摘 要：通過(guò)對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，從計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)、知識(shí)工程以及虛擬原型三方面對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)研究熱點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前景，包括虛擬技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造協(xié)同、重視創(chuàng)新型設(shè)計(jì)，旨在通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用來(lái)提高農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)；農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：S2202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.009

作者簡(jiǎn)介：孫紹華（1969-），男，山東濟(jì)南人，本科，工程師，研究方向：農(nóng)業(yè)機(jī)械工藝工裝設(shè)計(jì)等。E-mail：sshxsp@126.com。

0 引言

在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展新時(shí)期，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，信息化應(yīng)用領(lǐng)域得以擴(kuò)展，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)也發(fā)揮著重要的作用，促進(jìn)了設(shè)計(jì)理念的革新以及設(shè)計(jì)技術(shù)水平的提升，為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)方式的轉(zhuǎn)變提供了輔助。為更好的提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，探討數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是非常必要的。

1 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)概述

1.1 內(nèi)涵

在設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)，計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)得以應(yīng)用和發(fā)展，就形成了數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)際上作為一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，其以計(jì)算機(jī)為核心，對(duì)信息進(jìn)行多元處理，包括數(shù)字編碼、壓縮、調(diào)制解調(diào)等。在設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)，計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用以CAD技術(shù)為典型，并且實(shí)際應(yīng)用較為普遍。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)與設(shè)計(jì)技術(shù)快速發(fā)展，促使設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)涵不斷豐富，主要是通過(guò)產(chǎn)品描述來(lái)確立數(shù)字化平臺(tái)，之后在計(jì)算機(jī)的支持下建立數(shù)字化產(chǎn)品模型，并將其應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，盡可能減少應(yīng)用實(shí)物模型的頻率，從而提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)成效。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)不斷演變的過(guò)程，在計(jì)算機(jī)功能軟件的支持下，能夠順利繪制圖紙，并在系統(tǒng)模擬的作用下對(duì)運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行觀察，確保設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，從而提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的可行性。隨著數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)具有良好的可控性、離散性和可變性，現(xiàn)代化的工藝技術(shù)和設(shè)計(jì)方法也得以形成。

1.2 特點(diǎn)

（1）數(shù)字化設(shè)計(jì)具有統(tǒng)一產(chǎn)品定義模型。傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，同一產(chǎn)品定義模式存在一定差異，此種情況下令產(chǎn)品設(shè)計(jì)更具復(fù)雜性，在不同定義模塊轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，數(shù)據(jù)管理的實(shí)效性不足，極易導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失，影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)的科學(xué)性。而數(shù)字化設(shè)計(jì)作為一種數(shù)字化產(chǎn)品定義模型，其具有鮮明的單一性特征，為產(chǎn)品生命周期管理的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。信息集成化的整體環(huán)境下，產(chǎn)品模型模式存在一定差異，側(cè)重點(diǎn)也有所不同，這就便于產(chǎn)品模型模式協(xié)調(diào)促進(jìn)，從而切實(shí)提高產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)成效。

（2）數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)滿(mǎn)足并行設(shè)計(jì)需求。在設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)，普遍存在項(xiàng)目分工協(xié)作的情況，一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目分配給不同的小組，在分頭設(shè)計(jì)、共同裝配的模式下來(lái)完成項(xiàng)目，確保數(shù)字化模型得以構(gòu)建，并具有良好的強(qiáng)度、可制造性和完整的功能測(cè)試，從而滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（3）數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)很少依靠于實(shí)物模型。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，以計(jì)算機(jī)程序?yàn)橹С?，通過(guò)仿真模擬分析和測(cè)試等功能的發(fā)揮，對(duì)實(shí)物模型進(jìn)行制造，并不會(huì)受到不合理因素的影響，實(shí)物模型制造過(guò)程得以精簡(jiǎn)，在保證數(shù)字化設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，便于加強(qiáng)成本控制，因而數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)具有良好的應(yīng)用價(jià)值。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，可在計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程設(shè)計(jì)，既虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)得以實(shí)現(xiàn)，以人工智能、并行工程、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造和分析等完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了柔性化、可視化的人機(jī)交互接口，為數(shù)字化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)提供廣闊空間。

2 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)研究熱點(diǎn)分析

2.1 計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)簡(jiǎn)稱(chēng)CACD，是一種現(xiàn)代化技術(shù)形式，以計(jì)算機(jī)設(shè)備為支持，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中時(shí)，常見(jiàn)環(huán)節(jié)就是圖紙繪制，且數(shù)量較多。在應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)展農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，主要依靠計(jì)算機(jī)繪圖軟件來(lái)對(duì)圖紙進(jìn)行繪制，由技術(shù)人員將研究所獲得參數(shù)錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在選定計(jì)算機(jī)程序功能后，可準(zhǔn)確繪制圖形，就當(dāng)前數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)研究的整體情況來(lái)看，圖紙繪制軟件功能不斷豐富，其應(yīng)用技術(shù)水平也不斷提升，因而將數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，尤其是計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，能夠在一定程度上提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的便捷性和高效性。

2.2 知識(shí)工程

知識(shí)工程是數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)中的重要組成部分，其在數(shù)字化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。知識(shí)工程簡(jiǎn)稱(chēng)KBE，是一種現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比具有一定優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在技術(shù)和市場(chǎng)等方面，在新知識(shí)與新技術(shù)的支持下，知識(shí)工程得以形成，而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)更為明顯，知識(shí)工程的特殊性就在于此。在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)，知識(shí)建模技術(shù)在人工智能及知識(shí)工程領(lǐng)域的發(fā)展，其價(jià)值在于以計(jì)算機(jī)為支持、以知識(shí)為對(duì)象實(shí)現(xiàn)智能推理，其中知識(shí)建模技術(shù)以框架、規(guī)劃、模型和本體為基礎(chǔ)，通過(guò)智能推理來(lái)提升計(jì)算機(jī)智能化服務(wù)水平。就知識(shí)工程的應(yīng)用情況來(lái)看，其主要是通過(guò)已有知識(shí)、數(shù)字方針或虛擬現(xiàn)實(shí)、物理模型試驗(yàn)等方式來(lái)獲取知識(shí)，從而在數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)中加以科學(xué)化應(yīng)用。

2.3 虛擬原型

作為數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)中的重要組成部分，虛擬原型技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)VP，受到社會(huì)的廣泛關(guān)注和高度重視。虛擬原型技術(shù)以CAX、DFX等技術(shù)為支持，通過(guò)信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)仿真技術(shù)等緊密協(xié)調(diào)配合，促進(jìn)了系統(tǒng)全生命周期的不斷完善，并提高綜合化管理成效，促進(jìn)系統(tǒng)分層，自上而下構(gòu)建開(kāi)發(fā)模式，滿(mǎn)足復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求，其中CAX技術(shù)以CAD、CAM等為代表，而DFX技術(shù)以DFA、DFS等技術(shù)為代表，通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)的協(xié)調(diào)作用，建立系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式，構(gòu)建虛擬原型，從而為數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用提供可靠支持。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，虛擬原型技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)年來(lái)發(fā)展，其價(jià)值不斷提升，可對(duì)物理原型實(shí)現(xiàn)部分替代，從而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中達(dá)到良好的應(yīng)用效果，促進(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)水平的不斷提升。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

相比較而言，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于設(shè)計(jì)對(duì)象要求出發(fā)所開(kāi)展的，而數(shù)字化設(shè)計(jì)則是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD、CAE等技術(shù)，在把握產(chǎn)品生命周期特征的基礎(chǔ)上，調(diào)整其相關(guān)影響因素，從而提升設(shè)計(jì)速度與質(zhì)量，并保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，為后期維護(hù)帶來(lái)極大便利，也就是說(shuō)，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，從整體上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的優(yōu)化。農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)具有一定特殊性，其門(mén)類(lèi)廣泛且種類(lèi)豐富，市場(chǎng)對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的需求也比較大，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)往往基于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念出發(fā)，所應(yīng)用的設(shè)計(jì)工藝也趨于傳統(tǒng)化，但此種情況下無(wú)法保證農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的整體水平，而此時(shí)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)則具有廣闊的發(fā)展空間。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，有助于提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量，改善農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)成效，并逐步提升設(shè)計(jì)水平。

4 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前景

4.1 虛擬技術(shù)應(yīng)用

就農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用前景來(lái)看，虛擬技術(shù)應(yīng)用是一個(gè)重要趨勢(shì)。所謂虛擬技術(shù)，就是通過(guò)綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)與接口設(shè)備等，以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)生成一種三維圖像，且所生成三維圖像具有交互性特征，作為一種新型人機(jī)界面形式，能夠真實(shí)形象的展現(xiàn)設(shè)計(jì)畫(huà)面，從而達(dá)到良好的設(shè)計(jì)效果。將虛擬技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，針對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題，都能夠在三維成像技術(shù)及聲音定位等技術(shù)的支持下加以妥善處理，比較典型的是復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，通過(guò)虛擬技術(shù)可降低農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)難度，進(jìn)而改善農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)成效?？梢哉f(shuō)，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用是仿真模擬機(jī)械運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，并在這一過(guò)程中開(kāi)展可行的力學(xué)分析，在順利完成農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的同時(shí)，保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可靠性，為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)水平的提升提供可靠支持。

4.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造協(xié)同

在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造協(xié)同，也就是說(shuō)，能夠在準(zhǔn)確把握產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)上，整合二者之間關(guān)系，通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造協(xié)同來(lái)改善農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)成效。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)為關(guān)鍵，在協(xié)同理念的支持下，通過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)優(yōu)化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)方案，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)水平，并改善設(shè)計(jì)效率，保證農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)果精準(zhǔn)度。

4.3 重視創(chuàng)新型設(shè)計(jì)

就數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前景來(lái)看，要高度重視創(chuàng)新型設(shè)計(jì)，在保證農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的科學(xué)性與可行性的基礎(chǔ)上，針對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，基于創(chuàng)新理念出發(fā)，應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)展創(chuàng)新型設(shè)計(jì)，不斷優(yōu)化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程，推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)改進(jìn)和發(fā)展，推進(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)化和完善，以更好發(fā)揮其在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)具有統(tǒng)一化的產(chǎn)品定義模型，能夠?qū)崿F(xiàn)并行設(shè)計(jì)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，有助于提升設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量，并且對(duì)于實(shí)物模型的依賴(lài)性較小，對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)水平的提升是非常重要的。因此在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中要把握數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用前景，并加以科學(xué)化應(yīng)用，進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，為農(nóng)業(yè)健康發(fā)展提供可靠支持。

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