現(xiàn)代設計技術在農業(yè)機械工程設計中的應用

黃志玉

（煙臺市牟平區(qū)觀水鎮(zhèn)人民政府，山東 煙臺 264104）

現(xiàn)代設計技術改變了傳統(tǒng)的機械設計方式，從單一的軟件和人工計算的方式轉變?yōu)閷I(yè)的、智能化的設計方式，改變了機械設計的工作模式，提高了設計人員的工作效率。它是一種從一元到多元的轉變過程，是一種以現(xiàn)代設計技術為核心，對機械工程進行活化的設計方法。總體而言，現(xiàn)代設計的方法就是在計算機技術的基礎上，結合數(shù)學的知識，進行多元化和智能化的設計方法。現(xiàn)代設計技術手段的應用，推動了我國機械工程的發(fā)展。

1 現(xiàn)代設計技術在農業(yè)機械工程設計中的應用特點

1.1 使農業(yè)機械工程設計更加高效精確

在社會和科學技術飛速發(fā)展的今天，現(xiàn)代科學技術在農業(yè)生產(chǎn)中得到了越來越多的應用。將現(xiàn)代設計技術運用于農機工程設計中，極大地提高農機設計的工作效率，農機工程設計方法更加先進，相應的設計數(shù)據(jù)也更加準確，大大提高了產(chǎn)品的質量，使之更能滿足市場的需要。

1.2 使農業(yè)機械工程設計縮短時間和降低成本

與傳統(tǒng)設計方法相比，現(xiàn)代設計方法具有快速發(fā)現(xiàn)問題的優(yōu)點。在傳統(tǒng)的設計方法中，通常需要在產(chǎn)品完成并生產(chǎn)出來之后，經(jīng)過試驗或實際使用的檢驗，才有可能找到設計上的不足。在設計過程中，一旦發(fā)現(xiàn)設計缺陷，就需要對設計進行改進、再生產(chǎn)，再進行測試或確認，存在產(chǎn)品設計定型時間過長、產(chǎn)品更新?lián)Q代緩慢等問題，從而帶來大量的資源浪費。利用現(xiàn)代設計技術，可以運用計算機的數(shù)字化仿真模擬技術，在設計過程中對產(chǎn)品的實際使用情況進行建模，從而能夠對產(chǎn)品的潛在缺陷進行預測。

1.3 使農業(yè)機械工程設計更加科學合理

新產(chǎn)品的研發(fā)，必須先做好市場調研。在對產(chǎn)品性能及市場需求進行分析的基礎上，有針對性地進行產(chǎn)品開發(fā)。在確定產(chǎn)品的性能指標及市場需求后，制訂出一套新的產(chǎn)品開發(fā)計劃及生產(chǎn)策略。將現(xiàn)代設計技術運用到農機工程設計中，可以根據(jù)海量的數(shù)據(jù)，及時調整和完善相關的規(guī)劃和策略，保證農機產(chǎn)品在市場上的競爭優(yōu)勢。如通過系統(tǒng)分析、類比等方法，比較分析所構建的有關數(shù)學模型，優(yōu)選出最優(yōu)的設計方案，從而達到科學、合理的創(chuàng)新[1]。

2 現(xiàn)代設計技術的優(yōu)勢

與現(xiàn)代設計相比，傳統(tǒng)設計缺乏科學性、專業(yè)性、創(chuàng)新性。如在機械參照模型上，設計人員在整個機械設計過程中都是依靠計算機輔助設計，而配套工具單一和匱乏，勢必會造成后繼的機械工程的質量無法達到令人滿意的程度，甚至還會對其他方面產(chǎn)生消極的影響。機械工程的設計離不開精確的數(shù)據(jù)支撐，而受傳統(tǒng)方法的限制，在設計時所得到的數(shù)據(jù)往往不夠準確。如今，現(xiàn)代設計方法被廣泛運用于機械工程設計中，將其與傳統(tǒng)工藝融合，使其成為一種更加完美的新工藝，從而推動了機械工業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)代機械工程的設計是以整個工程設計為主線，利用現(xiàn)代化的信息技術，深入設計機械產(chǎn)品的功能和性能，使產(chǎn)品獲得更多的市場優(yōu)勢；在確保功能的前提下，進一步考量產(chǎn)品的外形的美觀性和安全性能，使設計產(chǎn)品更加完善。

3 現(xiàn)代設計技術在機械工程設計中的應用分析

3.1 機械工程創(chuàng)新設計與優(yōu)勢設計

機械工程的創(chuàng)意設計，就是要在現(xiàn)有的理論知識與設計技能基礎上，對機械工程產(chǎn)品的設計思想進行創(chuàng)新，使之更好地滿足市場和顧客的要求。機械工程的創(chuàng)新性設計越來越注重人性化，要求設計者從顧客的視角來考慮機械工程產(chǎn)品的性能，利用新的理論知識和技術對原來的機械產(chǎn)品進行改進，持續(xù)提高其功能，同時降低機械工程設計的成本，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟效益。因此，機械工程設計者必須保持創(chuàng)新的思想，持續(xù)吸收先進的設計思想和經(jīng)驗，在原有的基礎上進行創(chuàng)新，擴展知識來提高完成任務的可行性，為企業(yè)和市場提供更多的優(yōu)質產(chǎn)品[2]。

在現(xiàn)代社會，要想在機械工程設計中占有一席之地，就必須不斷創(chuàng)新，建立自身優(yōu)勢。但在創(chuàng)新的過程中，要把自身的創(chuàng)新思想與產(chǎn)品設計相結合，根據(jù)市場與顧客的需求進行創(chuàng)新，確保創(chuàng)新產(chǎn)品能夠為顧客所接受。為此，設計者必須事先搜集市場及顧客的需求資料，掌握類似產(chǎn)品的技術動向，強化產(chǎn)品的單向表現(xiàn)，以使所設計的產(chǎn)品在市場上占有優(yōu)勢。在此過程中，設計師要確保產(chǎn)品的功能符合性與成熟性，以防止由于技術革新而造成產(chǎn)品性能上的不完美[3]。

3.2 機械工程穩(wěn)健設計與模糊設計

確保產(chǎn)品性能的穩(wěn)定是機械工程產(chǎn)品最根本的要素，在設計和生產(chǎn)過程中應重視產(chǎn)品的使用性能指標，而機械產(chǎn)品的魯棒性設計則著重于此。機械產(chǎn)品的穩(wěn)健性設計，就是要保證產(chǎn)品的質量達到設計的要求，并能在其服役期間內保持正常工作。市場上性能和質量越好的產(chǎn)品就越有市場需求，因此設計師要把重點放在提高產(chǎn)品的魯棒性上，充分發(fā)揮穩(wěn)健設計的功能，使機械工程產(chǎn)品的整體質量得到全面提高。設計人員可以通過魯棒設計來穩(wěn)定產(chǎn)品的隨機特性，消除在設計與服役期間可能出現(xiàn)的不確定性，并采用高級算法對其進行建模，給出最優(yōu)的魯棒設計方案。另外，在機械設計中，模糊設計是一種較為普遍的方法。模糊設計是指設計師利用模糊數(shù)學的方法，找出設計變量間的聯(lián)系，并試圖對產(chǎn)品中的模糊數(shù)據(jù)進行描述，從而間接地提高產(chǎn)品的性能和質量[4]。

3.3 機械工程綠色設計

綠色設計是基于可持續(xù)發(fā)展的思想而提出的一種設計思想。在機械工程的設計中，采用綠色設計的目的就是要確保產(chǎn)品的環(huán)保水平，在滿足使用壽命和性能等條件的情況下，能夠達到環(huán)保指標。在機械工程設計環(huán)節(jié)中，綠色設計又被稱作環(huán)境設計或生態(tài)設計，其思想來源于原始的設計理念，設計師將產(chǎn)品的性能、質量、成本等因素結合起來，盡可能地避免超出使用年限后的產(chǎn)品對周圍的環(huán)境產(chǎn)生影響，保證產(chǎn)品的維修、拆卸、回收等各個環(huán)節(jié)的環(huán)保水平。從實際情況來看，機械產(chǎn)品在超出其服務年限后，必須對其進行適當?shù)奶幚恚苑乐蛊鋵Νh(huán)境的不良影響。然而，有些機械產(chǎn)品未按規(guī)定進行后續(xù)處理，未達到循環(huán)利用或生態(tài)環(huán)保處理要求，致使機械產(chǎn)品給周圍的生態(tài)環(huán)境帶來了較大的負擔，有些有害物質侵入生態(tài)系統(tǒng)，不僅污染了環(huán)境，還會影響到周圍的居民。在此背景下，設計師要在設計階段采取綠色設計的方法，盡可能地將機械產(chǎn)品在未來發(fā)展過程中所造成的污染降到最低，最常用的方法就是修改原始的設計參數(shù)，堅持生態(tài)環(huán)保的思想，對產(chǎn)品的材質和性能進行綠色認證，從而從源頭上消除不合格的產(chǎn)品，貫徹黨和國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，減少工業(yè)發(fā)展對周圍、對我國整體環(huán)境造成的不利影響，達到綠色、生態(tài)發(fā)展的目的[5]。

4 現(xiàn)代工程機械設備管理與維護保養(yǎng)的有效策略

4.1 完善工程機械設備管理制度

在項目啟動施工前，要做好充分的準備，根據(jù)項目的具體要求，制訂完整的施工組織方案，健全各類管理體系，特別是項目經(jīng)理要對機器設備的管理給予足夠的重視，按照有關規(guī)定，制定科學、完備的設備維修計劃。在設備的管理與維修中，要根據(jù)國家有關的政策與規(guī)范，成立專門的管理機構并配備專業(yè)的管理人員[6]。

4.2 以節(jié)能理念和環(huán)保理念開展設備維護保養(yǎng)工作

在國家環(huán)保政策持續(xù)推進的背景下，綠色工程、綠色建筑、綠色施工已成為各重大工程項目的主要發(fā)展方向，也是創(chuàng)建綠色文明城市的一項重大考量。要符合可持續(xù)發(fā)展的理念，提升工程的環(huán)保性和節(jié)能性，就要在機械設備的使用上進行轉變，在選擇設備時，盡量選用低能耗、低噪音的機械設備，主動采用更加先進的環(huán)保設備，以此來降低設備在操作過程中所引起的能量損失，減少不必要的能量消耗，使企業(yè)的經(jīng)濟和社會效益得到最大程度的降低[7]。

4.3 體系結構的發(fā)展趨勢

從機械工程機構的觀點來看，一體化、模塊化和網(wǎng)絡化是今后的發(fā)展趨勢。可編程 IC的應用是機械工程智能化發(fā)展的重要方向，它能夠與半導體封裝工藝進行有效融合，從而達到降低制造成本、提升機械工程智能系統(tǒng)運行的可靠性與穩(wěn)定性的目的。同時，根據(jù)不同的系統(tǒng)功能，還可以根據(jù)特定的方法，將機械工程分成若干獨立的操作模塊，在某個區(qū)域模塊發(fā)生了故障時，可以對其進行針對性的診斷和維護，降低設備的故障維護費用，有效提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。另外，通過遙控方式，使機械工程的加工工藝更加方便，使生產(chǎn)條件得到最大程度的改善[8]。

4.4 性能發(fā)展趨勢

隨著科技的發(fā)展，機械工程的智能化將逐步向高速度、高效率、高精度、智能化、柔性化和復合化的方向發(fā)展，這對我國機械工程的智能化程度和總體水平提出更高要求。采用智能控制系統(tǒng)，可根據(jù)不同的生產(chǎn)條件與要求，調整機械工程的生產(chǎn)工藝和參數(shù)，保證機械工程的生產(chǎn)符合柔性管理的需要。同時，智能技術也能夠對機械工程生產(chǎn)設備進行全過程控制，實現(xiàn)各個階段的生產(chǎn)操作，從而實現(xiàn)復雜的加工，使生產(chǎn)效率得到極大的提升。另外，與傳統(tǒng)的人工調節(jié)智能相比，未來的機器工程智能系統(tǒng)將會全面實現(xiàn)自動控制[7]。

5 結論

在農機工程中，采用先進的設計方法能夠加快農機產(chǎn)品的設計進程，優(yōu)化了農機產(chǎn)品的結構與性能，提高了農機的智能化、自動化程度，實現(xiàn)了農機作業(yè)的智能化、自動化，從而提高了農機作業(yè)的效率和準確性，為實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展和資源利用提供有力支撐。