大連重工專家談起重機創新設計

點擊數：176172019-04-27 00:00:00　來源: 湖北赤壁蒲圻起重運輸機械有限公司

 2. 現狀及國內外發展趨勢    

    二戰以后的幾十年來，各主要發達工業國家先后開始重視對設計技術的研究，起重機的設計技術水平也得到快速發展。英國從60年代開始，就以國家政策和財力來支持發展與推廣創新設計；德國提出“設計就是科學”，使其設計學的發展已達到相當規模；美國成立了“設計委員會”；日本同樣也非常重視設計技術的發展，將設計看作是技術、經濟、美學和人機工程學的一體化整體，并極力推廣和采用新技術?？傊?，經濟技術發達國家越來越重視設計工作并大量引入創新設計，使得整個機電產品也包括起重機械產品的造型設計、安全可靠性、技術經濟性等方面發生著越來越快的變化，設計水平也日益提高。   
    我國起重機設計的發展經歷了一個曲折的過程。以前多是以模仿原蘇聯的設計為主，憑借設計者的經驗，產品設計的局限性很大。從60年代起，開始了新產品、新部件的開發設計與實驗研究工作，從而使設計從仿制和經驗設計逐漸走向實驗研究和計算分析階段。到了80年代，隨著寶鋼等一些超大型企業對國外起重機的引進及與國外進行聯合設計、國內制造等形式的采用，開始在國內引入了一些國際上的先進技術與設計方法。同時將計算機應用技術引入設計領域，對起重機設計工作的發展起了很大的推動作用。 但是，我國起重機設計領域仍存在不少問題，主要是大多中小企業對設計研究分析不夠，資金投入少，人員培訓工作跟不上發展的需要，一直沒形成開發新產品或更新老產品的設計和應變能力，對引進的先進技術和產品，沒有從設計的角度進行消化，更沒有能力進行再創新工作。沒有形成合理的設計人員梯隊，產品仍然是幾十年不變樣，目前仍以照抄照搬為生存方式，沒有自己的知識產權，只是在應付低價拿來的合同。為數不多的幾個大型企業則在創新設計中快速發展，使得國內起重機設計能力和水平逐步與國外的先進設計縮短了距離。這些企業已大量采用新的計算機新技術，二維CAD早已普及，三維設計已推廣。電氣設計采用ED等先進設計手段，引入定子調壓和變頻調速，PLC參與系統控制，采用了大量高新傳感元器件，實現了定位準確，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通過專家系統的應用，極大地推進了創新設計的進程，并且利用系統論和信息論等現代計算機應用技術研究成果，使得起重機的創新設計開始向智能化方向發展。
    2．1 降低設計、采購和制造成本    
    國內外專家對成本估算及降低成本的方法進行了大量的研究，部分企業在方案設計、報價系統等方面的工作取得了一定程度的成效。德國學者提出了成本結構和分類，用相對成本概念來實現不同設計方案之間的對比評價，同時利用設計方法學和控制成本的設計思想研究成本特征與設計特征之間的轉化，提出了面向用戶的目標成本核算法；美國學者（在面向報價方面）對已有或生產過的產品作回歸統計的結果，建立了成本模型；日本、瑞士、英國等學者也均對制造階段的成本估算進行了較多的研究。但由于研究經費和人力不足，工作量和難度大等原因，進展仍很緩慢。國內的許多學者也對這一課題進行了數年的研究，提出了DFC和DTC的研究模式，完成了全方位分析比較的單臺和系列起重機設計水平和設計目標成本的綜合評價體系。但數據積累量較少，實用范圍較小。從上述可看出，對產品降低成本的設計長期以來還一直停留在局部階段的分析和計算，尚未把它納入到貫穿設計全過程一體化的CAD系統中，且未引入產品的全壽命周期概念，導致分析結果大多是定性的，少數定量分析又是基于有限數據的統計分析基礎上的，因此，建立支持設計全過程尤其是初始方案和總體結構設計階段的成本信息模型已成為實現低成本設計的關鍵和迫切需要解決的難題。
    2．2 創新設計的快速反應    
    1992年東京國際會議上正式提出了并行工程技術，在此基礎上發展成旨在縮短產品設計周期的快速設計技術（RDT），目前國際上在針對快速設計的并行設計技術、快速原型技術、系列化模塊化技術和虛擬制造技術等發展均較為迅速，但起重機行業還沒有得到大范圍的推廣應用。
    2．3 仿真與虛擬設計技術    
    國內外的研究均較為活躍，在機械產品設計的仿真建模中，目前應用最廣泛的包括有限元方法（FEM）、有限差分法等。仿真技術得到了日益廣泛的使用，從而能突破物理空間和時間的限制。數字化樣機的仿真設計對大型復雜起重機產品的方案評審、機構動作原理審查、結構干涉檢查等具有十分重要的現實意義。同時在計算機虛擬現實系統（VRS）環境中的虛擬設計（VD）技術方面的研究也開始受到人們的重視。
    2．4 智能設計技術    
    各主要工業發達國家正從傳統的CAD技術不斷向智能CAD（ICAD）和人機智能化設計系統方向發展，電氣控制系統自分析、自調整、自糾錯的智能化水平不斷提高，使得起重機的設計和使用全過程的自動化和智能化得以實現。
    2．5 廣義優化設計    
    國內的數值優化技術約在70年代初應用于工程設計，且目前離散和隨機變量優化、結構優化、智能優化、優化建模和復雜系統優化方法學等領域的研究已取得具有相當水平的理論和應用成果，但對向前擴展到建立模型、處理模型，向后擴展到優化結果顯示的全過程的研究還不夠深入和全面，與主要工業發達國家有著一定差距。國內關于起重機的設計參數的敏感度分析以及廣義優化的具體應用也取得了初步成效。