远程机械设计发展概述

张海燕

（神华神东煤炭集团物资供应中心，陕西 神木 719315）

1 机械设计发展概述。传统设计方法是经验、类比式的设计方法。主要采用封闭的收敛设计思维，进行经验类比设计。在计算方面只进行静态分析，并将载荷、应力进行集中处理，对于计算数据的误差采用增加安全系数的做法。传统设计方法以手工设计为主，使用简单的工具，进行人工计算画图。另外，传统设计是一种串行设计，即一个零件从设计到生产是一个阶段的工作完成之后才进行下一个阶段的工作。

远程机械设计是一个综合了多学科、多技术的研究领域，涉及到机械工程及计算机技术等诸多知识领域。从机械设计的角度来说，主要研究设计过程的建模、设计优化理论等。从计算机技术方面来说，应研究如何对现有的设计资源进行组织和发布，使得这些资源能方便异地的设计人员进行查询和调用。这些资源包括各种专业化的计算、分析程序，供设计使用的数据库和知识库等，所以要研究网络环境下设计资源的获取与调用，设计过程中设计人员之间信息的交流和反馈等，为远程设计中分布式资源的获取和调用提供基础和借鉴。

2 国内外远程机械设计发展

2.1 远程设计的概念和意义。远程设计即让设计人员通过客户端浏览器输入设计参数，服务器自动进行计算和选择，并根据确定的参数返回产品的规格或设计图形。远程设计技术是现代计算机技术、网络技术和机械设计技术在工程设计上的应用，它缩短了产品的设计周期和节省了设计成本，真正意义上地释放了工程技术人员。与传统的机械设计相比，远程设计具有以下优点：

2.1.1 缩短产品的开发周期。

2.1.2 避免重复开发。目前企业或个人进行的机械产品设计，大部分是自己根据需要来开发设计软件，而不考虑是否有同类软件在市场中存在或者将自己的研究成果在允许的情况下租赁或免费为他人使用等。这就形成了重复开发，浪费了大量的人力和物力。

2.1.3 降低了企业资金和人员的投入。特别是近年来三层B/S网络计算模式的出现，极大地降低了客户端软硬件的配置要求。远程设计可以为用户建立一个统一的设计平台，所有的设计都在高性能的服务器上运行，客户端只需完成设计任务的输入以及设计中某些参数的选择和结果显示即可。

2.1.4 由于远程设计一般都有提供给用户进行交流和讨论的平台，这就不仅加强了各领域专家之间信息的共享和交换，而且大大提高了一次产品设计的成功率。

2.2 我国远程设计的研究现状

2.2.1 在国内，有关这方面的研究主要集中在高等院校和科研院所，其中主要有

2.2.1.1 以西安交通大学润滑理论与轴承研究所为主、国内多家企业和研究机构共同参与建立了国内第一个支持产品协同设计的网站-现代产品设计与研究开发网络旨在推进现代设计，主要提供设计知识的获取，参加的单位还有清华大学、华中理工大学、机械科学研究院、上海交通大学、重庆大学等国内许多著名的高校和科研院所。

2.2.1.2 清华大学精密仪器及机械系摩擦学国家重点实验室开发出了基于Web的异地合作设计系统Cdesign，该系统采用了Client/Serveer构架，客户与服务器之间通过VAW来完成。

2.2.1.3 上海先进制造工程技术研究中心和上海飞机制造公司开发了一个基于Intemet/web的异地设计与制造系统，利用其进行跨企业、跨地域的协同产品设计与制造。

另外，国内也有一些相关的网站，如：材料与制造综合信息服务平台等，它们提供机械设计技术数据、制造工艺技术数据等，并把机械设计技术、制造工艺技术、远程设计技术、产品数据库、计算机辅助设计都实现了网络化。在其中的机械设计技术模块中，用户只须选取自己要使用的设计模块，输入适当的参数就可自动设计出自己所需的零部件；在远程分析模块中，实现了常用机构的参数化仿真与分析。

可是远程设计由于刚刚起步，像其它新兴技术一样还不够完善。随着CAD技术、计算机网络技术、数据库技术及人工智能技术的不断发展，远程设计的内容必将越来越丰富，功能越来越强大，所提供的服务也将越来越完善。

3 远程设计系统的技术研究。系统的总体结构模式的确定是系统在初步设计阶段要完成的一项重要任务。系统的总体结构模式是系统的基础，只有确定了系统的结构模式之后才能进行下一步的设计和开发。而应用软件的架构是建立在计算模式基础之上的，因此，有必要先对网络计算模式进行分析。在计算机网络技术的发展过程中，先后出现了以大型机为中心的计算模式、以服务器为中心的计算模式、客户机/服务器(Client/Server)计算模式，以及随着Web技术的成熟而发展起来的浏览器/服务器(Browse/Server)计算模式。

3.1 通过对两种计算模式的研究和分析，B/S模式较US模式，具有以下优点:

3.1.1 界面风格统一、可移植。US模式的客户端往往采用不同的开发工具开发，因此界面不统一，一般来说也互不兼容，难以移植到其它的平台上运行，而B/S模式的客户端使用统一的Web浏览器，根本就不存在移植性的问题，而且使用非常简单。

3.1.2 跨平台性。B/S模式的系统较US模式的系统有更好的跨平台性，客户端可位于任意的软、硬件平台，因此跨平台的问题得到解决。

3.1.3 易于管理和维护。C/S模式的系统针对不同的客户端需要开发不同的应用程序，完成的工作量较大。一旦系统要进行修改或升级，则要修改所有客户端上的应用程序，工作重复，管理和维护成本较高。反观B/S模式，由于应用软件集中在服务器端的开发和管理，因此应用系统进行升级时，只需更新服务器端的软件即可，无需客户端的参与，因此大大减少了系统维护与升级的成本与工作量。

3.2 远程设计系统的支撑技术。基于Web的远程设计是一项涉及多学科多功能的综合活动，其中包括现代机械设计技术、Web技术、数据库技术等。

3.2.1 机械科学技术。机械科学的理论与知识是进行远程设计的前提。没有这些理论知识作根基，远程设计无从谈起。

3.2.2 计算机网络技术。远程设计是以计算机网络为基础的，计算机网络是远程设计系统的运行平台。所有的设计过程中的信息都要通过网络来传递，网络基础的好坏直接影响到远程设计系统的质量，是实现远程设计的关键技术之一。

3.2.3 标准化技术。远程设计的过程中离不开信息的交流，交流的前提就要有一个统一的交流规则，即标准化工作。

3.2.4 数据库、知识库技术。基于Web的远程设计过程中需要用到数据库中的许多信息，如设计过程中用到的参数、图表数据等。这些信息的存储和管理均要数据库作为支持。数据库技术是远程设计系统的核心技术。同时，知识库可以实现知识复杂问题的求解评价和建议，可有效地进行智能推理来进行优化设计。

3.2.5 计算机编程技术。计算机编程为远程设计系统提供一系列的应用服务和平台建设。主要是程序设计语言和存取数据库，如VB.NET、C#等编程语言和关系数据库的标准语言-结构化查询语言SQL等。

3.2.6 多媒体技术和图形浏览技术。多媒体技术和图形浏览技术为在线交流、图形浏览提供辅助工具。

[1]黄利民.论远程机械设计发展趋势.科技资讯，2009-08-13.

[2]陈天熙.浅议远程机械设计.中小企业管理与科技(上旬刊)，2010-04-05.