淺析輕工機械設計創新的新思維和新方法

張文賢 諸玲玲

（上海市質量監督檢驗技術研究院，上海 200072）

輕工機械產業最早在我國興起是20世紀90年代，是機械工程學科領域的一個重要分支，主要通過工藝的動作來實現機械的制造和生產。但是由于我國的工作機械發展整體比較滯后，其發展過程一直缺乏強勁的創新動力，而且在設計方法上也很難出現大跨步的創新，缺少創新的產業發展便缺少了遠期長遠發展的競爭力。

1 整體規劃輕工機械創新

1.1 關注目標創新和理念創新

進行設計工作，必須注重創新，在整個過程中發揮的巨大作用，缺少了創新的設計，會喪失生命力，新穎性甚至市場競爭力。設計輕工機械首先要從理念角度樹立科學合理的目標，將創新理念與目標作為一切創新活動的基礎，立足當前的實際需要，在市場的引導下合理規劃整體發展方案，從而不斷尋求理念和目標的創新，以指導輕工機械設計的發展。

1.2 關注工作機理與工作模式創新

在設計輕工機械的前期和初期，必須將遠期發展建立在創新目標與理念的基礎上，切實注重創新理念與目標在創新工作中發揮的重要作用，通過機理和模式的突破，尋找能夠適應未來發展的可行性方案，特別是在進行整體設計時，要關注從小到大和由淺入深原則的運用，對其中的組合參數和結構參數進行計算和設計，逐步將創新過程與設計流程相結合，將創新細節滲透到產業結構發展的全過程。

2 新思維和新方法在輕工機械設計中的應用

2.1 建立輕工機械功能求解模型

設計輕工機械與其他任何產品的創新都有著一定的共同點，在設計創新前都應當建立功能求解模型，從而為設計工作提供基礎和依據。客觀的功能求解模型是設計工作開展的前提條件，也是保證效率和創新的基礎，輕工機械的設計包括對產品功能效應、分解過程、執行動作等方面的構思，對組成部分進行全面考量。要將輕機產品的功能原理、動作過程在模型中統籌規劃為一個整體，從而與產品的特質保持一致，并且符合輕工機械設計的創新需要。

在進行設計時，既要保證創新理念的實現，也要注重該理念的大眾性和易于接受性，同時要有較強的實踐性和操作性，既要注重輕工機械在設計上結構思路的完整，又要確保其在具體實踐過程中能夠生產落地。設計師應當通過整個功能求解模型的不同環節，在實現過程中巧妙融入創新方法與創新思維，不僅能夠為輕工機械設計自身提供創新引導，而且在衍生效應的影響下，還會帶動其他領域的產品創新，從而疊加出現各類不同功能和效應，以促進輕工機械的設計和發展。應當在運用功能求解模型時同步驗證創新理念的可靠性，從而為輕工機械設計提供具有創新意義的方法與途徑，建立功能求解模型過程是輕工機械設計創新的關鍵所在，也是基礎環節，對其后續的方案有直接的影響，因此需要給予足夠的重視。

2.2 輕工機械系統設計創新方案

功能求解模型的運用中，需要對各部分所對應的結構進行規劃，有些執行動作有可能是多個機構共同作用實現，也存在一定的可能性是由不同的機構系統單獨各自產生作用，因此在創新輕工機械設計時，不僅要明確功能求解模型，還要對機構系統的設計方案加以 明確。

2.2.1 機構系統的原則

設計機構系統的過程中必須注重相容性和最優化的設計原則，一方面在整個機構系統發揮作用過程中必須使各部分機構保持執行動作的同步，在執行時間和標準上必須協調一致，從而按照相容性的原則精準輸出動作。另一方面，想要系統創新性和整體性能達到最優，必須在系統各個環節上做足功夫，保證其分別最優化。系統各部分機構的性能都會對系統的整體綜合指標產生一定的影響，因此在完成各部分結構的設計時也必須把握統一的設計理念與思維，以便其在組合完成后能夠實現系統整體設計目標。

2.2.2 機構系統設計方案的多元化

要運用形態學矩陣的分析方法，實現系統設計方案的變化與動態更新，突出展示多元化的效果，如果系統中各個執行機構都有不同的數量，那么系統的整體方案數便是所有機構數相乘的數值，因為每個機構系統在進行工藝動作分解后能夠得到不同的執行動作結果，從而使得設計方案在理論上來看能夠實現多種組合效果。

2.2.3 機構系統方案的創新性評價和決策

動力性能、輸出效果、系統功能、工作穩定性、工作性能等方面都是機構系統設計方案中的重要評價指標，對一系列指標完成綜合評價，能夠從中獲取到最優的設計方案，在評選方案的過程中，一方面要選取實施效果最佳的方案，另一方面要注重方案的創新性和優越性，從可持續發展的角度積極開拓方案中的啟發式效果，尋求具有積極意義的創新方案。通過對輕工機械設計方案進行全面、綜合而客觀的創新性評價，找到新的創新思維與方法。創新的實現需要借助一定的技巧和框架，在科學的思路下完成，通過運用創造性的技能和思維，以及規范的設計方法，將協調創新、概念創新、決策創新、目標創新與細節創新融入到設計過程中。概念創新主要完成確定設計目標和設計概念的創新，由內部組成和設計方案構成構思創新，在再詳細設計創新中將各部分功能進行細化從而形成詳細組成，和諧協調創新主要包括設計人、事物、環境之間的協調，而評價決策創新主要包括建立評價指標體系，對模型進行最優方案求解。

3 總結

總之，新思維與新方法是輕工機械設計過程中必須注重的一項任務，也是輕工機械產業改革的必要方向，必須在發展的過程中不斷追求創新，在產品設計時充分結合時代需要，將理念中融入新思維和新發展，才能夠使得輕工機械設計取得可持續的發展，不斷挖掘發展的源動力。