現代數字化設計制造技術在農業機械設計制造上的應用

李海軍1 王海艷2

（1.山東省臨朐縣城關街道辦事處，山東 濰坊 262600；2.山東省臨朐縣冶源街道辦事處，山東 濰坊 262605）

伴隨著科學技術水平的迅速發展，我們迎來了信息化時代，同時也帶動了數字化設計技術的發展。針對于農業領域而言，數字化設計技術的應用起到了不可小覷的作用，因此，在實際的農業機械設計中，需要通過分析當前各種數字化技術在實際設計中的具體應用，不斷創新傳統設計理念，有效的融入數字化技術。以此保證能夠真正滿足農業機械設計實現積極發展的需求，設計出具備良好功能、創新理念、全新技術的新時代農業機械設備。

1.現代數字化設計制造技術的基本概述

所謂“數字化”指的是電子信息領域的數字技術向人類生活諸多領域推進的過程。數字化設計制造技術則是借助電子硬件和互聯網，實現產品研發過程的一種手段，也就是在互聯網與電子輔助下借助產品模型，仿真產品的設計、裝配和制造過程等。其不但貫穿于農業生產的始終，同時也設計到設備布置、物流物料、生產規劃以及成本分析等各項內容。數字化設計制造技術的運用能夠有效提升農業機械產品研發水平、減少產品開發周期、削減設計和制造成本，最終實現理想的設計目標與協同作業。我們對其進行具體的研究：

1.1 異地、協同設計

在互聯網/企業內部網絡的背景下，做出產品定義和建模、產品剖析、產品信息控制和信息交換等操作，異地、協同設計系統在互聯網背景之下給大部分人、異地進行產品協同研發提供有力的工具支持。

1.2 虛擬設計與虛擬制造

即全面借助建模、研究、模擬和虛化現實等各項工具、技術，并且在互聯網環境中，選用群組協同作業的形式，通過模型來仿真并估測產品的各項性能、可裝配性、可加工性等可能出現的問題，從而達到產品設計制造的根本需求，具體包括產品的設計、工藝規劃、加工制造、性能檢測、質量檢驗、并行管控等等。

1.3 概念設計、工業設計

首先，概念設計即為設計過程的早期階段，它的目標為獲取產品的基本形態。廣義的概念設計主要涉及從產品的需求剖析到詳細設計前的階段，比如像功能設計、形狀設計、初步結構設計等。從工業設計的角度出發，其指的主要是產品原理及功能一定的情況下，產品外觀造型的設計流程，具體包括布局設計、形狀設計以及人機工程設計等。電子輔助概念設計與工業設計是以知識為中心的，根本上為達到色彩、人性化等方面的設計，把電子和設計者的創造性思維、綜合分析能力和審美認知有機結合，是現階段實現產品創新的關鍵手段。

1.4 并行設計

用并行工程模式代替原有的串行產品研發方式，令在產品研發的早期階段便可以從容地考慮后續活動環節的需求，從而增強產品開發的有效性。

2.智能CAD技術和農機產品設計

2.1 農業機械設計制造領域的特征

考慮到現今農機企業通常采取較為常規的設計制造方法，在運用現代化設計理念與技術方面遠遠滯后于航天、汽車等領域，并且農機企業間普遍存在重復設計的情況，數據資源利用率不高，進而導致農機產品型號雜亂、標準化程度不高、產品質量較低，最終大大限制企業整體效益的提升。具體而言，其主要特征如下：

第一，結構類型多、型號較多。比如說在播種機的設計制造過程中，按照農作物類型和農藝特征劃分，可分為有條播機、精密播機等等；依據作業原理則可分成機械式播機與氣力式播機等；按照配套動力可以分成單體播種機、多行播種機等等。

第二，功能結構較為穩定、結構簡單。播種機通常包含機架、地輪、排種單體以及施肥器和覆土器等，各種型號的播種機選取的零部件種類與結構參數不同，然而產品的基本功能大體一致。此結構具有很強的穩定性，有助于借助模塊化設計技術與參數設計技術。

第三，農業機械試驗在很大程度上受到季節和研發周期等因素的影響，選取CAD技術更有利于削減產品的研發周期，降低設計制造成本。

2.2 智能CAD技術

我國傳統的CAD技術主要是以計算為基準，其處理推理的工作難度比較高。符號推理是農業機械設計中較為重要的一項內容，需要將人工智能方式放置到其中，同時還需要借助專業系統技術，推動我國智能CAD技術的發展進程，較好地滿足創造性設計的要求標準。ICAD涵蓋著平面設計、工業造型設計等，其自身帶有極強的智能性，且集合了大量的CAD功能模塊，自身有機集成模塊和相關產品設計模塊。在實際農業機械中，ICAD技術的應用可以較好地處理現階段我國機械企業設計中所存在的信息資源整體使用率的問題，避免出現重復性的設計使用等問題，同時還可以較好地減小總體產品設計的實際周期時間，自身的應用前景十分廣泛，具有較高的經濟收益，可以實時的開展變型設計以及概念設計等各項工作，構建ICAD體系。

2.3 參數設計以及裝配模型設計下的智能設計框架

受到農機自身企業的影響，實例推理下的模塊換參數和變量設計技術可以較好地提高產品設計的水準和總體的工作效率，同時其還可以在一定程度上強化農機企業自身的競爭實力。應當將參數化設計和裝配模型有機結合在一起，并以其為基準，設置變型設計方式，以CBR為基準，及時完成裝配建模的工作。

3.數字化制造技術與農業裝備制造

國內很多發達國家企業在實際生產的過程中，可以不需要直接看圖紙，利用CAD/CAM軟件就可以較好開展設計工作。采取快速成型的方式，借助機器人去控制好機床，開展一系列的生產工作。我國想要農業行業得到更深度的發展，其就必須懂得吸取國外的一些先進管理以及技術經驗，合理的使用現代數字化設計制造技術。

數字化制造技術在我國的發展較晚，但近些年來也初具規模，出現了數控技術、CAD/CAM/CAPP/NET等現代化技術，這些技術在農機企業中的應用較少，有的農機生產企業在嘗試使用CAD/CAM技術進行設計，一定程度上提高了我國農機產品制造業的自動化水平。

4.農業機械設計制造中對現代數字化技術應用分析

4.1 綠色制造關鍵技術在農業機械制造中的應用

在機械制造中，綠色制造技術的應用主要體現在以下幾個方面：一是基于網絡的協調設計技術受傳統因素限制，我國農機需要大量人力、物力、財力資源，運用計算機仿真技術和虛擬技術作為支持，并將其應用到現代農業機械設計中。二是開發現代農業機械開發虛擬樣機建模與仿真平臺。農機械工存在復雜性，增加農機發展難度，按照傳統設計理念，設計是第一位的，按原型設計并試驗，繪圖后發現問題，改進直到滿意為止。三是現代農業機械綠色制造評估方法和系統開發技術，這是實現農業機械綠色制造發展的基礎，是實現現代農機綠色線路的評估前提。

4.2 數字化設計制造技術在農業機械制造中的應用

數字化的設計、制造技術在企業生產的整個過程都會有全方位的引用，通過其應用能夠大大提升農業機械產品本身的研發能力，最終起到降低研發的成本、縮短研發的整體周期、提升機械研發的整體能力以及實現企業最終的設計目標和企業之間的相互協作，從而使企業能夠在最短的時間之內進行產品開發。

4.3 農業設備產品的創新

科學技術的高速進步，也相應推動了工業產業的發展與進步。因此，為了實現農業領域的現代化，有關人員就需首先對一些落后的機械設備進行優化，進行針對性的改進與創新。其中，農業的生產中，過去農戶所使用的一些拖拉機無論是在生產效率還是在機械功能上，都比較落后，因此就需要對其進行針對性的設計與改造，以此全面提升拖拉機的功能。例如，在近些年的發展中，就已經推出了數字化同步器，以及研發出動力換擋的設計理念，可以配合經液壓傳動，實現新型拖拉機的設計。在這樣的結構下的拖拉機，可以提升自身生產效率，同時也將生產過程中的數據信息顯示出來，極大的滿足當下設計的實際需求。另外，在進行操作的過程中，這樣的結構設計模式也便于農戶的操作。在其中設計出了獨立的控制面板，同時利用靈活性較強的控制機構，有利于實現高靈活度的操作。因此，從總體的設計方向來看，進行農機設備創新，需要基于技術掃描、技術分析以及材料優選等諸多角度出發，進一步保障在當下的操作質量，促使工程設計能夠發揮出應有的效果，全面提升農戶生產的現代化水平。

4.4 農業VR技術的應用

當前，VR技術已經廣泛地應用到各個領域當中。而對于當下的農業設計過程中，使用VR技術也能夠發揮出該技術的優勢性。例如，有關人員可以在設計中，將3D圖像、影音資源以及多媒體技術，進行全面的融合，以此保障在實際的設計中，能夠為設計人員呈現出更加直觀具體的信息內容。在設計中，也能夠塑造出一個良好的情景環境，便于工作人員進行針對性地分析與調整。VR技術當前已經較為普遍的應用到了大型設備的設計中，同時，有關領域也更多地對其內在技術進行了了解與分析，充分把控了當下的結構水平。但是為了進一步提升設計合理性，就需要發揮CAD為核心的技術功能，為研究對象構建一個完整的模型，以此保障之后的設計中，始終可以發揮出良好的設計效果。在這樣的設計理念，可最大限度上滿足當下設計的實際需求。例如，在完成了初步設計之后，就可以積極參與到虛擬環境當中，同時開展針對性的設計與優化，同時還能夠讓設計人員親自來到設計環境當中，實現針對性的分析以及處理。但是，我國現階段在進行設計的過程中，始終沒有應用到該技術，因此就會使得在實際的使用中，始終存在技術性的缺陷，需要進一步的研究與分析。

另外，在農業教學的過程中，也經常使用到VR技術，這樣的技術在實際的應用中，可以很好地發揮出針對性的效果。例如，在出現任何一個環節的故障問題，都可以將其單獨的開展分析與故障檢測。這種高效率的VR技術，可以很好地讓操作者對故障位置，進行細致分析。

4.5 機械協同化設計

在市場競爭日益激烈的今天，市場環境更加復雜，與此同時，對農業機械設計產品的需求也越來越高。全球化經濟的發展，使部門協同合作以至于跨企業跨國家共同合作生產產品成為一種必然現象。數據顯示，大概七八成的農業機械產品都是很多企業公司部門協同合作制做出來的。那么在海量的資源中，如何在數據庫中篩選找到合適的數據就成為競爭的關鍵，這也是企業能否競爭成功面對的極大挑戰。

在農業機械產品的使用過程中，往往需要基于協同優化的方式，有效的保障農業與商業相結合，以此形成協同性的設計平臺。在這樣的平臺當中，還需要進行針對性的分析與處理。但是，不同的平臺當中由于自身的領域不同，就會出現設計的差異性。但是，在當下數字化設計技術的應用后，能夠全面的提升自身設計理念，同時也進一步的保障在其設計的過程中，形成不同設計領域的全面優化與調整，及時的發現一些設計的缺陷，這樣做到針對的解決之后，全面地滿足了當下設計的實際需求與設計目標實現，幫助農業生產使用到更加先進的機械設備。

4.6 計算機輔助作用

對于農業機械設計產品來說，是不能沒有計算機設計的輔助的，二者相輔相成，缺一不可。在之前設計產品，還是需要圖紙來繪制的，現在是可以借助計算機來進行輔助，將一些復雜的參數輸入計算機，啟動運行計算機的某些功能，將計算機設計應用在產品中，可以便捷快速的繪制好復雜的機械圖形，不僅將節省時間，還可以節省人力物力。利用計算機輔助，可以將難度較大、人工難以繪制的圖紙呈現得更加完整完善，在競爭激烈的市場經濟中，可以為設計人員提供更多便利，節省更多資源和時間。可以在計算機內輸入翻新多種多樣的繪圖制作軟件，在繪制圖紙時會更加便捷高效。

5.結語

通過上文的詳細分析和論述，可知，將現代數字化設計制造技術應用到我國的農業機械設計制造工序中，進行全過程的機械產品設計制造以及監管，是我國農業機械化設計制造歷史上的重大突破，同時也是我國農業機械制造行業的重要升級形式。我國必須正確地認知現代數字化設計制造技術使用的重要意義，真正做到數字化設計生產。對產品設計以及加工等各項工序進行協同化的管理，不斷豐富農業機械的產品類型，不斷提升相關農業機械設計制造技術水平，縮小其和發達國家之間的差距。