发展趋势展望
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由于国际化市场的激烈竞争和用户对产品的功能、质量、价格、供货期、售后服务等要求越来越高，以及高新技术的飞速发展，以信息科学与微电子技术为代表的现 代科学技术对制造业的渗透、改造和更新，使传统的制造技术演变成为一门涵盖从产品设计、制造、管理、销售到回收再生的全过程，跨多个学科且高度复杂化、集 成化的先进制造技术。柔性自动化，智能化，并行工程，虚拟制造，精密、微细加工等，是当今先进制造技术的发展趋势。现代设计技术是现代制造技术的主体技术 之一，也是先进制造技术的核心与灵魂，必将伴随着先进制造技术的发展，计算机和信息技术的进步，制造业生产模式的变革，竞争与合作的全球化，人们对生态环 境、资源的关切和对产品品质多样化等方面的要求，而发生着深刻的变化。展望现代设计技术的发展趋势，大致有以下几方面：
! L" M) r" {7 Q9 ~ 1）设计过程的数字化，不仅要完善工程对象中确定性变量的数学描述和数学建模，而且更要研究非确定性变量，包括随机变量、随机过程、模糊变量（人的智能、经验、创造力、语言及政治、经济、人文等社会科学因素）等的数学描述和数学建模。
% n, y* n( n. y, S+ e 2）设计过程的自动化和智能化研究。健全、研究、发展各种类型的数据库、方法库和知识库，及自动编程、自学习、自适应等高级商品化软件的研制，如研究设计知识、数据、信息的获取与处理技术、智能CAD人工神经网络专家系统的模型和应用软件等。" d# B: |6 ~' y5 @# Y$ ~
3）动态多变量优化和工程不确定模型优化（模糊优化）、不可微模型优化及多目标优化等优化方法与程序的研究，并进一步发展到广义工程大系统的优化设计的研究。
/ ] @- R: |- X3 H9 v" q! J2 ^ 4）网络化并行设计及协同设计技术、方法及软件的研究。
9 V+ e7 J% H8 O. b! X 5）虚拟设计和仿真虚拟试验及快速成形技术的深入研究，是一种以计算机仿真为基础，集计算机图形学、智能技术、并行工程、人机工程、材料、成形工艺、光电传感技术和多媒体技术为一体的综合学科研究。
; s- B: I5 g7 @9 }3 e) y 6）大力普及、推广与发展CAD技术的应用研究，其重点是研制开发功能强的商品化软件。3 L1 ^) C# z: V. P5 @2 d/ i# L
7） 面向集成制造和分布式经营管理的设计方法、人员组织及规划的研究。据参考文献[11]介绍，企业的成功中只有20%来自技术方面，不低于80%依赖于如何 组织和设计生产过程。这也是美国、日本大公司成功的一条经营之道。如，近年来出现的并行工程（Concurrent Engineering——CE）、精益生产（Lean Production——LP）、灵捷制造（Agile Manufacturing——AM）、准时生产（Just－in－Time）、质量功能配置（Quality Function Deployment——QFD）等生产管理中的设计技术，应依据国情和市场的动态变化研究将这些技术贯彻到生产过程中。5 z7 L. |8 n) t5 Z% K7 a1 p3 r- R
8）微型机电系统的设计理论及设计方法和技术的研究，如智能计算、纳米技术、微型机器人系统及微型机械系统的设计计算。
& z8 D. p/ Q6 q% [/ `( w 9）面向生态环境的绿色设计理论与方法的研究，如绿色产品的设计、清洁化生产过程的设计、产品的可回收性设计等。
6 R/ K$ x3 p* ^* V 10） 注重基础性设计理论及共性设计技术的深层次研究。基础性设计技术，如动态设计、疲劳设计、防断裂设计、减摩和耐磨设计、防腐蚀性设计及运动学、动力学、传 动技术、弹塑性理论等，是许多现代设计技术的知识源泉和数学建模的理论基础。美国的基础研究是当今世界领先的，制造技术也处于世界领先地位，设计基础技术 研究成果为制造业提供了丰富的元知识和领域知识，这是美国推出一代又一代产品参与市场竞争的支柱。美国把制造业和产品向国外推销时，供给的是企业的产品制 造部分，而其研究开发的知识源则牢牢控制在国内。例如，人们熟知的美国格利森公司对准双曲线齿轮的设计制造技术是一个看不见的“黑箱”（根据工况，算出机 床调整参数，从而加工出齿轮），尽管人们渐渐掌握了格利森加工机床的内部构造，但格利森公司对“黑箱”采取了非公开政策，因而至今他们对准双曲线齿轮的设 计制造技术仍然处于世界绝对领先地位。设计中的共性技术与方法，如数学描述、建模、仿真和优化及试验方法等，也是设计中的关键技术，它涉及到CAD、可靠 性设计、安全性设计、模糊设计、绿色设计、反求工程、图像处理、专家系统、人工神经网络等信息和知识的获取、组织、传递及使用共享。0 }/ X" b# \* o
: e8 m+ t. t, @% l& D1 \ e! t9 R* n思考与建议
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# I/ c2 D2 Z# F+ p4 @, c 先进制造技术是美国人在他们制造业发展进程中为促进国家经济的发展于80年代末期提出的，通过研究涌现出许多制造技术、设计技术和管理技术。我国近几年在 这方面也开展了广泛的研究，取得了许多瞩目的成就，其中有些项目的研究已接近或达到世界先进水平；但从总体情况看与工业发达国家相比尚有较大差距，主要表 现在先进制造技术大部分依赖引进，许多精密设备，（如数控机床）、仪器、特大型载重汽车和挖掘机、不少机电产品的核心部件（如电冰箱和空调的压缩机、录像 机和复印机的磁鼓等）也依赖进口或合资生产，自主开发的产品份额不大，自主版权（自己的知识产权）的设计软件也不多（如至今我国还没有自主版权现代轿车总 体设计软件）[12]。这些技术与产品性能上的差距，通常不仅表现在制造工艺上的差距，也表现在现代设计技术诸方面（特别是基础性 设计技术）的研究力量较弱和新产品（硬件与软件）设计开发能力较弱。为了尽快缩短差距，赶超世界先进水平，我们应依据国情，发挥社会主义制度的优势，统筹 规划，加强现代设计技术的基础理论、共性的理论、方法、技术的研究，例如，通过对产品动态特性、疲劳强度、可靠性、稳定性等的物理试验、仿真试验、市场信 息和已有经验的获取以及数学建模、几何建模，知识表示与推理，优化方法等的研究，建立产品的静态和动态数据库，知识库、方法库。因为没有可靠的数据，设计 中的数学建模及其仿真是不可信的。现代产品的设计是基于知识的设计，没有知识含量和缺乏最新信息的设计，就不可能设计出先进的适应市场的产品，没有现代科 学技术与方法的运用，也不可能设计出高技术含量的产品。所以，数据和知识的获取以及现代科学技术与方法的运用就成为现代设计重要的共性问题。在加强设计基 础技术与共性技术研究中应瞄准现代设计技术的前沿（如虚拟设计与快速成形技术、纳米技术等）；应把研究的课题伸向工程，加强面向工程和产品设计中的关键技 术的研究，并及时总结基础技术的研究成果，将其转化为现实的生产力。应把对传统的设计理论、方法及技术的研究与创造新理论、方法和技术结合起来，积极推广 新的设计技术与方法，扩大自主开发产品和CAD软件的质量与数量，提高其在国际市场中的竞争力，创造良好的经济效益和社会效益，使我国的现代设计技术尽快 步入国际先进行列。 |
发表于 2009-8-22 18:16:45
