浅析轻工机械设计创新的新思维和新方法

2021-04-14张文贤诸玲玲

卷宗 2021年3期

张文贤诸玲玲

（上海市质量监督检验技术研究院，上海 200072）

轻工机械产业最早在我国兴起是20世纪90年代，是机械工程学科领域的一个重要分支，主要通过工艺的动作来实现机械的制造和生产。但是由于我国的工作机械发展整体比较滞后，其发展过程一直缺乏强劲的创新动力，而且在设计方法上也很难出现大跨步的创新，缺少创新的产业发展便缺少了远期长远发展的竞争力。

1 整体规划轻工机械创新

1.1 关注目标创新和理念创新

进行设计工作，必须注重创新，在整个过程中发挥的巨大作用，缺少了创新的设计，会丧失生命力，新颖性甚至市场竞争力。设计轻工机械首先要从理念角度树立科学合理的目标，将创新理念与目标作为一切创新活动的基础，立足当前的实际需要，在市场的引导下合理规划整体发展方案，从而不断寻求理念和目标的创新，以指导轻工机械设计的发展。

1.2 关注工作机理与工作模式创新

在设计轻工机械的前期和初期，必须将远期发展建立在创新目标与理念的基础上，切实注重创新理念与目标在创新工作中发挥的重要作用，通过机理和模式的突破，寻找能够适应未来发展的可行性方案，特别是在进行整体设计时，要关注从小到大和由浅入深原则的运用，对其中的组合参数和结构参数进行计算和设计，逐步将创新过程与设计流程相结合，将创新细节渗透到产业结构发展的全过程。

2 新思维和新方法在轻工机械设计中的应用

2.1 建立轻工机械功能求解模型

设计轻工机械与其他任何产品的创新都有着一定的共同点，在设计创新前都应当建立功能求解模型，从而为设计工作提供基础和依据。客观的功能求解模型是设计工作开展的前提条件，也是保证效率和创新的基础，轻工机械的设计包括对产品功能效应、分解过程、执行动作等方面的构思，对组成部分进行全面考量。要将轻机产品的功能原理、动作过程在模型中统筹规划为一个整体，从而与产品的特质保持一致，并且符合轻工机械设计的创新需要。

在进行设计时，既要保证创新理念的实现，也要注重该理念的大众性和易于接受性，同时要有较强的实践性和操作性，既要注重轻工机械在设计上结构思路的完整，又要确保其在具体实践过程中能够生产落地。设计师应当通过整个功能求解模型的不同环节，在实现过程中巧妙融入创新方法与创新思维，不仅能够为轻工机械设计自身提供创新引导，而且在衍生效应的影响下，还会带动其他领域的产品创新，从而叠加出现各类不同功能和效应，以促进轻工机械的设计和发展。应当在运用功能求解模型时同步验证创新理念的可靠性，从而为轻工机械设计提供具有创新意义的方法与途径，建立功能求解模型过程是轻工机械设计创新的关键所在，也是基础环节，对其后续的方案有直接的影响，因此需要给予足够的重视。

2.2 轻工机械系统设计创新方案

功能求解模型的运用中，需要对各部分所对应的结构进行规划，有些执行动作有可能是多个机构共同作用实现，也存在一定的可能性是由不同的机构系统单独各自产生作用，因此在创新轻工机械设计时，不仅要明确功能求解模型，还要对机构系统的设计方案加以明确。

2.2.1 机构系统的原则

设计机构系统的过程中必须注重相容性和最优化的设计原则，一方面在整个机构系统发挥作用过程中必须使各部分机构保持执行动作的同步，在执行时间和标准上必须协调一致，从而按照相容性的原则精准输出动作。另一方面，想要系统创新性和整体性能达到最优，必须在系统各个环节上做足功夫，保证其分别最优化。系统各部分机构的性能都会对系统的整体综合指标产生一定的影响，因此在完成各部分结构的设计时也必须把握统一的设计理念与思维，以便其在组合完成后能够实现系统整体设计目标。

2.2.2 机构系统设计方案的多元化

要运用形态学矩阵的分析方法，实现系统设计方案的变化与动态更新，突出展示多元化的效果，如果系统中各个执行机构都有不同的数量，那么系统的整体方案数便是所有机构数相乘的数值，因为每个机构系统在进行工艺动作分解后能够得到不同的执行动作结果，从而使得设计方案在理论上来看能够实现多种组合效果。

2.2.3 机构系统方案的创新性评价和决策

动力性能、输出效果、系统功能、工作稳定性、工作性能等方面都是机构系统设计方案中的重要评价指标，对一系列指标完成综合评价，能够从中获取到最优的设计方案，在评选方案的过程中，一方面要选取实施效果最佳的方案，另一方面要注重方案的创新性和优越性，从可持续发展的角度积极开拓方案中的启发式效果，寻求具有积极意义的创新方案。通过对轻工机械设计方案进行全面、综合而客观的创新性评价，找到新的创新思维与方法。创新的实现需要借助一定的技巧和框架，在科学的思路下完成，通过运用创造性的技能和思维，以及规范的设计方法，将协调创新、概念创新、决策创新、目标创新与细节创新融入到设计过程中。概念创新主要完成确定设计目标和设计概念的创新，由内部组成和设计方案构成构思创新，在再详细设计创新中将各部分功能进行细化从而形成详细组成，和谐协调创新主要包括设计人、事物、环境之间的协调，而评价决策创新主要包括建立评价指标体系，对模型进行最优方案求解。