機械創新設計在軍用電子設備結構設計中的應用

司超

摘 要：現代高技術戰爭對軍用電子設備結構提出了更多、更高的要求，機械創新設計能滿足其要求。文章闡述了機械創新設計的概念、內容、特點、目標，分析了軍用電子設備結構創新設計的方法摘求和過程，給出了設計實例。

關鍵詞：軍用電子設備；機械創新設計；結構設計

中圖分類號：TH122 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）30-0046-02

1 概 述

現代戰爭是電子戰技術，對軍用電子設備的要求越來越高，越來越高，如多功能、高性能、智能化、通用性、體積小、重量輕、操作簡單、維修方便、外觀時尚等。此外，為了滿足不斷變化的戰爭的需要，軍用電子設備的改裝，也需要繼續安裝。顯然，傳統的結構設計方法不能滿足其需要，設計師必須突破傳統的設計理念，大膽創新，運用先進的理論、技術、技術創新和設計。創新設計是技術發展的動力。二十世紀是知識創新、技術創新的世紀，技術創新將進一步成為二十一世紀社會經濟發展的主導力量。研究人員應充分利用這一機遇，加強技術創新，全面設計軍用電子設備，以提高軍用電子設備的綜合性能。

2 我國工業設計技術發展現狀

中國工業設計僅有30多年的歷史。1987年，中國工業美術協會正式更名為“中國工業設計協會”，從此，中國工業設計駛上了快車道。2007年2月13日，溫家寶總理做出重要指示：“要高度重視工業設計”。2010年國務院十一個部門聯合制定發布了《關于促進工業設計發展的若干指導意見》，表明了我國政府對于工業設計的重視。2010年“政府工作報告”中首次涉及“工業設計”。

企業（如海爾、聯想、華為、李寧等）重視工業設計的程度明顯提高。其工業設計已滲透到全球品牌戰略的管理層面，在技術創新、產品研發、市場營銷、售后服務等方面發揮著重要作用。它們通過探索運用工業設計來增加產品競爭力和塑造自有品牌。

專業設計公司有了較快發展。現在全國已有數萬家之多，具有一定規模的就有1 200多家。很多設計公司最初僅能提供外觀造型設計，到現在已可提供從內在功能到外觀造型以至營銷策略等全方位的綜合解決方案。工業設計園區正在發揮集聚效應。2003年無錫成立了第一家國家級工業設計園區，現在全國范圍至少已有20多家工業設計園區，如北京DRC工業設計創意產業基地、上海國際工業設計中心、深圳設計創意產業園、廣東順德工業設計城、寧波和豐創意廣場等，它們都取得了很大的成效。

中國工業設計協會設立每2年1次的工業設計活動周，以及每年1次的“紅星獎”（中國工業設計獎）評選活動，對工業設計發展起到了一定的推動作用[CI，S]

從總體上看，我國工業設計取得了長足的發展，發展趨勢也愈來愈好，速度也加快了，但專業的設計規模還不大，水平還不高。

3 機械創新設計概述

機械創新設計是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的相關科學技術成果（包括理論、方法、技術、原理等），進行創新構思，設計出有新穎性、創造性、實用性的機構（結構）或機械產品（裝置）的一種實踐性活動，它是建立在現有機械設計理論基礎上，吸收科技哲學、認識科學、思維科學、設計方法學、發明學、創造學等相關學科的有益成分，經過交叉而成的一種新的設計技術和方法。

3.1 機械創新設計的內容

機械創新設計包含2部分內容：一是改進完善現有產品的機械性能、可靠性、經濟性、實用性等；二是創造設計出新產品，以滿足新的使用要求。

3.2 創新設計的特點

創新設計的特點是：

①獨特性。設計師應追求與前人、眾人不同的方案，善于打破常規設計思維、慣例，提出新功能、新原理、新結構，在求異和突破中體現創新。

②實用性。設計師應從產品的市場適應性和可生產性兩方面出發，來設計產品的新功能、新結構，沒有實用性的產品或無法加工的新結構都是紙上談兵，不是真正的創新。

③多方案選優。設計師應從多方面、多角度、多層次尋求多種解決問題的方案，在多方案中求新、求異、選優。機械創新設計的目標是由所要求的機械功能出發，改進、完善現有機械或發明新機械，實現預期的功能，并使其具有良好的工作品質及經濟性。

4 軍用電子設備結構創新設計方法

軍用電子設備結構創新設計就是利用最新科技成果，針對現代高科技戰爭的特點，在現代設計理論、技術、方法的指導下，充分發揮設計師的創造性，設計出更獨特、更新穎、更實用的新型結構，以滿足現代戰爭對軍用電子設備結構的要求。

根據不同的設計對象，采取相應的創新設計方法，通常可分為：開發設計、改型設計和變異設計3種。

4.1 開發設計

主要針對新研設備提出新的結構設計方案，完成從規劃、方案、技術設計道加工、生產的全過程。

4.2 改型設計

在已有設備的基礎上，針對原有的缺陷或新的工作要求，從工作原理、機構、結構、參數、尺寸等方面進行一定的改進設計，以提高設備質量、可靠性等，使設備滿足新的工作要求。如在基本型設備的基礎上，開發不同參數、尺寸或不同功能、性能的改型系列設備，就是改型設計的成果。

4.3 變異設計

針對已有的先進設備或結構設計，進行深入分析，探索、掌握其關鍵技術，在消化、吸收的基礎上，設計出同類型其它類似的創新設備。開發設計以開創探索創新，改型設計通過改進創新，變異設計在吸取、消化中創新。創新設計是各種設計方法的共同點，結構設計師應充分發揮創造性思維，掌握基本設計方法，在實踐中不斷提高創新設計的能力。

5 軍用電子設備結構創新設計過程

軍用電子設備結構創新設計主要包括以下4個過程：綜合過程、選擇過程、分析計算過程和設計過程。

5.1 綜合過程

根據設備的技戰術指標以及要完成的功能，進行大量的調研，收集有關信息，進行綜合分析，確定設備結構設計的總體方案，包括所涉及到的零件、部件、整機等不同層次、不同類型的結構設計、組合。在這一過程中，要充分考慮到總體方案可能涉及到的專業知識以及關鍵技術等問題。

5.2 選擇過程

根據結構設計總體方案進行結構類型的綜合與選優，優選的結構類型將直接影響到整機的性能和經濟性，決定了設備的結構是否新穎、獨特、實用，這一過程常常伴隨著新的發明創造，大部分的機械發明、專利都屬于結構類型的創新設計，所以說，結構類型的綜合與優選是結構設計中最富有創造性、最具活力的階段，但又是十分復雜和困難的階段，因為它涉及到設計人員的知識（深度和廣度）、經驗、靈感和想象力等眾多因素，這也是多年來困擾結構設計人員的主要問題之一。

5.3 分析計算過程

根據確定的結構類型建立相應的數學、物理模型以及相應的方程組，利用計算機技術進行分析計算，這一過程需要反復優化求解。由于計算機技術及優化計算學的迅速發展，使得這一問題有了突破性的進展。

5.4 設計過程

完成上述結構設計的分析、計算、綜合、選優過程后，即可進入結構創新設計階段，包括選擇零部件的材料、確定零部件的結構形式、尺寸，繪制零部件圖、裝配圖等。為進一步提高設備的競爭力，還需利用美學原則對設備進行工業設計，使設備外型具有宜人性、時尚性，從而實現設備的實用與美觀的完美結合。這一過程主要解決基于可靠性、工藝性、安全性、維修性、美觀性的結構設計問題。

機械創新設計作為一種新的設計理論、技術和方法，在國內外的許多企業中取得了顯著效果和效益。

6 結 語

機械創新設計是比較傳統的設計，特別強調在設計過程中的人，特別是在集成過程中，選擇過程和設計過程中的主導和創造性的作用。

由于軍用電子設備的特殊性，其結構設計不形成自己的風格，缺乏創新性和競爭力，創新是軍用電子設備的結構設計。結構設計人員應順應時代的要求，充分發揮自己的主觀能動性和創造性，大膽運用機械創新設計方法，設計出具有時代感的軍用電子設備。

參考文獻：

[1] 張春林，曲繼方，張美麟.機械創新設計[M].北京：機械工業出版社，1999.

[2] 黃純穎.機械創新設計[M].北京：高等教育出版社，2000

[3] 王成熹.現代機械設計一思想與方法[M].上海：上海科學技術文獻出版 社，1999.