遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展概述

張海燕

（神華神東煤炭集團(tuán)物資供應(yīng)中心，陜西 神木 719315）

1 機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展概述。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是經(jīng)驗(yàn)、類比式的設(shè)計(jì)方法。主要采用封閉的收斂設(shè)計(jì)思維，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)類比設(shè)計(jì)。在計(jì)算方面只進(jìn)行靜態(tài)分析，并將載荷、應(yīng)力進(jìn)行集中處理，對于計(jì)算數(shù)據(jù)的誤差采用增加安全系數(shù)的做法。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法以手工設(shè)計(jì)為主，使用簡單的工具，進(jìn)行人工計(jì)算畫圖。另外，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是一種串行設(shè)計(jì)，即一個(gè)零件從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)是一個(gè)階段的工作完成之后才進(jìn)行下一個(gè)階段的工作。

遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合了多學(xué)科、多技術(shù)的研究領(lǐng)域，涉及到機(jī)械工程及計(jì)算機(jī)技術(shù)等諸多知識領(lǐng)域。從機(jī)械設(shè)計(jì)的角度來說，主要研究設(shè)計(jì)過程的建模、設(shè)計(jì)優(yōu)化理論等。從計(jì)算機(jī)技術(shù)方面來說，應(yīng)研究如何對現(xiàn)有的設(shè)計(jì)資源進(jìn)行組織和發(fā)布，使得這些資源能方便異地的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行查詢和調(diào)用。這些資源包括各種專業(yè)化的計(jì)算、分析程序，供設(shè)計(jì)使用的數(shù)據(jù)庫和知識庫等，所以要研究網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下設(shè)計(jì)資源的獲取與調(diào)用，設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員之間信息的交流和反饋等，為遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)中分布式資源的獲取和調(diào)用提供基礎(chǔ)和借鑒。

2 國內(nèi)外遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展

2.1 遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)的概念和意義。遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)即讓設(shè)計(jì)人員通過客戶端瀏覽器輸入設(shè)計(jì)參數(shù)，服務(wù)器自動進(jìn)行計(jì)算和選擇，并根據(jù)確定的參數(shù)返回產(chǎn)品的規(guī)格或設(shè)計(jì)圖形。遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，它縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期和節(jié)省了設(shè)計(jì)成本，真正意義上地釋放了工程技術(shù)人員。與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)相比，遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

2.1.1 縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。

2.1.2 避免重復(fù)開發(fā)。目前企業(yè)或個(gè)人進(jìn)行的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，大部分是自己根據(jù)需要來開發(fā)設(shè)計(jì)軟件，而不考慮是否有同類軟件在市場中存在或者將自己的研究成果在允許的情況下租賃或免費(fèi)為他人使用等。這就形成了重復(fù)開發(fā)，浪費(fèi)了大量的人力和物力。

2.1.3 降低了企業(yè)資金和人員的投入。特別是近年來三層B/S網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式的出現(xiàn)，極大地降低了客戶端軟硬件的配置要求。遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)可以為用戶建立一個(gè)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)平臺，所有的設(shè)計(jì)都在高性能的服務(wù)器上運(yùn)行，客戶端只需完成設(shè)計(jì)任務(wù)的輸入以及設(shè)計(jì)中某些參數(shù)的選擇和結(jié)果顯示即可。

2.1.4 由于遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)一般都有提供給用戶進(jìn)行交流和討論的平臺，這就不僅加強(qiáng)了各領(lǐng)域?qū)＜抑g信息的共享和交換，而且大大提高了一次產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成功率。

2.2 我國遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀

2.2.1 在國內(nèi)，有關(guān)這方面的研究主要集中在高等院校和科研院所，其中主要有

2.2.1.1 以西安交通大學(xué)潤滑理論與軸承研究所為主、國內(nèi)多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)共同參與建立了國內(nèi)第一個(gè)支持產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)的網(wǎng)站-現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研究開發(fā)網(wǎng)絡(luò)旨在推進(jìn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)，主要提供設(shè)計(jì)知識的獲取，參加的單位還有清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、機(jī)械科學(xué)研究院、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)等國內(nèi)許多著名的高校和科研院所。

2.2.1.2 清華大學(xué)精密儀器及機(jī)械系摩擦學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出了基于Web的異地合作設(shè)計(jì)系統(tǒng)Cdesign，該系統(tǒng)采用了Client/Serveer構(gòu)架，客戶與服務(wù)器之間通過VAW來完成。

2.2.1.3 上海先進(jìn)制造工程技術(shù)研究中心和上海飛機(jī)制造公司開發(fā)了一個(gè)基于Intemet/web的異地設(shè)計(jì)與制造系統(tǒng)，利用其進(jìn)行跨企業(yè)、跨地域的協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。

另外，國內(nèi)也有一些相關(guān)的網(wǎng)站，如：材料與制造綜合信息服務(wù)平臺等，它們提供機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)據(jù)、制造工藝技術(shù)數(shù)據(jù)等，并把機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝技術(shù)、遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)都實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。在其中的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)模塊中，用戶只須選取自己要使用的設(shè)計(jì)模塊，輸入適當(dāng)?shù)膮?shù)就可自動設(shè)計(jì)出自己所需的零部件；在遠(yuǎn)程分析模塊中，實(shí)現(xiàn)了常用機(jī)構(gòu)的參數(shù)化仿真與分析。

可是遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)由于剛剛起步，像其它新興技術(shù)一樣還不夠完善。隨著CAD技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容必將越來越豐富，功能越來越強(qiáng)大，所提供的服務(wù)也將越來越完善。

3 遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的技術(shù)研究。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)模式的確定是系統(tǒng)在初步設(shè)計(jì)階段要完成的一項(xiàng)重要任務(wù)。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)模式是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，只有確定了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式之后才能進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)和開發(fā)。而應(yīng)用軟件的架構(gòu)是建立在計(jì)算模式基礎(chǔ)之上的，因此，有必要先對網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式進(jìn)行分析。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展過程中，先后出現(xiàn)了以大型機(jī)為中心的計(jì)算模式、以服務(wù)器為中心的計(jì)算模式、客戶機(jī)/服務(wù)器(Client/Server)計(jì)算模式，以及隨著Web技術(shù)的成熟而發(fā)展起來的瀏覽器/服務(wù)器(Browse/Server)計(jì)算模式。

3.1 通過對兩種計(jì)算模式的研究和分析，B/S模式較US模式，具有以下優(yōu)點(diǎn):

3.1.1 界面風(fēng)格統(tǒng)一、可移植。US模式的客戶端往往采用不同的開發(fā)工具開發(fā)，因此界面不統(tǒng)一，一般來說也互不兼容，難以移植到其它的平臺上運(yùn)行，而B/S模式的客戶端使用統(tǒng)一的Web瀏覽器，根本就不存在移植性的問題，而且使用非常簡單。

3.1.2 跨平臺性。B/S模式的系統(tǒng)較US模式的系統(tǒng)有更好的跨平臺性，客戶端可位于任意的軟、硬件平臺，因此跨平臺的問題得到解決。

3.1.3 易于管理和維護(hù)。C/S模式的系統(tǒng)針對不同的客戶端需要開發(fā)不同的應(yīng)用程序，完成的工作量較大。一旦系統(tǒng)要進(jìn)行修改或升級，則要修改所有客戶端上的應(yīng)用程序，工作重復(fù)，管理和維護(hù)成本較高。反觀B/S模式，由于應(yīng)用軟件集中在服務(wù)器端的開發(fā)和管理，因此應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行升級時(shí)，只需更新服務(wù)器端的軟件即可，無需客戶端的參與，因此大大減少了系統(tǒng)維護(hù)與升級的成本與工作量。

3.2 遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的支撐技術(shù)?；赪eb的遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及多學(xué)科多功能的綜合活動，其中包括現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)、Web技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。

3.2.1 機(jī)械科學(xué)技術(shù)。機(jī)械科學(xué)的理論與知識是進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)的前提。沒有這些理論知識作根基，遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)無從談起。

3.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行平臺。所有的設(shè)計(jì)過程中的信息都要通過網(wǎng)絡(luò)來傳遞，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的好壞直接影響到遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)的過程中離不開信息的交流，交流的前提就要有一個(gè)統(tǒng)一的交流規(guī)則，即標(biāo)準(zhǔn)化工作。

3.2.4 數(shù)據(jù)庫、知識庫技術(shù)?；赪eb的遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)過程中需要用到數(shù)據(jù)庫中的許多信息，如設(shè)計(jì)過程中用到的參數(shù)、圖表數(shù)據(jù)等。這些信息的存儲和管理均要數(shù)據(jù)庫作為支持。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心技術(shù)。同時(shí)，知識庫可以實(shí)現(xiàn)知識復(fù)雜問題的求解評價(jià)和建議，可有效地進(jìn)行智能推理來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.2.5 計(jì)算機(jī)編程技術(shù)。計(jì)算機(jī)編程為遠(yuǎn)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供一系列的應(yīng)用服務(wù)和平臺建設(shè)。主要是程序設(shè)計(jì)語言和存取數(shù)據(jù)庫，如VB.NET、C#等編程語言和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)語言-結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL等。

3.2.6 多媒體技術(shù)和圖形瀏覽技術(shù)。多媒體技術(shù)和圖形瀏覽技術(shù)為在線交流、圖形瀏覽提供輔助工具。

[1]黃利民.論遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢.科技資訊，2009-08-13.

[2]陳天熙.淺議遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)計(jì).中小企業(yè)管理與科技(上旬刊)，2010-04-05.