大數(shù)據(jù)在大型機械設(shè)計中的應(yīng)用

西安西電變壓器有限責(zé)任公司 陜西 西安 710000

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)與制造企業(yè)信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)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(yè)大數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的大型機械設(shè)計更多地依賴于機械設(shè)計師個人的知識,經(jīng)驗和技能,而在大數(shù)據(jù)時代,利用人工智能,大數(shù)據(jù),物聯(lián)網(wǎng),數(shù)字孿生等高新技術(shù)加快設(shè)計的速度和提高設(shè)計的質(zhì)量,更好地推進智能機械設(shè)備的設(shè)計研究制造,滿足日益激烈的市場競爭需求。

一、大型機械設(shè)備設(shè)計在運用大數(shù)據(jù)所存在的問題

大數(shù)據(jù)可以優(yōu)化產(chǎn)品的性能,提高產(chǎn)品開發(fā)效率,提升產(chǎn)品質(zhì)量,提高設(shè)備使用率,等等一系列優(yōu)點,但我國大型機械設(shè)備制造企業(yè)其實還沒有真正意義使用大數(shù)據(jù)實現(xiàn)此功能,在應(yīng)用上還存在一些問題和不足。本文就此做了以下分析：

1.數(shù)據(jù)采集量不夠。雖然當(dāng)前大部分企業(yè)管理中的數(shù)據(jù)以主要是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù),由各個相關(guān)部門日常業(yè)務(wù)運作中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),通過信息管理系統(tǒng)逐步形成企業(yè)大數(shù)據(jù)。但因傳統(tǒng)機械行業(yè)對大數(shù)據(jù)應(yīng)用晚,大量的數(shù)據(jù)由于種種原因被丟棄,導(dǎo)致前期大量數(shù)據(jù)丟失,前期留存圖紙等相關(guān)資料尚未形成參數(shù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),因此大大限制了大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

2.軟硬件系統(tǒng)跟不上。大數(shù)據(jù)在機械設(shè)計上的應(yīng)用基礎(chǔ)是軟件,許多企業(yè)仍使用老舊設(shè)計軟件。尤其高精尖制造產(chǎn)業(yè)國內(nèi)發(fā)展較慢,未能實現(xiàn)智能工廠,自動化生產(chǎn)模式,系統(tǒng)不能高速有效的查詢、分析、研究、匹配以往產(chǎn)品的設(shè)計資料、生產(chǎn)狀況信息、運行維護情況資料以及外購材料、配件性能指標(biāo)信息等等各種資源。

3.企業(yè)之間平臺搭建難度大。搭建企業(yè)平臺主要難度在于兩個方面：首先,企業(yè)建設(shè)初期沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)之間差異,系統(tǒng)無法適用于各個企業(yè)發(fā)展,因而增加了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實施成本和復(fù)雜程度。其次,系統(tǒng)構(gòu)架無法滿足數(shù)量需求,訪問多時不能快速響應(yīng),無法解決性能上的問題。

4.人才準(zhǔn)備不充分。大數(shù)據(jù)要在機械設(shè)計時進行應(yīng)用,企業(yè)的人才需要掌握傳統(tǒng)的機械設(shè)計知識,同時還應(yīng)具備相應(yīng)的IT知識。數(shù)據(jù)的應(yīng)用往往使企業(yè)業(yè)務(wù)流程變更,因此需要有計劃的引進人員或者對現(xiàn)有人員進行相關(guān)培訓(xùn)。大數(shù)據(jù)的推行應(yīng)用,離不開領(lǐng)導(dǎo)人的支持,只有員工和管理者對大數(shù)據(jù)有了更深入的認(rèn)識后,獲得廣泛認(rèn)同才能起到巨大做作用。

二、大數(shù)據(jù)在機械設(shè)計上的應(yīng)用前景

1.知識庫的應(yīng)用。使用檢索、推理從存儲的信息中得出結(jié)論。類似于常見疑難問題答案搜索,建立企業(yè)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(jīng)驗更廣泛地得到應(yīng)用。推理引擎通過檢索知識庫獲得適用的相關(guān)答案和解決方案。利用系統(tǒng)進行機械設(shè)計具有一定的優(yōu)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(chǎn)品快速設(shè)計。生成式設(shè)計是模仿快速設(shè)計方式,就是設(shè)計者可以將設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計材料、制造工藝、成本控制等等條件錄入系統(tǒng),系統(tǒng)可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)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(shè)計能夠給在短時間內(nèi)給出多種設(shè)計方案,同時對方案進行論證；還能預(yù)先對約束條件進行區(qū)分,有效避免了不同條件間的沖突,提高設(shè)計效率。

3.模塊化機械產(chǎn)品設(shè)計。所謂的模塊化設(shè)計是一種用具有標(biāo)準(zhǔn)接口的獨立部件創(chuàng)建新的系統(tǒng)的設(shè)計方法。這使得設(shè)計可以定制、升級、修復(fù)和重用部件。運用大數(shù)據(jù)技術(shù)讓供應(yīng)商提供通用部件、標(biāo)準(zhǔn)部件的各種數(shù)模參數(shù),分享平臺為大數(shù)據(jù)分析提供來源,成為企業(yè)自己的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的一部分。同時在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定程序,將數(shù)據(jù)分類、對產(chǎn)品進行市場預(yù)測、功能分析的基礎(chǔ)上,對一系列通用功能模塊進行劃分和設(shè)計,從而實現(xiàn)過往機械設(shè)計經(jīng)驗的積累和借鑒利用。

4.模擬仿真加工式機械產(chǎn)品設(shè)計。模擬仿真加工式機械產(chǎn)品設(shè)計,就是利用數(shù)字孿生技術(shù)將人工智能、機器學(xué)習(xí)和軟件分析與空間網(wǎng)絡(luò)圖相結(jié)合,創(chuàng)建實時的數(shù)字仿真模型,隨著物理模型的變化而不斷更新和變化的設(shè)計方式。利用產(chǎn)品模型、傳感器等正確地映射實體產(chǎn)品在整個生命周期的各種實際數(shù)據(jù)。基于數(shù)字孿生驅(qū)動的機械設(shè)計不但能夠進行概念設(shè)計,也能夠進行詳細(xì)設(shè)計和虛擬驗證,將極大地縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期。

三、有效利用大數(shù)據(jù)進行機械設(shè)計的方法

1.數(shù)據(jù)量積累。大數(shù)據(jù)時代,運用新型的數(shù)據(jù)處理技術(shù)及云計算,實現(xiàn)數(shù)據(jù)長時間的存儲。建設(shè)和完善研發(fā)設(shè)計知識庫,促進數(shù)字化圖紙,標(biāo)準(zhǔn)零部件庫等設(shè)計數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)部的知識重用和創(chuàng)新協(xié)同,提升企業(yè)內(nèi)部研發(fā)資源統(tǒng)籌管理和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同設(shè)計能力,建立產(chǎn)品模型。為大數(shù)據(jù)分析提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.搭建大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)架。企業(yè)和供應(yīng)商可以進行合作,結(jié)合已經(jīng)成型的內(nèi)部數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),形成新的構(gòu)架,引入新的數(shù)據(jù)源處理技術(shù),將所有數(shù)據(jù)集中到數(shù)據(jù)倉庫中供各級人員使用。合作企業(yè)之間可以獲取必要的產(chǎn)品相關(guān)性能信息、生產(chǎn)信息等等。

建設(shè)自動化生產(chǎn)流水線,采用智能設(shè)備機器,使設(shè)備、系統(tǒng)、車間、產(chǎn)品之間的互聯(lián)互通,企業(yè)生產(chǎn)與市場之間的實時信息交互；開發(fā)適用于大型機械設(shè)備企業(yè)應(yīng)用的機械設(shè)計軟件,同時利用大數(shù)據(jù)進行分析、研究開發(fā)更具競爭力的產(chǎn)品。

結(jié)束語

我國大型機械設(shè)備設(shè)計行業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用還處于起步階段,應(yīng)用前景不可估量。我們應(yīng)當(dāng)把握時代脈搏,充分認(rèn)識到大數(shù)據(jù)所能帶來的革命性改變。只有如此充分的利用大數(shù)據(jù)所帶來的機遇與挑戰(zhàn),克服困難,才會使我們在信息戰(zhàn)中取得先機。這需要技術(shù)人員進一步創(chuàng)新與改進,以促進該行業(yè)長期良性發(fā)展。