4 數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用前景

4.1 虛擬技術(shù)應(yīng)用

就農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用前景來看，虛擬技術(shù)應(yīng)用是一個重要趨勢。所謂虛擬技術(shù)，就是通過綜合應(yīng)用計算機(jī)圖形系統(tǒng)與接口設(shè)備等，以計算機(jī)為平臺生成一種三維圖像，且所生成三維圖像具有交互性特征，作為一種新型人機(jī)界面形式，能夠真實形象的展現(xiàn)設(shè)計畫面，從而達(dá)到良好的設(shè)計效果。將虛擬技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，針對傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)無法解決的問題，都能夠在三維成像技術(shù)及聲音定位等技術(shù)的支持下加以妥善處理，比較典型的是復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，通過虛擬技術(shù)可降低農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計難度，進(jìn)而改善農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計成效?？梢哉f，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用是仿真模擬機(jī)械運動的過程，并在這一過程中開展可行的力學(xué)分析，在順利完成農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的同時，保證設(shè)計的科學(xué)性和可靠性，為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計技術(shù)水平的提升提供可靠支持。

4.2 產(chǎn)品設(shè)計與制造協(xié)同

在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了產(chǎn)品設(shè)計與制造協(xié)同，也就是說，能夠在準(zhǔn)確把握產(chǎn)品設(shè)計與制造內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，整合二者之間關(guān)系，通過產(chǎn)品設(shè)計與制造協(xié)同來改善農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計成效。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用，以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)為關(guān)鍵，在協(xié)同理念的支持下，通過數(shù)字化設(shè)計技術(shù)來優(yōu)化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計方案，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計技術(shù)水平，并改善設(shè)計效率，保證農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計結(jié)果精準(zhǔn)度。

4.3 重視創(chuàng)新型設(shè)計

就數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用前景來看，要高度重視創(chuàng)新型設(shè)計，在保證農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的科學(xué)性與可行性的基礎(chǔ)上，針對實際設(shè)計過程中所遇到的問題，基于創(chuàng)新理念出發(fā)，應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)開展創(chuàng)新型設(shè)計，不斷優(yōu)化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計過程，推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計技術(shù)改進(jìn)和發(fā)展，推進(jìn)數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的優(yōu)化和完善，以更好發(fā)揮其在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用價值。

5 結(jié)語

總而言之，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)具有統(tǒng)一化的產(chǎn)品定義模型，能夠?qū)崿F(xiàn)并行設(shè)計，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用，有助于提升設(shè)計速度和質(zhì)量，并且對于實物模型的依賴性較小，對于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計水平的提升是非常重要的。因此在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中要把握數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用前景，并加以科學(xué)化應(yīng)用，進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)競爭力，為農(nóng)業(yè)健康發(fā)展提供可靠支持。

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