前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇機械設計方案范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
強化機械設計教學效果的措施
(一)強化實踐,延長機械設計訓練周期
通常在新生入校之后都會進行專業教育。然而新生剛進入大學,對有些概念和專業方向以及教學培養計劃中相關課程之間的關系,并不能很好理解,到第六學期開始機械設計課程的教學時,忙于應付各單科,而無暇總結和體會課程之間的關系,達不到好的效果。課程組先后增設了入學專業教育、新生研討課、課外科技活動小組以及跨年級的專家學科前沿課程等環節,通過這些環節使學生增強了對學習對象的認識,明確了設計訓練長周期的實際意義。例如:課程組教師利用班導師的便利條件,從大學二年級開始組織課外科技活動小組,取得了一系列的成果。“仿人按摩機器人手臂”分獲吉林省大學生課外學術科技作品競賽一等獎和“挑戰杯”長春工業大學大學生課外學術科技作品競賽一等獎。“超聲波消除應力裝備”獲得“挑戰杯”長春工業大學大學生課外學術科技作品競賽三等獎。“機電創意之星”的3D烤地瓜機、“星星之火”團隊的多功能炭火烤箱、“三維之旅”團隊的Q版高達等作品分獲3D大賽全國三維數字化創新設計大賽吉林省賽區一等獎、二等獎。“樹墻自動修剪機”、“健身洗衣機”、“雙座健身儲能自行車”分獲“全國大學生機械創新設計大賽”東北賽區一等獎、二等獎。在實驗方面,加強了機械專業基礎實驗項目和實驗室的開放。機械設計是一門實踐性很強的課程,要培養學生的設計技能和創新技能,就必須注重實踐教學,課程組重新構建了機械設計實驗教學體系,機械設計實驗包括:基本實驗、綜合設計性實驗、研究型實驗。在增設的綜合設計性實驗基礎上,新開設了機械基礎虛擬實驗,利用ADAMS、ANSYS軟件培訓學生機械運動學、動力學仿真能力。學生在完成必做的基本實驗、綜合設計性實驗基礎上,開放實驗室為學生提供了研究型實驗條件,供學有余力的學生進行研究。使學生深化和鞏固了所學的理論知識,淡化了教室與實訓室的界限,充分發揮了工程環境的教學優勢,激發了學生的學習興趣。
(二)調整重點,增設機械設計討論內容
學習是溫故知新的過程,只有在前面基礎之上的不斷積累,才能夠有所超越。在有限課時內,必須調整講授內容,增設習題討論環節。對于邏輯性強、有明確清晰傳承關系的理論推導內容,借助于參考教材比較容易掌握,應該簡明扼要,主要安排在課后學生自學。對于經驗性公式和具有模糊性設計參數的學習內容,尤其是相互制約影響的參數之間關系的理解和取值趨勢,應該重點講解,將教師豐富的經驗知識傳達給學生。
利用網絡等多種教學平臺,將學生常見問題以及討論過程和結論,提供給更多學生學習與思考。課程組積極為上課教師提供討論素材,以科研成果作為教學案例,大大地充實了機械設計討論內容,提高了學生學習興趣。例如在“大型焊接件殘余應力消除裝備的研制與開發”項目的研究上,教師和學生通力合作、勇于創新,取得了重大經濟效益和研究成果,將研究情況引入課堂,作為教學案例,在機械設計課程討論中予以體現,使學生通過實實在在的項目、研究內容、研究方法,加深對概念的理解及實際應用。
(三)在不斷培養的過程中強化創新意識
機械設計在重視基礎理論學習之上,還要重點培養學生發散性創新思維能力和思維習慣。提高設計效率是未來設計工作者需要不斷努力的方向。因此,必須適當增加培養創新意識的途徑。在課程設計中,課程組嚴格執行學校的相關規定,保證教師投入的精力。每年更新課程設計內容,鼓勵教師在指導課程設計的選題上圍繞科研項目的具體內容提出,使課程設計更多地反映新成果和新技術。
多年來此項制度一直得到了較好的貫徹,在一些項目中本科生甚至作為項目完成的主力隊員,在此方面,課程組教師已積累了豐富的指導經驗。由學生為主體,教師指導完成的項目達十余項。在機電工程學院06級機械設計課程設計中,學生自主提出了設計題目“園林樹干養護溶液噴施機”、“塔式分層獨立旋轉餐盤的創新設計”、“渦流式黑板擦”并進行了相關設計,效果良好。實踐表明,此方法極大地調動了學生的學習積極性,使得其對本專業有了更深的認識,了解了科研與生產實踐相互促進的作用。
課題訓練,提高學生設計適應能力
注重科研與教學的緊密結合既是我們的一貫思路,也是我們的一貫做法,并且在長期的實踐中形成了一系列的規范要求,取得了眾多的成果。在實踐中我們將科研成果及時、有效地轉化在教學活動之中,主要在三個層面展開:展示學科學術前沿、提升課程教學水平、擴展研究性學習空間。即以科研成果展示幫助學生了解學科前沿發展動態,跟蹤國際先進水平,激發學生的專業學習興趣;以科研成果提升課程教學水平,強化實驗課程的工程背景,提高學生的工程意識;以科研項目帶動和支撐研究性學習的開展,實現學生研究能力和創新能力的培養,促進其早出成果,出好成果。
關鍵詞:半導體專用設備 機械結構 系統化 模塊化 智能化
0.引言
科學技術的發展進步以及人們對產品質量要求的提高,在半導體專用設備設計中,為確保產品質量,提高設備綜合性能,采取有效措施做好方案設計是十分必要的。另外,當前產品更新換代步伐也在不斷加快,產品功能日益增多,性能復雜性增加,更新速度加快,在這樣的背景下,提高產品方案設計水平更具有緊迫性。但一些設計人員對此重視程度不夠,影響方案設計水平提高,跟不上時展步伐和對產品質量的要求。為轉變這種情況,設計人員要提高思想認識,重視計算機輔助產品的設計繪圖和設計計算,以促進產品設計水平提高,更好滿足半導體專用設計需要,為產品生產和應用打下良好基礎。下面將探討半導體機械結構不同的設計方案,并對其發展前景進行展望,希望能為方案設計和發展提供參考。
1.半導體專用設備中機械結構的方案設計
在計算機輔助產品設計的引導下,再加上設計人員技術水平不斷提升,當前半導體機械結構方案設計取得多種不同方案,并且每種方案具有自身顯著特點和優勢,具體來說,包括以下幾種,實際工作中應結合具體需要合理選擇。
1.1系統化設計方案。將方案設計看成由若干要素組成的系統,每個要素既獨立,又相互聯系,并具有層次性,方案設計時將所有要素結合起來,進而完成系統設計任務。機械結構設計應用系統化設計方案時,常用方法包括設計元素法、圖形建模法、構思-設計法、矩陣設計法、鍵合圖法。設計元素包括功能、效應、效應載體、形狀元素、表面參數,五個元素確定后,產品設計特征和特征值也已經被確定下來。圖形建模將設計劃分為信息交換和輔助方法兩個方面,實現系統結構、功能關系的圖形建模。構思-設計將產品設計分為構思和設計兩個方面,選擇合適的結構,然后得出結構示意圖。矩陣設計采用“要求-功能”邏輯樹描述要求功能間的關系,然后建立關聯矩陣,滿足所需功能的矩陣,提高方案設計水平。鍵合圖法將系統元件功能分為產生、消耗、轉變、傳遞能量形式,借助鍵合圖表達元件功能解,由鍵合圖產生設計方案,達到完成設計任務的目的。
1.2結構模塊化設計方案。定義設計任務時以功能化產品結構為基礎,引用已有產品解描述設計任務,從而在設計階段預測生產能力和費用,提高產品設計可靠性,節約方案設計和產品生產成本。功能產品結構分為產品、功能組成、主要功能組件、功能元件四個層次,并且每個模塊化結構具有標準化接口,具有系統化、集成化、層次化、互換性、兼容性特征,以縮短產品設計周期,節約產品設計成本。
1.3基于產品特征知識設計方案。用計算機能識別語言描述產品的特征,設計領域的知識和經驗,建立知識庫和推理機制,進而實現計算機輔助產品方案設計。常用設計方案包括編碼法、基于知識的混合型表達法、利用基于知識的開發工具、設計目錄法,具體產品設計時根據具體需要合理選用相應的方案。
1.4智能化設計方案。根據設計方法和理論,借助三維圖形軟件、智能化設計軟件、虛擬現實技術、多媒體、超媒體工具進行產品開發和設計。常用方法包括產品規劃-構思產品、開發-設計產品、生產規劃-加工和裝配產品。
2.半導體專用設備中機械結構的方案發展前景
上述不同設計方案各有自身特點和優勢,并具有一定聯系。隨著技術發展和設計理念更新,半導體機械結構設計水平將進一步取得發展和進步,對產品生產和制造發揮積極作用。
2.1各方案的特點。上述不同設計方案各有自身特點,滿足半導體設計需要,產品設計時應結合具體需要合理選擇不同方案。系統化設計方案將方案設計由抽象到具體進行層次劃分,制定每一層設計目標和方法,將各層次有機聯系在一起,推動整個方案設計系統有序進行,并確保系統設計有規律和方法可以遵循,促進方案設計水平提高。結構模塊化設計對不同模塊進行組合,進而完成整個方案設計任務。半導體機械產品的某些組成部分功能明確,結構穩定,通過劃分模塊進行設計更有利于完成設計任務。并且一個實體可完成多種功能,設計的關鍵內容是結構模塊劃分和選用,設計人員需具備豐富的專業知識,并注重總結經驗,才能有效完成模塊化設計任務。產品方案設計無法采用純數學演算方案,通常根據產品特征進行形式化描述,根據設計人員的專業知識和經驗進行推理決策,然后才能完成設計任務,更好滿足產品使用功能需要。智能化設計常用三維圖形軟件和虛擬現實技術,直觀形象,有利于用戶積極參與。但該方案系統性差,在零部件結構、形狀、尺寸、位置確定時,要求設計軟件具有較高的智能化程度,并且設計人員需要豐富的經驗和專業技術知識。此外,這些方案并不完全孤立,不同方法又相互聯系,模塊化設計蘊含系統化思想,基于產品特征知識設計方案需應用系統化和模塊化方法。通過不同思想和方法的合理應用,有利于簡化設計流程,節約成本,確保產品設計質量。
2.2方案設計發展。隨著信息技術和網絡技術發展,異地協同設計方法出現,用戶對產品“功能需求-設計-加工-成品”成為可能,為促進該目標實現,首先就要實現產品設計的三維可視化。由此帶來的結果是,三維圖形軟件、智能化設計軟件、多媒體技術、虛擬現實技術、超媒體工具越來越多的被應用到方案設計中,推動方案設計發展與進步,促進產品設計水平進一步提升。
2.3方案設計前景。目前,半導體機械結構方案設計朝著計算機輔助實現、智能化設計、滿足異地協同設計制造需求方向邁進。有關方案設計的計算機實現方法起步較晚,技術尚未成熟,有待進一步研究和提升設計水平。為解決這些問題與不足,綜合應用上述四種方法,提高方案設計水平是一種有效方法和途徑,它包括機械設計、系統工程理論、人工智能理論、網絡技術等多種理論和技術,這是今后需改進和完善的地方。同時還要注重總結經驗,提高設計人員綜合技能,加強交流與合作,進一步提高方案設計水平,推動半導體設計和產品質量提高。
3.結束語
綜上所述,機械結構設計是半導體專用設備設計和生產的一項重要工作,對后續工作產生重要影響。隨著設計經驗總結和技術更新,方案設計水平將進一步提升。另外,設計人員還要善于總結經驗,注重技術創新,加強國際交流合作,吸收最先進的設計成果,更好指導結構方案設計工作,推動半導體結構設計水平和綜合性能提升。
參考文獻:
[1]程建瑞,王作義.半導體設備市場的新挑戰與新機遇[J].電子工業專業設備,2014(2),81-84
Liao Shengwen Wang Yuqin Zhang Xiaoying Wu Na Yang Jian
(ChaoHu University Chaohu city 238000)
Abstract: Fischertechnik model based on the conceptual design of the mechanical arm. Design of the main content including the overall design of the mechanical arm, complete mechanical system scheme design and model making, of mechanical arm in the process of cargo handling the operation parameters of the overall planning, the final preparation of the completed the overall control program and debugging. The experimental results show that the structure of the system is simple and feasible.
Key words: Fischer Technology;mechanical arm;control program
中圖分類號:TP24 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2015)10-0270-02
引言
近年來,隨著科技發展迅速,人們的生活節奏不斷加快,越來越多的人不想從事體力勞動,進而企業出現“用工荒”的問題。在高校教學過程中,由于部分理論知識較抽象,教師講解較難,學生理解掌握起來也較難,這樣就達不到想要的教學效果。本次設計的機械手臂在生活中應用較廣,如建筑工地上的旋轉升降型機械手臂、吊臂,企業在生產制造過程中使用的機械手臂等。這些機械手臂在結構和控制上都比較復雜,所以我們在教學過程中的講解就有一定的困難。機械手臂模型方案是基于慧魚技術進行設計的,它的主要功能是將物品從某一位置移到另一位置,在這個過程中機械手臂共完成了對物品的夾起、移動、升降和旋轉等動作。從某方面來說,機械手臂的出現代替了勞動力,進而為現代企業解決用工荒的難題。該模型與常見的機構相比具有體積小且易于移動,故靈活性強,可以在教學中的典型機構與它相結合演示給學生看,通過演示更深入理解各個結構之間是如何運轉,采用理論與實踐相結合的方法,讓學生學習理論課程更具有生動性和形象性,達到掌握該課程理論知識的目的。
慧魚創意組合模型是一個技術含量很高的工程技術類趣味拼裝模型,其主要部件尺寸精確,不易磨損,可以保證反復拆裝并不影響模型結合的精確度。它為應用型高校在教學過程中創新教育和創新實驗提供了很好的實踐平臺。總體來說,慧魚模型的使用,既讓學生融匯貫通各學科多領域的綜合知識,將其應用于實踐過程中,又培養了創新的意識,最重要的是給予學生實現創新的平臺。為此設計并制作拼接了機械手臂,文章主要對機械手臂的機械系統與控制系統進行了組裝設計講解。
一、機械系統設計方案
機械手臂的主要功能是將物品從某一位置移到另一位置,即:機械手臂從起始位置到物品所在位置后將物品夾起,再到指定位置把物品放下,最后返回原位準備進行下一動作。根據它的功能目標機械手臂的機械系統主要有旋轉機構、伸縮機構、升降機構以及開合機構四大部分組成,模型實物如圖1所示,該模型體積較小,各個機構的運轉可清楚的看見,方便教師攜帶,可將其模型展示給學生觀看,便于學生理解和鞏固。
圖1 機械手臂
Fig.1 multi-function robot arm
1.機械手臂的旋轉裝置
機械手臂的旋轉功能在方案中是通過齒輪嚙合傳動實現的,并在起始位置和終止位置中放置行程開關來控制機械手臂的移動范圍和旋轉方向的變換。其傳動簡圖如圖1.1所示。圖中小齒輪是主動輪,便于對旋轉速度的控制。
(a)旋轉裝置簡圖
1―轉盤 2―小齒輪 3―齒輪箱 4―馬達箱圖
1.1 實際旋轉機構圖
Fig 1.1 Actual rotating mechanism chart
2.機械手臂的伸縮機構
通過利用蝸輪蝸桿、齒輪之間的傳動以及連桿與滑塊桿之間的滑動來進行實現機械手臂的伸縮功能。并通過齒輪箱來控制它的速度。實現這一功能的意義在于,可以增大其工作范圍,通過它的伸縮功能,機械手臂可以不用移動就能到達指定位置,其傳動簡圖如圖1.2所示。
(a)伸縮裝置簡圖
1―馬達 2―齒輪箱 3―蝸桿 4―連桿
圖1.2 實際伸縮機構圖
Fig 1.2 Actual rotating mechanism chart
3.機械手臂的升降機構
機械手臂的升降功能則是通過鏈傳動和渦輪蝸桿傳動之間的相互連接來進行實現的。它的傳動簡圖如圖1.3所示。
(a)鏈傳動機構簡圖
1―小齒輪;2―鏈條
圖1.3 實際升降機構圖
Fig 1.3 Actual lifting mechanism chart
4.機械手臂的開合機構
物品的夾起與放開都是通過機械手臂的開合來完成,在設計過程中,選用渦輪蝸桿的結構作為運轉的機構。將渦輪蝸桿固定在機械手臂的中間,通過馬達帶動蝸桿的轉動,渦輪與手臂之間的銜接物會帶動手臂向兩側張開或夾緊,實現機械手臂對物品的夾緊和放下的功能。
(a)夾緊機構簡圖
1-開關;2-銷;3-機械手臂;4-渦輪;5-蝸桿
圖1.4 實際夾緊機構圖
Fig 1.4 Actual clamping mechanism
二、控制系統設計方案
1.總體運行過程
假設機械手臂現處于張開狀態,且在最底層,手臂未發生移動,將物品放置于某一位置,高度與機械手臂高度一致。運行過程如下:一開始,先轉動轉盤至某一角度,由馬達M2控制,其位置在小齒輪的齒輪箱旁邊, 順時針為正轉。然后將機械手臂向前伸出一定距離,使其恰能觸碰到物品,由馬達M3控制,其位置在移動機構中遠離機械手臂的一側,順時針時伸縮裝置向前運動。接下來,用機械手臂夾緊物品,由馬達M4控制,逆時針為手臂閉合。夾住物品后,利用升降結構將物品升至同貨架高度一致的位置,由馬達M1控制,逆時針為上升。接著,調節物品與貨架之間的距離,通過向前或后退移動一定距離,直至兩者之間距離為零,再通過旋轉功能,旋轉到貨架上面,最后控制夾手張開,將物品放置在貨架上,完成運輸功能。系統的總體運行程序如圖2所示。
圖2 總體控制程序圖
Fig 2 Overall control chart
(1)旋轉功能介紹。物品的轉移可以通過偏置一定的角度,使物品到達指定的地點,可通過編程控制馬達M2實現旋轉,順時針旋轉為正轉。
(2)伸縮功能介紹。要想精確的定位重物在哪個位置放置,可通過移動裝置,實現機械手臂的伸縮功能,編程控制馬達M3實現機械手臂的伸縮,順時針旋轉為向前移動。
(3)升降功能介紹。要使物品放到貨架上,則需要調節物品的高度不得高于貨架且不能過低,裝置通過鏈條傳動,利用小齒輪將鏈條帶動,然后控制渦輪蝸桿的升降,從而實現物品的升降,編程控制馬達M1實現升降,逆時針旋轉為物品上升。
(4)開合功能介紹。物品的夾取是在運輸過程中的重要環節,通過渦輪蝸桿機構,編程控制馬達M4實現夾手的張開與閉合功能,順時針旋轉為夾手張開狀態。
三、結語
關鍵詞:安全;機械;防護設施;警示標志
Abstract: It’s introduced that the campaign machinery and equipment should have the security protection facilities in factories, as well as how to check them during the safety evaluation of the status quo, finally, the author adviced that some measures , such as mechanization, automation of process control, alarm devices and warning signs, shoud be taken against to reducing the mechanical injury and non-mechanical-injury.
Key words: Security; Machinery; Defense facilities
中圖分類號:P624.8文獻標識碼:A 文章編號:
1概述
在對工廠進行安全現狀評價過程中有一個重要的項目,就是對現場狀況進行檢查。除了檢查工廠周邊區域環境、廠區平面布置、工藝操作及安全生產管理等外,最主要的一項應針對生產機械設備設施的安全防護設施進行檢查。
機械設備本身應具有本質安全性能,不出現任何事故和危害,但往往很難做到或代價十分昂貴,因此常選擇間接安全技術措施,即當不能或不完全能實現直接安全技術措施時,為機械設備設計出一種或多種安全防護裝置,最大限度地預防、控制事故或危害的發生。一般機械設備是由電或燃油驅動和控制的,運動形式和危險部位較多。所以當機械或電子控制發生故障造成失控,或是人的行為失誤時,設備上的安全防護設施就顯得至關重要。因此,在進行安全評價時,對企業現場機械設備的安全防護設施檢查也顯得尤為重要。筆者根據多年基層工廠的經驗和參加安全評價工作幾年來對工廠現場檢查的實踐,認為對工廠現場生產機械設備的安全防護設施檢查應首先檢查其有無安全防護裝置,再檢查安全防護裝置是否完好正常。
2工廠機械設備的安全防護裝置的檢查
筆者在在對工廠進行安全現狀評價過程中,針對工廠不同的設備預先制定檢查表,將這些機械設備按常規都應配置的安全防護裝置用表格的形式列出,按表進行檢查,以免遺漏,例如:
針對生產、使用、貯存或運輸中存在有易燃易爆的生產設備如鍋爐、反應釜、壓力容器、可燃氣體燃燒設備以及其它燃料燃燒設備的檢查,按常規鍋爐、反應釜、壓力容器及燃燒設備等都應配置安全閥、水位計、溫度計、防爆閥、自動報警裝置、截止閥、限壓裝置、點火或穩定火焰裝置等安全防護裝置[1]。現場檢查時對照檢查表查看這些機械設備有無上述安全防護裝置,是否正常完好。
針對工廠各種旋轉機械的傳動外露部分的檢查,按常規如泵、風機及壓縮機等運動機械的聯軸器部位、砂輪機及電鋸皮帶輪等都應設防護裝置,一般為防護網、防護欄桿、可動式或固定式防護罩和其它專用裝置[2] [5]。現場檢查時對照檢查表查看這些機械設備有無上述安全防護裝置,再看是否正常完好。并且有些可移動式防護罩還裝有有聯鎖裝置,當打開防護罩時,危險部分立即停止運動。如南京江寧區經濟技術開發區金佰利個人衛生用品有限公司的衛生巾生產線就設有聯鎖裝置,只要生產線上的防護罩一打開,生產線立即就停止運轉。
針對起重設備的檢查,按常規起重設備都應設有信號裝置、制動器、卷揚限制器、行程限制器、自動聯鎖裝置、緩沖器以及梯子、平臺、欄桿等[3]。現場檢查時對照檢查表查看起重設備有無上述安全防護裝置,再看是否正常完好。
針對沖壓設備的檢查,按常規沖壓設備的施壓部分應設置防如擋手板、拔手器聯鎖電鈕、安全開關、光電控制等護裝置[5]。現場檢查時對照檢查表查看沖壓設備有無上述安全防護裝置,再看當人體某一部分進入危險區之前,滑塊能否停止運動,聯鎖電鈕、安全開關是否正常完好。
針對自動生產線和復雜的生產設備及重要的安全系統的檢查,按常規其都應設置自動監控裝置、開車預警信號裝置、聯鎖裝置、減緩運行裝置、防逆轉等安全防護裝置[1]。現場檢查時對照檢查表查看這些生產設備有無上述安全防護裝置,是否正常完好。對加工過熱或過冷的部件時,檢查其是否已配置了防接觸屏蔽裝置[1](在不影響操作和設備功能的情況下),避免操作者觸及過熱或過冷部件引起燙凍傷事故。
針對可能產生粉塵、有害氣體及發生輻射的生產設備的檢查,這些生產設備按常規都應安裝自動加料及卸料裝置、凈化和排放裝置、監測裝置、報警裝置、聯鎖裝置、屏蔽裝置等[4]。現場檢查時對照檢查表查看生產設備有無上述安全防護裝置,是否正常完好。
對企業正在進行檢修的機械電氣設備的檢查,檢查時要看這些正進行檢修機械電氣設備是否已掛上“正在檢修,禁止開機”、“正在檢修,禁止合閘”等警告提示牌。
另外機械設備要是間接安全技術措施無法實現或實施時,可采用檢測報警裝置、警示標志等措施,警告、提醒作業人員注意,以便采取相應的對策措施或緊急撤離危險場所。
3結語
我們在對機械設備的安全防護設施進行檢查都是為了實現工廠減少或不出現機械傷害和職業危害。只有當機械設備安全防護裝置齊全,設備處于最佳組合時,它才能自動排除故障,確保人身和設備安全。在有條件的情況下應盡量采用機械化、自動化程序控制等,這是實現機械設備本質安全的最基本的途徑。
參考文獻
[1]全國注冊安全評價師執業資格考試輔導教材編審委員會,安全生產技術[M].北京:煤炭工業出版社,2005.
[2]GB5226.1-2002,機械安全機械電氣設備[S].
[3]GB/T6067-1985,起重機械安全規程[S].
[4]GB/T17150—1997,放射衛生防護監測規范[S].
[5]GB/T8196-2003,機械安全防護裝置固定式和活動式防護裝置設計與制造一般要求[S].
附:作者簡介
關鍵詞:CAD 協同設計;勘察設計;信息化
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2015)05-0099-03
1 概述
工程項目設計工作由多個專業、許多設計人員甚至多個工作場所的多個設計單位組成的設計團隊(項目組)按照分工進行協作完成的,并整個設計過程中貫穿進行提資、查返、校審等交互作業,最終完成設計成果,并在施工過程中可能發生設計更改。當前,設計人員仍處在獨立使用各自的專業CAD工具進行分別設計工作,目前使用的CAD平臺,并未提供在設計過程中的消息傳遞和同步更新功能,不同設計者在CAD環境下設計時,并不能實現真正的同步協作,設計更改的滯后難以避免。由于設計內容的一些修改或者變更無法得到及時共享,協作也就難以進行。
貴州正業協同設計平臺是為任意工作場所內基于項目協同工作的設計團隊進行分工協作、專業相互配合以及協作共同完成設計工作而設計的,它確保無障礙的進行協作作業,從而提升設計效率:
1)建立并串結合的科學工作模式,縮短設計工期并減少設計沖突
傳統的設計工作是下游專業接到上游專業設計互提條件圖后才能開始,同時又需要將條件圖進行大量的修改才能作為下游專業的底圖,并在設計過程中一旦上游專業發生了修改,底圖需要重新制作,費時費力而且容易出現設計沖突。協同模式是將設計交互從圖紙轉向圖紙的內容,條件圖應是自動整理后下游專業需要的底圖而非整幅全圖,避免下游專業的整理作業。
統一設計標準,實現無障礙設計數據交換與引用,提高設計質量
設計標準是提高繪圖質量和效率,創建各專業基于網絡的協同設計環境,實現設計規范化和標準化的基礎。設計標準為設計數據的無障礙交換提供了統一的語言環境,對提高設計質量起到積極促進作用。
2)項目團隊協同設計,降低溝通成本,提高設計過程管理和監控力度
通過協同平臺,各工作場所、各專業的設計人員基于統一的設計標準,實現設計數據和資料實現自動管理、提資、修改自動發現以及流程作業,將所有各專業的設計內容有機形成一個完整的項目設計數據,使設計與管理實現一體化,項目經理、各級領導和專業負責人等可以實時掌握設計進度和圖紙完成情況,及時發現圖紙質量和進度問題,及時指導修改。
3)設計文件資料的統一管理,避免設計文件和資料分散在個人計算機中
工程項目中的所有圖紙資料都集中儲存在協作服務器中,并且有安全、完善的共享管理和用戶權限管理,由服務器實現圖紙的版本管理與控制。避免設計文件、工程資料分散在各自的個人計算機中,實現有序的利用、收集、整理和歸檔,促進設計數據的重復利用。
2 貴州正業協同設計平臺技術方案
2.1 設計思路
貴州正業圖層級協同設計系統設計遵循“十一五國家科技支撐計劃”的研究技術路線和所制定的“協同設計標準”。系統設計基于設計院廣泛使用CAD平臺,在不改變設計軟件的情況下,通過制定協同設計標準,快速建立統一的標準化設計環境,這樣可以降低推行所需要培訓等學習成本,容易為設計人員接受,降低了推廣的成本。
1)充分借助已有的CAD基礎,避免新采購CAD和學習成本
提供大量工具來協調各設計成員之間的圖形和共享圖形數據,這些技術貫穿于設計的整個設計過程中。在設計初期,通過建立依據制圖標準的專業圖形符號庫、CAD標準(DWS格式文件)等,使用專業圖形符號庫和CAD標準能夠提高專業產品設計的效率,保證設計人員采用相同的繪圖標準;在設計過程中,通過使用設計中心、外部參照技術達到協同設計主要取決于設計人員之間圖形信息的獲取與信息反饋的及時、便捷并同步更新。在設計后期,在設計人員與用戶之間建立快捷、準確、通暢,又要保證數據的安全性電子數據溝通與共享環境。
2)跨部門、專業、跨地域的網絡化協同設計
系統支持企業內不同設計部門、不同專業方向上或者同一項目的不同設計企業之間進行協調和配合,從而滿足跨地域、跨區域、跨國界的設計發展趨勢。通過跨專業、跨地域的網絡化協同設計縮短產品設計周期,從針對個體的串行設計工作模式,轉向上下游多方協同的并行設計工作模式。
2.2 業務方案
①系統提供“標準與基礎維護”模塊實現標準圖層和參數維護管理,建立專業圖形符號庫和CAD標準。
②項目設計啟動時,通過使用貴州正業協同管理系統的“項目管理子系統”,項目負責人(可能為專業負責人等)進行項目策劃工作,對項目的設計任務進行分解,對專業人員進行分工,向各個專業下達具體的設計任務,這些設計任務已經按照設計標準進行了規范化和標準化,保證設計人員采用統一的設計標準;
③設計開始,各專業設計人員在協同設計平臺中接受到設計任務,從系統已經建立好的設計任務進入到專業CAD軟件開始設計工作;隨著設計進展,進入提資階段后,系統根據CAD標準的“專業間圖層協作標準”,自動從當前圖中提取對應的圖層圖苑生成規定的提資文件,提供給相關專業直接引用或者參照。
④在設計修改(如自查修改、校審等)時,用戶簽入設計時將自動更新提資文件,引用該提資文件的用戶將收到提醒并自動更新引用,保證所有圖形都是最新和一致的,減少“錯、漏、碰、缺”。