数字化设计技术及其在农业机械设计中的应用研究

摘 要：通过对数字化设计技术进行简要介绍，从计算机辅助概念设计、知识工程以及虚拟原型三方面对数字化设计技术研究热点进行分析，结合当前农业机械设计中数字化设计技术的應用现状，探讨数字化设计技术在农业机械设计中的应用前景，包括虚拟技术应用、产品设计与制造协同、重视创新型设计，旨在通过数字化设计技术应用来提高农业竞争力，供相关人员参考。

关键词：数字化设计技术；农业机械设计；应用

中图分类号：S2202 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.009

作者简介：孙绍华（1969-），男，山东济南人，本科，工程师，研究方向：农业机械工艺工装设计等。E-mail：sshxsp@126.com。

0 引言

在现代社会发展新时期，科学技术不断进步，信息化应用领域得以扩展，数字化设计技术在农业机械设计领域内也发挥着重要的作用，促进了设计理念的革新以及设计技术水平的提升，为传统农业机械设计方式的转变提供了辅助。为更好的提升农业机械设计水平，促进农业持续健康发展，探讨数字化设计技术在农业机械设计中的应用是非常必要的。

1 数字化设计技术概述

1.1 内涵

在设计领域内，计算机数字化技术得以应用和发展，就形成了数字化设计技术，实际上作为一种计算机辅助设计技术，其以计算机为核心，对信息进行多元处理，包括数字编码、压缩、调制解调等。在设计领域内，计算机数字化技术的应用以CAD技术为典型，并且实际应用较为普遍。随着科学技术不断进步，计算机技术与设计技术快速发展，促使设计技术内涵不断丰富，主要是通过产品描述来确立数字化平台，之后在计算机的支持下建立数字化产品模型，并将其应用于产品开发中，尽可能减少应用实物模型的频率，从而提高产品设计成效。数字化设计技术经历了一个不断演变的过程，在计算机功能软件的支持下，能够顺利绘制图纸，并在系统模拟的作用下对运行设备状态进行观察，确保设备运行稳定，从而提高产品设计方案的可行性。随着数字化时代的到来，数字化设计技术具有良好的可控性、离散性和可变性，现代化的工艺技术和设计方法也得以形成。

1.2 特点

（1）数字化设计具有统一产品定义模型。传统产品设计阶段，同一产品定义模式存在一定差异，此种情况下令产品设计更具复杂性，在不同定义模块转化的过程中，数据管理的实效性不足，极易导致数据缺失，影响产品设计的科学性。而数字化设计作为一种数字化产品定义模型，其具有鲜明的单一性特征，为产品生命周期管理的实现奠定了坚实的基础。信息集成化的整体环境下，产品模型模式存在一定差异，侧重点也有所不同，这就便于产品模型模式协调促进，从而切实提高产品数字化设计成效。

（2）数字化设计技术满足并行设计需求。在设计领域内，普遍存在项目分工协作的情况，一个设计项目分配给不同的小组，在分头设计、共同装配的模式下来完成项目，确保数字化模型得以构建，并具有良好的强度、可制造性和完整的功能测试，从而满足设计需求，提高设计质量。

（3）数字化设计技术很少依靠于实物模型。数字化设计技术的应用，以计算机程序为支持，通过仿真模拟分析和测试等功能的发挥，对实物模型进行制造，并不会受到不合理因素的影响，实物模型制造过程得以精简，在保证数字化设计质量的同时，便于加强成本控制，因而数字化设计技术具有良好的应用价值。数字化设计技术的应用，可在计算机技术与网络技术的支持下实现产品开发过程设计，既虚拟产品开发得以实现，以人工智能、并行工程、多媒体技术和虚拟现实技术为基础，通过构思、设计、制造和分析等完成产品设计开发，虚拟产品开发提供了柔性化、可视化的人机交互接口，为数字化设计的实现提供广阔空间。

2 数字化设计技术研究热点分析

2.1 计算机辅助概念设计

计算机辅助概念设计简称CACD，是一种现代化技术形式，以计算机设备为支持，将其应用于农业机械设计中时，常见环节就是图纸绘制，且数量较多。在应用数字化设计技术开展农业机械设计时，主要依靠计算机绘图软件来对图纸进行绘制，由技术人员将研究所获得参数录入计算机系统中，在选定计算机程序功能后，可准确绘制图形，就当前数字化设计技术研究的整体情况来看，图纸绘制软件功能不断丰富，其应用技术水平也不断提升，因而将数字化设计技术应用于农业机械设计中，尤其是计算机辅助概念设计的实现，能够在一定程度上提升农业机械设计的便捷性和高效性。

2.2 知识工程

知识工程是数字化设计技术中的重要组成部分，其在数字化设计领域的应用范围也不断扩大。知识工程简称KBE，是一种现代化设计手段，与传统设计相比具有一定优势，这种优势主要体现在技术和市场等方面，在新知识与新技术的支持下，知识工程得以形成，而传统设计对于经验的依赖更为明显，知识工程的特殊性就在于此。在过去一段时间内，知识建模技术在人工智能及知识工程领域的发展，其价值在于以计算机为支持、以知识为对象实现智能推理，其中知识建模技术以框架、规划、模型和本体为基础，通过智能推理来提升计算机智能化服务水平。就知识工程的应用情况来看，其主要是通过已有知识、数字方针或虚拟现实、物理模型试验等方式来获取知识，从而在数字化设计技术中加以科学化应用。

2.3 虚拟原型

作为数字化设计技术中的重要组成部分，虚拟原型技术简称VP，受到社会的广泛关注和高度重视。虚拟原型技术以CAX、DFX等技术为支持，通过信息技术、先进制造技术和先进仿真技术等紧密协调配合，促进了系统全生命周期的不断完善，并提高综合化管理成效，促进系统分层，自上而下构建开发模式，满足复杂系统的实际应用需求，其中CAX技术以CAD、CAM等为代表，而DFX技术以DFA、DFS等技术为代表，通过各项技术的协调作用，建立系统开发模式，构建虚拟原型，从而为数字化设计技术的应用提供可靠支持。随着现代科学技术不断进步，虚拟原型技术经过数年来发展，其价值不断提升，可对物理原型实现部分替代，从而在产品设计中达到良好的应用效果，促进数字化设计水平的不断提升。

3 农业机械设计中的数字化设计技术的应用现状

相比较而言，传统设计是基于设计对象要求出发所开展的，而数字化设计则是在产品设计中应用CAD、CAE等技术，在把握产品生命周期特征的基础上，调整其相关影响因素，从而提升设计速度与质量，并保证产品设计的经济性，为后期维护带来极大便利，也就是说，数字化设计技术的应用，从整体上实现了设计的优化。农业机械设计具有一定特殊性，其门类广泛且种类丰富，市场对于农业机械设计的需求也比较大，农业机械设计往往基于传统设计理念出发，所应用的设计工艺也趋于传统化，但此种情况下无法保证农业机械设计的整体水平，而此时数字化设计技术则具有广阔的发展空间。在农业机械设计过程中，数字化设计技术的应用，有助于提升农业机械设计速度和质量，改善农业机械设计成效，并逐步提升设计水平。

4 数字化设计技术在农业机械设计中的应用前景

4.1 虚拟技术应用

就农业机械设计中数字化设计技术的应用前景来看，虚拟技术应用是一个重要趋势。所谓虚拟技术，就是通过综合应用计算机图形系统与接口设备等，以计算机为平台生成一种三维图像，且所生成三维图像具有交互性特征，作为一种新型人机界面形式，能够真实形象的展现设计画面，从而达到良好的设计效果。将虚拟技术应用于农业机械设计中，针对传统设计技术无法解决的问题，都能够在三维成像技术及声音定位等技术的支持下加以妥善处理，比较典型的是复杂结构设计问题，通过虚拟技术可降低农业机械设计难度，进而改善农业机械设计成效。可以说，农业机械设计中，虚拟技术的应用是仿真模拟机械运动的过程，并在这一过程中开展可行的力学分析，在顺利完成农业机械设计的同时，保证设计的科学性和可靠性，为农业机械设计技术水平的提升提供可靠支持。

4.2 产品设计与制造协同

在农业机械设计中，数字化设计技术的应用促进了产品设计与制造协同，也就是说，能够在准确把握产品设计与制造内在联系的基础上，整合二者之间关系，通过产品设计与制造协同来改善农业机械设计成效。数字化设计技术在农业机械设计中的应用，以计算机网络虚拟技术为关键，在协同理念的支持下，通过数字化设计技术来优化农业机械设计方案，提升农业机械设计技术水平，并改善设计效率，保证农业机械设计的经济性，提高农业机械设计结果精准度。

4.3 重视創新型设计

就数字化设计技术在农业机械设计中的应用前景来看，要高度重视创新型设计，在保证农业机械设计的科学性与可行性的基础上，针对实际设计过程中所遇到的问题，基于创新理念出发，应用数字化设计技术开展创新型设计，不断优化农业机械设计过程，推进农业机械设计技术改进和发展，推进数字化设计技术的优化和完善，以更好发挥其在农业机械设计中的应用价值。

5 结语

总而言之，数字化设计技术具有统一化的产品定义模型，能够实现并行设计，在农业机械设计中的应用，有助于提升设计速度和质量，并且对于实物模型的依赖性较小，对于农业机械设计水平的提升是非常重要的。因此在农业机械设计中要把握数字化设计技术的应用前景，并加以科学化应用，进一步提升农业竞争力，为农业健康发展提供可靠支持。

参考文献：

[1] 卢卓君，袁国平，范之英.数字化设计技术的研究与应用[J].公路，2008（3）.

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