應(yīng)急機械系統(tǒng)的展望

葛文博

（東北石油大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318）

應(yīng)急機械系統(tǒng)的展望

葛文博

（東北石油大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江大慶，163318）

機械應(yīng)急系統(tǒng)研究對于減少災(zāi)害造成的影響具有重要的意義。現(xiàn)如今的機械應(yīng)急系統(tǒng)主要包含應(yīng)急控制研究、應(yīng)急決策研究以及應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計研究這幾方面的工作,文章在簡述了該系統(tǒng)目前的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,并給出其應(yīng)急設(shè)計的定義。鑒于機械應(yīng)急系統(tǒng)研究,尤其是關(guān)于應(yīng)急設(shè)計研究方面的工作仍稍顯薄弱。

機械系統(tǒng)；研制

經(jīng)過研究之后發(fā)現(xiàn),如今關(guān)于機械應(yīng)急系統(tǒng)方面的研究重點主要為應(yīng)急控制系統(tǒng)方面的研究以及應(yīng)急決策系統(tǒng)方面的研究,而其應(yīng)用的領(lǐng)域主要為機床制造技術(shù)、車輛制造技術(shù)、船舶制造技術(shù)以及航空航天工業(yè)等領(lǐng)域。文本認為今后這一系統(tǒng)在進一步研究以上兩方面工作的基礎(chǔ)上，還需要對應(yīng)急設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計進行深入的研究，以滿足抗災(zāi)、減災(zāi)以及救災(zāi)等方面的工作。

1 機械應(yīng)急控制系統(tǒng)概述

這一系統(tǒng)是在機械工程領(lǐng)域當中使用非常廣泛的一類系統(tǒng),其主要是以在緊急或者突發(fā)情況下發(fā)生的破壞性事件為主要服務(wù)對象,是一類較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它研制的任務(wù)是為了快速并且有效的對各類災(zāi)害作出較為及時的預(yù)防及處理工作。

Liu等人將模糊數(shù)學(xué)算法應(yīng)用在機床故障的識別領(lǐng)域。CNC數(shù)控機床的故障是一種較為典型的故障類型,運用模糊數(shù)學(xué)的相關(guān)知識，通過對機器重要組件的數(shù)據(jù)進行抽取從而得到發(fā)生故障的原因。這一方法能夠在獲得較少數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，找出機床發(fā)生故障的主要部件，以及出現(xiàn)故障的種類，因此對保障機器的使用壽命及加工產(chǎn)品質(zhì)量十分有利,并能夠較為有效的預(yù)防機床故障的出現(xiàn)。

Gorgon等人把“虛擬緩沖器”這一元件使用于拖拉機的運行控制當中。這一元器件具有在縱向上及橫向上作出沖突避免能力,可以在正常或者是各類緊急條件下完成對車輛的控制。它的狀態(tài)根據(jù)雷達和激光距離探測器探測得到的車輛周圍的情況而改變。使用“虛擬緩沖器”沖突避免算法控制阻抗控制器的狀態(tài),進而控制車輛的運動學(xué)特征,并在Navistar國際拖拉機實驗室測試了車輛對目標車輛固定、突然減速停止、加速、減速等情況下的適應(yīng)能力。結(jié)果表明,“虛擬緩沖器”能夠很好地發(fā)揮作用,預(yù)防交通事故的發(fā)生。這種方法采用虛擬、沖突避免算法等技術(shù),利用雷達、激光等現(xiàn)代化工具對車輛進行控制,很好地解決了車輛的沖突避免問題。

2 機械應(yīng)急決策系統(tǒng)

機械應(yīng)急決策一般應(yīng)是一個群體的決策行為,必須要有合理的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)。應(yīng)按項目式組織結(jié)構(gòu)建立。只有這樣才能保證應(yīng)急決策群體有良好的工作性功能,提高應(yīng)急決策的科學(xué)性和快速性。但目前機械工程中的群體決策還相對較少。其客觀上的可能原因,一是機械系統(tǒng)本身相對可靠;二是機械系統(tǒng)往往并不獨立存在,如構(gòu)成核工業(yè)工程、水利水電工程、動力工程、航空航天工程等中的組成部分。因此,在應(yīng)急決策上也就不去單獨研究,而是僅研究其規(guī)模較小的輔助決策。但就發(fā)展而言,這是遠遠不夠的。

3 機械產(chǎn)品或裝備的應(yīng)急設(shè)計系統(tǒng)

經(jīng)計算機文獻檢索,尚未見機械產(chǎn)品或裝備的應(yīng)急設(shè)計的定義。我們試給的定義是,由于人為或自然災(zāi)害致使設(shè)計系統(tǒng)內(nèi)部和外部環(huán)境波動的非正常環(huán)境下,實現(xiàn)特殊功能要求的急需的非現(xiàn)成的機械產(chǎn)品、裝備或整個機械系統(tǒng)的快速設(shè)計系統(tǒng)。機械應(yīng)急設(shè)計是非常重要的問題,例如第二次世界大戰(zhàn)時前蘇聯(lián)的拖拉機廠轉(zhuǎn)產(chǎn)為坦克,英、德的快速更新坦克,地震時應(yīng)急的工程機械,洪水時江河決堤的搶修潰堤的機械裝備,核電站事故的搶災(zāi)或補救的機械(包括特種功能機器人)等。它與起應(yīng)急作用的應(yīng)急裝置的設(shè)計是不同的?，F(xiàn)存技術(shù)主要是針對某種具體的起應(yīng)急作用的機械裝置進行設(shè)計,而非應(yīng)急設(shè)計。但其中有些技術(shù)和思想是可以借鑒的,例如巧妙的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計,模塊化設(shè)計,各種技術(shù)綜合,理論、設(shè)計、試驗相結(jié)合等。另外,現(xiàn)代設(shè)計方法,如快速設(shè)計、模塊化設(shè)計、協(xié)同設(shè)計、自適應(yīng)設(shè)計、大規(guī)模定制設(shè)計等也隱含著快速的應(yīng)急設(shè)計的含義。但是,上述設(shè)計方法一般不考慮人為和自然災(zāi)害的非正常情況下的特點,特別是設(shè)計資源受損和設(shè)計系統(tǒng)本身受損的情況。換句話說,其應(yīng)急設(shè)計有自己的屬性和特點。

4 結(jié)束語

從總體上說,機械應(yīng)急系統(tǒng)研究顯得相對薄弱和滯后,應(yīng)該針對帶災(zāi)難約束的特點,吸取其它行業(yè)應(yīng)急系統(tǒng)研究和現(xiàn)代設(shè)計理論、方法和工具中有益的思想、策略、方法、技術(shù)加以發(fā)展,并注意在理論與實踐相結(jié)合過程中不斷地完善。

[1] 翟曉敏,盛昭瀚,何建敏.應(yīng)急研究綜述與展望.系統(tǒng)工程理論與實踐,1998(7): 17～24

[2] Ong S K,An N, Nee A Y C. W eb-based FaultDiagnostic and Learning System.InternationalJournal of Advanced M anufacturing Technology,2001,18(7): 502～511

[3] Liu Q,Zhang C,Lin A C.Pattern Recognition ofM achine ToolFaultsw ith a FuzzyM athematicsA l-gorithm.International Journal of Production Research,1998,36(8):2301～2314

[4] 王太勇,文松,郭紅旗,等.機床在線監(jiān)測與突發(fā)故障自動保護系統(tǒng)的研究.機械工程學(xué)報, 1997, 33

葛文博，男，1992年3月28日，東北石油大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院在讀本科生

The development of a mechanical system

Ge Wenbo
(College of Mechanical Science and Engineering,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China)

The mechanical emergency system research to reduce the impact of disasters has the vital significance.Mechanical emergency system research mainly includes the emergency control,emergency decision-making and emergency design system,summarizes the research and application status of mechanical emergency system,and gives the definition of its emergency design.In view of mechanical emergency system research,especially the emergency design research is relatively weak and lagging,suggest that attention and accelerate the research and development.

mechanical system;To develop

圖1 系統(tǒng)流程圖