大數據在大型機械設計中的應用

西安西電變壓器有限責任公司 陜西 西安 710000

引言

隨著互聯網及信息技術與制造企業信息系統的廣泛應用和深度融合,積累形成了具有海量、高速、多樣、價值等特性的制造業大數據。傳統的大型機械設計更多地依賴于機械設計師個人的知識,經驗和技能,而在大數據時代,利用人工智能,大數據,物聯網,數字孿生等高新技術加快設計的速度和提高設計的質量,更好地推進智能機械設備的設計研究制造,滿足日益激烈的市場競爭需求。

一、大型機械設備設計在運用大數據所存在的問題

大數據可以優化產品的性能,提高產品開發效率,提升產品質量,提高設備使用率,等等一系列優點,但我國大型機械設備制造企業其實還沒有真正意義使用大數據實現此功能,在應用上還存在一些問題和不足。本文就此做了以下分析：

1.數據采集量不夠。雖然當前大部分企業管理中的數據以主要是結構化的數據,由各個相關部門日常業務運作中產生的數據,通過信息管理系統逐步形成企業大數據。但因傳統機械行業對大數據應用晚,大量的數據由于種種原因被丟棄,導致前期大量數據丟失,前期留存圖紙等相關資料尚未形成參數結構化數據,因此大大限制了大數據應用。

2.軟硬件系統跟不上。大數據在機械設計上的應用基礎是軟件,許多企業仍使用老舊設計軟件。尤其高精尖制造產業國內發展較慢,未能實現智能工廠,自動化生產模式,系統不能高速有效的查詢、分析、研究、匹配以往產品的設計資料、生產狀況信息、運行維護情況資料以及外購材料、配件性能指標信息等等各種資源。

3.企業之間平臺搭建難度大。搭建企業平臺主要難度在于兩個方面：首先,企業建設初期沒有統一標準,企業之間差異,系統無法適用于各個企業發展,因而增加了物聯網系統的實施成本和復雜程度。其次,系統構架無法滿足數量需求,訪問多時不能快速響應,無法解決性能上的問題。

4.人才準備不充分。大數據要在機械設計時進行應用,企業的人才需要掌握傳統的機械設計知識,同時還應具備相應的IT知識。數據的應用往往使企業業務流程變更,因此需要有計劃的引進人員或者對現有人員進行相關培訓。大數據的推行應用,離不開領導人的支持,只有員工和管理者對大數據有了更深入的認識后,獲得廣泛認同才能起到巨大做作用。

二、大數據在機械設計上的應用前景

1.知識庫的應用。使用檢索、推理從存儲的信息中得出結論。類似于常見疑難問題答案搜索,建立企業專家知識庫,使用人工智能進行查詢檢索,讓我們專家的知識和經驗更廣泛地得到應用。推理引擎通過檢索知識庫獲得適用的相關答案和解決方案。利用系統進行機械設計具有一定的優勢,比如一致性、可用性、不知疲倦,便利等特性。

2.生成式機械產品快速設計。生成式設計是模仿快速設計方式,就是設計者可以將設計目標、設計材料、制造工藝、成本控制等等條件錄入系統,系統可以根據相關數據快速給出多種方案,圍繞不同方案進行可行性分析,測試他們的適用性。生成式機械設計能夠給在短時間內給出多種設計方案,同時對方案進行論證；還能預先對約束條件進行區分,有效避免了不同條件間的沖突,提高設計效率。

3.模塊化機械產品設計。所謂的模塊化設計是一種用具有標準接口的獨立部件創建新的系統的設計方法。這使得設計可以定制、升級、修復和重用部件。運用大數據技術讓供應商提供通用部件、標準部件的各種數模參數,分享平臺為大數據分析提供來源,成為企業自己的標準數據庫的一部分。同時在系統內設定程序,將數據分類、對產品進行市場預測、功能分析的基礎上,對一系列通用功能模塊進行劃分和設計,從而實現過往機械設計經驗的積累和借鑒利用。

4.模擬仿真加工式機械產品設計。模擬仿真加工式機械產品設計,就是利用數字孿生技術將人工智能、機器學習和軟件分析與空間網絡圖相結合,創建實時的數字仿真模型,隨著物理模型的變化而不斷更新和變化的設計方式。利用產品模型、傳感器等正確地映射實體產品在整個生命周期的各種實際數據。基于數字孿生驅動的機械設計不但能夠進行概念設計,也能夠進行詳細設計和虛擬驗證,將極大地縮短產品的設計周期。

三、有效利用大數據進行機械設計的方法

1.數據量積累。大數據時代,運用新型的數據處理技術及云計算,實現數據長時間的存儲。建設和完善研發設計知識庫,促進數字化圖紙,標準零部件庫等設計數據在企業內部的知識重用和創新協同,提升企業內部研發資源統籌管理和產業鏈協同設計能力,建立產品模型。為大數據分析提供了堅實的數據基礎。

2.搭建大數據技術構架。企業和供應商可以進行合作,結合已經成型的內部數據分析系統,形成新的構架,引入新的數據源處理技術,將所有數據集中到數據倉庫中供各級人員使用。合作企業之間可以獲取必要的產品相關性能信息、生產信息等等。

建設自動化生產流水線,采用智能設備機器,使設備、系統、車間、產品之間的互聯互通,企業生產與市場之間的實時信息交互；開發適用于大型機械設備企業應用的機械設計軟件,同時利用大數據進行分析、研究開發更具競爭力的產品。

結束語

我國大型機械設備設計行業的大數據應用還處于起步階段,應用前景不可估量。我們應當把握時代脈搏,充分認識到大數據所能帶來的革命性改變。只有如此充分的利用大數據所帶來的機遇與挑戰,克服困難,才會使我們在信息戰中取得先機。這需要技術人員進一步創新與改進,以促進該行業長期良性發展。