基于机械产品计算机辅助创新设计系统的

【关键词】 机械设计； 创新设计； 创新思维； 相似性 【作者简介】 杨峰， 北华大学工程训练中心助理实验师
计算机辅助创新是新产品开发中的一项关键基础技术 ， 它是在欧美国家迅速发展的发明问题解决理论研究为基础 ， 结合本体论、 现代设计方法学、 计算机软件技术、 多领域科学 我国企业存在着产品设计 知识综合而成的创新技术 。目前， 落后、 创新能力不强的问题严重影响了企业的长远发展 ， 而 问题出自于企业的新产品开发及制造技术创新的机制和能 力不够， 面对这样的困境企业需要获得新产品开发的具体技 术支持才能走出来。 计算机辅助创新技术就是最先进的方 法之一， 它在整个产品开发过程中起着重要的的作用 。 在研 发过程中， 计算机辅助技术能够有效地提高产品设计质量和 产品效率， 帮助研发人员从不同学科领域中借鉴有效的技术 和方法， 得到科学的创新设计方案 ， 优化研发进程， 实现研发 料含泥量（ ≤3% ） 和泥块含量 （ ≤1% ） 。 四是严格控制泵送 剂掺量（ ≤水泥掺量的 1． 5% ） 早强剂（ ≤水泥掺量的 5% ） 。 2． 混凝土的制备和运输。 一是严格控制混凝土的搅拌 时间， 清水混凝土搅拌时间比普通混凝土长 20 30s。 二是 保证混凝土拌合物的工作性能稳定 ， 无泌水离析现象。 在材 应采用尽可能低的坍落度和水 料和浇筑方法允许的条件下 ， 灰比， 以减少泌水的可能性。 现场一般选择 120mm 140mm 坍落度。三是严格控制清水混凝土拌合物坍落度值 ， 逐车检 查混凝土的坍落度， 不得有分层、 离析现象。 四是严格控制 在昼夜温差大时控制混凝土初凝时间 混凝土内早强剂掺量， 相差不大。利用自制量具控制掺量的多少 ， 温度低时掺量按 配合比最大化百分比来控制 。 3． 混凝土的浇筑和养护。 一是清水混凝土浇筑前应保 证模板内清洁、 无积水。 二是严格控制分层浇筑间隔时间 ， 分层厚度不宜超过 500mm。三是清水混凝土振捣应均匀 ， 严 严禁漏振、 过振、 欠振； 振捣棒插入下层混 格控制振捣时间， 凝土表面的深度大于 50mm。振捣时间以混凝土翻浆不再下 沉和表面无气泡泛起为止 。四是浇筑过程要严格控制温差 、 风力对混凝土及平台的影响 ， 采用浇灌流向法， 即在浇灌混 凝土时， 宜从背阴面先浇筑， 减少日照温差对混凝土出模强 度的影响， 而导致滑升模板系统向阴面倾斜风力三级以上
的高效工作。 产品创新的发展的途径中 ， 本文重点介绍两点： 一是产 品设计原则； 二是在研发产品中使用优化创新设计思维并能 激发创新思维的设计系统 。 一、 产品创新设计思维的设计原则 对产品进行创新设计思维设计原则是产品设计的开始 前提， 好的设计要一般都按照设计原则来设计 。 下文介绍两 个原则： （ 一） 最优路径原则。最短路径问题是图论研究中的一个 经典算法问题，旨在寻找图（ 由结点和路径组成的） 中两结点 之间的最短路径。一般情况下， 设计者寻找与预想方案相似 的最佳设计实例作为其产品的设计参照， 大大缩短了设计流 时， 混凝土浇灌从风向面开始 ， 以减少风对平台倾斜和漂移 的影响而导致仓体中心偏移 。 五是为减少日照不均对混凝 土的影响， 可采用遮阳法， 即根据滑升施工平台的条件 ， 在受 日照影响最大 180ʎ 范围内挂设草袋或帆布 ， 降低筒仓顶的日 照温差值。六是为避免形成和减小清水混凝土表面色差 ， 抓 好混凝土早期硬化期间的养护十分重要 。 七是滑模系统提 升后， 要及时对混凝土进行养护 ， 可用水浴法养护， 即用高压 水泵将地面上冷水经竖管送至筒体顶部环形水管 ， 喷淋顶部 混凝土仓体表面， 以减少日照温差和刚浇捣混凝土水化热的 将温差值控制在 10ħ 以下。 影响， 三、 推广应用的前景 “筒仓工程滑模施工清水混凝土技术” 在山西潞安矿务局 李村煤矿选煤厂 4 个 22 米原煤储存仓工程中得到了应用， 此 项改进工艺简单， 可操作性强， 筒仓滑模施工混凝土外观质量 ， 达到了清水混凝土效果 保证了施工质量； 缩短了同类贮煤仓 有效避免仓壁混凝土面二次返修处理， 减少了成 的施工时间， 本支出； 提高了工作效率， 为早日投产创效益打下良好基础； 得到了建设单位和监理单位的高度认可， 得到了兄弟单位的 好评； 提高了企业施工管理水平和市场竞争力。经煤炭信息 研究院查新， 该技术属国内首创， 该技术在煤炭行业地面建筑 领域处于领先水平， 具有广阔的推广应用前景。
产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 7 期
Hale Waihona Puke 基于机械产品计算机辅助创新设计系统的探讨
□杨 峰
【摘
要】 本文主要研究了关于 WEB 的机械产品计算机辅助创新设计系统的开发 。其理论依据主要是利用相似性联想原则以 及最短路径原则进行创新设计思维的总结 ， 对实例推理技术研究的不足进行分析 ， 并通过遗传算法优化组合的办法 进行解决， 详细阐述了 WEB 的创新设计知识库， 对物理结构、 作用原理以及功能要求提出了相似性的量化方法 ， 针对 用相似度作为依据， 最后完成遗传算法的改进 。 遗传算法初始群体筛选和计算机的复制联想 ，
Industrial & Science Tribune 2011.（10）.7
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产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 7 期
程时间， 然后在价值工程评价方法指导下 ， 找出实现价值最 优化， 其中设计的产品必定和预想设计的产品有一定的差 距， 即为产品设计对象存在的矛盾 ， 问题集中到解决这次矛 ， 。 盾后 最后得出最优结果 按照最优设计原则所消耗的能量 是最少。 （ 二） 相似性联想原则。 联想就是因一事物而想起与之 有关事物的思想活动， 或由于某人或某种事物而想起其他相 关的人或事物， 或由某一概念而引起其他相关的概念 。 相似 性联想原则的关键在联想能力的启动 ， 而联想能力就是找出 事物创造方向的相似性 ， 这样的相似性是相对于是指事物间 的内在联系而言的。 我们都知道通过计算机工具帮助设计 师发现自然界中形态各异的事物的相似性是有限的 ， 我们这 里所说的相似性联想只是研究从机械产品实例中挖掘产品 以实现机械创新设计的目的 。 计算机辅助创新 间的相似性， 设计系统中， 在我们将功能要求、 作用原理与物理结构称为 索引项目， 将不同索引的同类索引的联想叫做横向联想 ， 同 一索引的不同类索引项目之间的联想叫做纵向联想 。 联想 的合理性是相似性的实现的前提 ， 相似性的正确是由已有产 ， “超声波研磨机产品 ” “超声 品实例的科学性确定。 比如 使 ” “ ” 波振动 工作原理与 研磨 工作作用在纵向方面有着内在联 系； 此外， 多种产品相似性能够实现多种产品同一功能相同 要求， 在产品设计过程中相似性用于实现产品功能的作用原 理及物理结构。功能要求是联想的起点 ， 经验丰富的设计师 通常联想能力都比较厉害 ， 他们可以掌握纵向及横向相似等 方面的联想， 对一个优秀的产品能够举一反三 ， 对具有相似 作用原理及物理结构的实例进行组合优化 ， 最后得到最优解 决设计方案。 二、 计算机辅助创新设计系统 计算机辅助创新设计系统包含的关键技术 ： （ 一） 实例检索。 对实例推理技术进行应用时 ， 要了解 它的优缺点， 实例推理是把实例作为知识载体的一种知识供 应方法， 它有以下的不足： 一方面它建立了庞大的实例库目的 是为了实用， 导致运行效率比较低， 管理也很困难， 另外， 检索 只得到很少的实例， 而对于那些具有实用知识但不能用于更 好的查找产品的相似性的实例并没有在案例中采用， 一旦采 用对创新设计的支持度不大。最后， 实例的选择调整对知识 所以在产品设计阶段很多实例推理系统 的依赖程度很重要， 都简化为实例检索系统。由于不一样的实例所包含的知识要 求不容易组合用于产品的研发， 为了克服这些不足， 本文为了 找出相似实例， 通过相似性联想的办法， 为了实例知识的再次 利用， 通过遗传算法进行组合， 本次系统设计的实例检索功能 采用配置管理功能以及 PDM 系统 IMAN 中的产品结构来实 根据 IMAN 的产品结构树来设计工作为可视化管理。 现， （ 二） 可视化的实例模型表达及矛盾分析 。 要想实现创 分析产品中存在的矛盾是重中之重 ， 而产品的功能不能 新， 满足客户的要求是产品创新与设计的最基本的矛盾 ， 一般表 一种是虽然产品的功能得到了优化但质量 现形式分为两种， 出现了严重问题， 另一种则是并没有实现产品的预期功能 。 （ 三） WEB 的创新设计知识库。 本系统的创新设计知识 库由实例库、 作用原理库和物理结构库等组成。当系统按照 相似性原则锁定到物理结构和新作用原理时， 则与之对应的 实例也会被找出来。而作用原理库和物理结构的设计结合了 TRIZ 的结果， 在根据机械领域的知识整理出