非标设计自动化大全11篇

非标设计自动化篇（1）

非标准设备是指国家并无大批量生产，而国民经济各部门又确实需要的专用非标准设备。非标准设备在设计制造方面不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造，而是依据自身用途需要自行设计、制造。在日趋激烈的市场竞争环境下，工业企业纷纷进行体制技术革新，用微机控制的自动化设备取代传统设备，用机械设备操作取代纯手工操作，对非标自动化设备的需求量也随之增大。如何做好非标自动化设备的设计工作，成为了相关单位和人员共同关心的一个问题。

一、非标自动化设备的设计流程

（1）确定开发项目，了解客户需求，包括产品品质要求、设备生产效率要求、设备工作环境。（2）分析产品，了解产品生产工艺，了解产品各方面尺寸要求及来料情况，与客户沟通产品生产过程中的注意事项，设备使用地点的技术参数。（3）拟定方案。由工程人员讨论、分析作出设备方案，方案包括：设备示意图、各部分机构简介、动作说明、设备技术参数。（4）方案审核。由工程人员组成审核组，对方案进行审核，审核内容包括：设备可行性评估、设备成本评估、设备生产效率的评估、各部分结构可行性评估。（5）方案整改。对方案审核中讨论出的问题进行整改。（6）客户确定设计方案。设计方案交由客户，客户根据需求，对方案进行最后确定。（7）设计开发。由工程部安排工程师进行机构设计，作出机器装配图、零件图，选出执行元器件、电控配件，并列出加工零件清单和标准件请购单，动作说明书。

二、如何做好非标自动化设备的设计

非标自动化设备虽然没有标准设备量大，但品种繁杂，五花八门，服务于各种各样的部门。当今社会科学迅猛发展，新技术革命对机械设计提出了更高的要求。由于非标准自动化设备的品种繁杂，设计工作的难度更大。这就要求非标准设计工程师必须具有良好的专业素质，有宽广的知识面，有良好的变通性和独创性，善于举一反三，能有较多的点子，有独出心裁的见解，能将别的机构移植并融汇贯通在自己的设计意图中。（1）非标设备的生产都是以单件进行小批量生产，对相关的设计人员，有着经验和技术上的要求。非标设备在设计方面，主要采用非标设备中国标准体系和标准体系，遵循“一次薄膜应力或最大直接应力不得超过许用应力”的原则，在安全系数上非标设备的设计主要考虑应力集中及其类型、应力评估方法的复杂程度、材料的不均匀性、几何因素、焊接接头中存在的缺陷等因素。（2）在非标设备的设计上，首先，在标准零部件的选择上，尽量采用成品件，以便有效降低非标产品在原材物料消耗、管理费用、成品率等方面的成本。采用成品件还能使设备在投入市场后有更好的可靠性能，延长设备的设计制造周期，提高设计效率。其次，非标设备的设计，还要在满足工艺设计条件的基础上，认真研究设备的技术方案，确定先进、合理且运行稳定的非标设备。最后，在非标设备的设计中，还应秉承人性化的设计理念，反复衡量设备的使用是否符合工人的使用习惯，多注意细节问题。（3）在进行非标设备的设计工作时，除了要考虑从设计是否满足客户和生产需求外，还要考虑非标设备的结构是否合理，是否安全稳定、易于加工制造和安装维护，为此，设计人员要严格执行有关标准规范，全面了解非标设各的工艺要求、物理参数以及功能等，还要进行多方案的比选，以确定最佳方案。另一方面，设计人员要重视非标设备零部件设计的合理性，在进行设计时，要校核零件是否满足刚度、强度等方面的要求，还要合理选择零件的材料、配合种类以及加工方法。（4）在设计工作中实现标准化，是促进设计工作顺利开展、利于引进和吸收国外先进技术的体制前提。设计工作的优良与否，直接关系到非标设备的水平和质量。标准化的设计工作要拟定严格的设计程序，有条理地进行论证技术方案、设计施工图纸、审查工艺性能和标准化程度等。在图样及设计文件的标准化上，要校核其是否符合国家相关规定。对名词、术语、符号、幅面、格式、名称、代号等方面仔细审查严格，贯彻设计工作的相关标准和规范。（5）做好非标设备的设计，不仅要考虑到工艺及技术问题，还应优先重视其效果和效益，将它们作为判断非标设备成功与否的主要标准。非标设备设计出的东西要方便维修，方便加工，设计时要考虑加工问题，比如尽量不要在圆弧面上钻孔，如果一定要钻，或是通过中心，或是先加工平台再钻孔。对非标设备设计出的产品分部件、零件在市场上询价，配件尽量采用通用件，方便检修互换。

非标设计自动化篇（2）

装配就是指将总成件或者是总的零部件全部按照相应的规定和质量要求来进行全部产品的连接与组合的过程，也被人们称作是各种总成件或者是零部件的位置关系的具体工艺过程。装配工艺在制造行业的发展中是极为重要的，伴随着制造业的发展，新材料与新工艺是极为广泛的，各种高性能与高质量的装配设备都在制造行业的需求中被研发出来，因此，可以说非标准自动化装配设备的设计工作是非常重要的，自身有着生产效率高、所需人工少、稳定性强的特点。

1 非标准自动化装配设备产品装配工艺

装配工艺对于装配设备有着一定的影响，能够在结构布局、实现方式。检测方式和控制方式上进行充分的控制。自动化装配工艺主要包括五个部分：装配工序、检测工序、调整工序、辅助工序、机械加工工序。

1.1 装配工序

装配工序主要分为两个步骤，一个是安装工序，另外一个是固定工序。安装工序主要是指自动装配设备上的一些专用工位进行相应的装配零部件的预备连接工作。一般情况下，固定工序是在设备的安装工序之后的，固定工序是装配设备设备安装中十分重要的环节，有些装配设备在安装的过程中，也可以将固定工序与安装工序结合在一起进行安装，放在同一个工位上来进行。装配任务是极为复杂的，但是也根据任务的具体情况而定，装配的过程是极为复杂的，需要有着多个装配的程序，装配设备的设计工作主要就是对这些装配程序进行设计，这样才能够保证装配的合理性。

1.2 检测工序

检测工序主要包括b配零部件的测试、检验和检查等环节，这样能够充分的保证整个装配的质量，例如装入的零部件方位知否是正确的、装入的零件是否有着缺陷、在装入之后装配质量、密封质量和尺寸的精度是否符合相应的工艺要求，装配设备在装配的过程中，一定要重视对于各种故障的处理，这也是检测工序中十分重要的环节，将检测工序做好，才能够充分的保证装配设备的正常进行。

1.3 调整工序

调整工序主要是指对于整个装配工序环节中可能存在的误差进行纠正。

1.4 辅助工序

辅助工序主要包括分选、打标记和清洁等环节。

1.5 机械加工工序

机械加工工序在自动化装配设备的设计的过程中主要表现在固定和安装上，能够对一个或者是几个零部件进行充分的加工，提高生产的效率。但是产品的生产装配工艺并不是唯一的，与产品要求相同的工艺是也有很多，在这样的情况下，就要对可行的装配工艺进行充分的分析，对于整个工艺进行充分的比较，根据产品生产的难易程度和功能来进行差异的比较，从而选择出最有的产品装配工艺。

2 非标准自动化装配设备的设计工作要点

2.1 结构布局设计

装配设备按照相关的自动化程度可以将其分为全自动装配机、半自动装配机和自动化装配机，装配设备的设计结构在布局上可以分为直线型的布局设计、环线型的布局设计和转盘型的布局设计。在这样的情况下，就要明确整个装配设备的运行过程，从而选择正确的结构布局设计，还要按照具体的生产情况，根据相应工艺的复杂性和装配设备的应用情况来进行全面的分析。

转盘型的布局有着操作方便、占地面积小和结构紧凑的特点，而且适合应用在装配工艺较为简单的自动化装配设计中，还要保证产品大小适中，其生产的环境是适合单机生产的，这样才能够保证自动化装配设备的设计更加的合理，布局符合生产的基本要求。但是由于装配设备的装配单元都是通过相应的转盘来进行相应的布局的，这样就导致了整个转盘装配机有着不宜改进、结构复杂和需要进行柔性化生产的缺点。环线型的布局是适合应用在装配工艺比较复杂的装配设备生产中，这样就能够最大限度节省设备的使用场地，而且环线型布局会增加整个装配的空间，也能够按照装配设备的生产要求来对整个功能单元进行增减，这样装配设备就有着柔性化的特点。

2.2 自动化机构系统设计

2.2.1 供料单元

供料单元是自动化装配设备的重要组成部分，从装配单机的上料机构到大型装配生产线的物料输送系统，供料单元是自动装配设备具有高效率的先决条件。供料机构单元必须保证各种装配零件能在准确的位置、时间和空间状态，从行列中分离并移置到相应的装配工位上。供料单元的检测的可靠性是影响自动装配过程故障率的主要因素。

2.2.2 装配主体机架单元

装配主体机架单元是指可完成装配主件输送功能的主体部分，它包括自动输送机构，实现装配主件的多工位同步或异步传递、夹取、装配和检测，还包括配置齐全的液、气压管路及电气配线装置，而且具有驱动某些装配单元的装配工作头的主动轴。

为了实现装配主件在输送过程中实现同步装配，需要选择和设计精确的机械分度控制装置，以保证每个装配单元的工装夹具与输送动作准确吻合。装配主体机架上一般应间隔排列装配工位和检测工位，以在上次装配工序完成后在下道检测工位上检测有无工件和装配位置是否正确，以保证发生错误时自动停机，以消除连续的误装配，避免生产浪费。

2.2.3 自动化装配单元

自动化装配单元布置在装配主体机架上，对应于各装配工位的装配功能，自动化装配单元可以由机构、液气压、电机拖动所构成，和装配主体机架相配合完成特定装配动作。

机械手或工业机器人可以在一次动作循环中完成各种动作，可以作为布置在主体机架上的装配单元进行复杂部件的装配。使用机械手可以简化装配主体机架的复杂程度，提高装配的可靠性。

2.2.4 分捡单元

保证最终装配成品的合格率，在装配自动化机构系统的设计中，要充分考虑和布置适当的分选换向机构，对各道装配工序中产生的次品按照要求进行分检和分流。

3 结论

综上所述，装配是决定产品质量的关键环节，根据自动化装配设备的特点，提出在自动化非标装配设备设计中，从装配工艺、结构布局、等方面进行总体设计，优化和合理的总体设计可以加快非标装配设备的设计进度，保证自动化装配设备系统的可靠性。

参考文献

非标设计自动化篇（3）

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0090-01

随着我国经济的快速发展，工业化程度不断加深，产业的转型升级，提高生产力，是实现经济长期平稳快速增长的有效方式。目前，我国企业的管理模式存在严重的滞后性，与市场、物流等发面脱节，严重制约了企业的发展。应用工业工程技术进行管理，可以提高企业的生产效率和经济效益。工业工程是对人、物料、设备、能源、和信息等所组成的集成系统，进行设计、改善和实施的一门科学。作为工业工程其中的一个研究对象――设备，其满足相应的工程要求的设计，能够有效地分离人与设备的工作，从而让人进行其他带来经济效益的动作，进而提高生产效益。所以说，自动化设备的设计若能与工业工程的思想相结合，就可以减少浪费，提高设备的产出率，进而提高生产力，提高企业竞争力，提高我国的综合经济实力。

1 非标自动化设备介绍

非标自动化设备就是非标准的自动化设备，属于自动化设备的范畴，但其又不像自动化设备那样是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造的设备，而是根据实际的用途和需要，自己进行设计与制造的设备。同时，它具有自动化设备的特点，能够代替人的某些工作，简化人的工作，减轻人的工作强度，从而解放了人的生产力。非标自动化设备的形式多样，能较强的适应生产的各种要求，所以，其应用的行业就较为广泛。其主要应用的行业有汽车制造行业的汽车零部件的生产制造及安装；食品行业、电子电器行业的生产线等领域。

2 非标自动化设备设计与工业工程理论相结合的必要性

从非标自动化设备的运用领域上看，非标自动化设备应用的领域大多集中在生产线上，目前，运用工业工程理论进行生产线管理是现代企业的管理制度。所以，一台符合工业工程思想的非标自动化设备是符合现代企业管理要求的，也是符合企业生产现场所需的，也是提高企业生产能力所必要的。

从非标自动化设备的属性上看，非标自动化设备的制造没有具体的模型参考，也没有相应的规定和生产流程指导生产，更没有相应的行业标准，而是根据所使用的场所、用途进行独立设计的。其设计大多是依靠设计者的经验、技能完成。如果非标自动化设备的设计与工业工程理论相结合，就能排除因设计者的差异，而导致出现实现相同功能而设备的形态以及实现相同功能的方式的不同所带来的不良影响，使非标自动化设备都能满足生产的要求和生产目标。

3 非标自动化设备设计与工业工程理论相结合的方法

非标自动化设备的设计应符合动作经济原则，就是使操作人员的动作轻松而不费力，在工作中，保持快乐的心情同时又能提高工作效率。非标自动化设备设计需要满足减少操作人员使用身体的原则，进而降低工作疲劳度。例如：尽可能的缩减设备长和宽，这可以减少操作人员的移动距离，缩短移动时间；也应考虑设备与设备，设备与工作台，工作台与工作台之间所需进行的产品放取的动作，其垂直面和水平面尽可能地保持在同一高度和同一直线上，这可减少手部的上升下降和前后移动的动作，有效的减少操作人员的工作量，同时也降低了产品碰撞而导致不良的风险。非标自动化设备设计也需要降低作业的难度，使作业快速而简便。例如：作业于难以拿取的密集型小部品时，应考虑设计相应的器具，使部品高低不一，腾出空间进行操作，这可以使操作变得简便会快捷，减少了应拿取产品困难所浪费的时间。

非标自动化设备设计在进行5W1H分析的基础上，可以帮助设计人员发现现有设备的问题、查找原因，并找出改进和解决问题的方法，从而改善和设计。非标自动化设备设计要以结合ECRS原则进行考虑。ECRS原则即取消原则（Eliminate）、合并原则（Combine）、调整顺序原则（Rearrange）和简化原则（Simplicity）。非标自动化设备设计结合ECRS原则，可以使设备的动作更加快捷而高效。取消原则，即取消非标自动化设备的某些动作或通过非标自动化设备减少作业人员的动作。例如，非标自动化设备设计时可以考虑是否能省略产品在设备与设备之间的搬运的动作。合并原则，将设备的某些动作合并在一起同步完成，亦可以将某几台设备合并成一台设备，从而减少生产的流程。调整顺序原则，考虑是否可将设备的动作顺序进行调整，使设备的动作更顺畅，效率更高，降低产出产品的不良率。简化原则，将设备的动作或操作设备的动作进行简化，这是提高设备生产力最为直接而有效的方法。

非标自动化设备设计时，应考虑设备的防呆措施。防呆，即防止因失误的动作而带来的不良影响。非标自动化设备的防呆措施可以有效的降低不良品的产生，有效的避免机器或人身的伤害。例如：操作人员将产品错误的放入治具中，治具的设计应使产品无法正常放入；操作人员出现动作的遗漏，设备能发出声音、光方面的警告，提醒操作人员。非标自动化设备防呆措施的有效实施对于类似的操作失误显得尤为重要。而我认为最为理想的情况是，设备能够自动修正操作和动作等失误，然后继续正常运行误。非标自动化设备的设计需要可靠地保障操作人员的人身安全，这时，我们可以使用安全光栅。当安全光栅被挡住时，证明操作人员的身体有可能进入至设备内部（危险区域），为保证安全，设备的动作应当立即停止，这样，可以有效避免操作人员的人身伤害，降低事故的发生。

4 结语

设备高效，安全的运作，关系到生产线的生产效率，关系到生产产品的良品率，从而关系到所生产产品的成本。所以说，符合工业工程思想的非标自动化设备可以提高生产效率，降低生产成本，有效的为企业获得较高利润提供了可靠的保障，从而使企业拥有较高的竞争力，以面对企业自身的发展需求以及应对市场的激烈竞争。

一台符合工业工程思想的非标自动化设备是满足操作人员的需要，也是满足企业的发展需要，更是满足社会需要的。其可以减轻操作人员的工作强度，使操作人员舒适快乐的工作，同时也能使企业用最经济、最安全的方式生产出客户满意、市场需求的产品，更能使我国的企业蓬勃发展，进而发展我国的基础工业体系。

参考文献

[1] 陈建龙.生产现场优化管理[M].上海：复旦大学出版社，2010.

非标设计自动化篇（4）

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0011-01

前言

由于我国非标设备设计制造水平与世界大型企业之间的巨大差距，研究适合非标设备技术的更新非常必要。通过统计数据，分析非标设备设计制造动态和发展，同时确定本文的目的和内容。通过非标设备设计流程和结构方案的总结，指出在非标设备设计中机械设计师的过程要有意识组织建立“标准图书馆”，继续丰富“标准图书馆”，加强各类非标设备公司自身的核心竞争力。

1.非标设备设计制造现状

1.1 非标设备设计生产特点

非标设备在制造业中占据重要地位。非标设备一般为单件式生产，没有原型设计，极少批量生产，大部分的非设备是根据企业生产的实际情况进行定制的，这将导致非标设备只能适应对应企业，但不能适应其他企业。非标设备从设计方案、双方确定方案、签订合同、生产设计、零件加工等过程往往需要比较长时间，而且因为非标设备不是批量生产，对于中小型非标制造企业来说，签订订单需要较长时间，这期间产生的管理成本会给企业带来负担。非标设备厂商投入生产时对人员和设备的要求比较高，一个高效的设计开发和组装调试团队可以大大缩小设的设计到交付周期，反之，一个低效甚至由初学者组成的团队由于经验的缺乏，往往会使设备周期延长甚至导致项目失败无法收回货款。非标设备厂商缺乏新发明，目前，很多非标设计人员专业知识停留在固有层面少有创新性，运动机构由原来纯机械组成发展至机电气液各种方式相互配合，设备动作构成变得越来越简单，方便都搭配也扼杀了很多设计人员的灵感及创意。

1.2 非标设备设计的标准体系不明确

一般来说，非标设备的设计没有一个固定的标准，不同的设备使使用者对设备有不同的要求，这就需要设计者掌握相关标准如工艺、测试、环境、安全等等，设计前列出所需的各项标准，这样方能确保设计的正确性。一些规模较大都非标设备制造企业会制定企业自有标准，包括机构设计准则，零件加工准则，零件选用准则，电气准则，甚至有对应不同加工工艺都标准机械机构或者模块，得益于这些标准企业的非标设备由研发到交付都周期大大短于没有相关标准的企业，因而有利于企业进一步发展，但这些标准因为企业保护自身利益或知识产权考虑，往往只限于企业内部使用，没有进行行业内部推广，而且各个企业对应的标准也不尽相同，因而制约了非标行业的扩大发展，中小型非标企业多处于一个设计者一个风格，无统一设计理念都阶段，加上行业内人员流动快，中小型非标企业基本不会形成标准体系，因而造成行业发展逐渐两极分化。

1.3 非标设备设计制的成果和效益无法保证

非标设备设计制造的效果是指对实际使用中的非标设备的技术性能、生产率和可靠性的综合评价。效益是指非标设备作为商品的经济价值和使用非标设备获得的经济利益。中国早期的非标设计师基本上都是基于设计任务书的设计。虽然设计任务书只强调技术性能指标，但制造成本、效益和其他要求通常没有提及。因此，是否采用一些先进的技术或技术指标的先进性是对非标设备进行评估重要标准，然而设备是否符合实际生产，是否实现自身的实际效果，是否被市场接受往往被忽视了。在这种情况下，使一些非标设计师逐渐形成对先进技术的盲目追求，忽略了概念的效果和效益。在当前市场经济条件下，注重设计的效果和效益比片面追求自动化、电子化等先进技术更为重要。

2.非标设备设计制造的优化创新

2.1 提高非标设备设计可靠性

设计时需要仔细分析研究非标设备的设计方案，选择生产性能稳定、生产效率高，维护方便、安全系数较高的方案，选择非标设备的标准零件时，尽可能的选择成品零件，这样既可以降低相关管理成本、生产成本又能减少原材料的消耗，零部件的成品件，一般在进入市场之前反复进行实践和测试，相比于只经过一次设计、制造的非标准零部件具有更高的可靠性。 在非标零件的初始设计中，或多或少在设计上会有缺陷，这些缺陷往往是因为经济和时间限制而不及时改进，设备在使用这些有缺陷的非标零部件工作时会降低其可靠性[2]。设计运动部件时中应尽量选取可靠成熟的。在多收集一些大公司的产品样品，可以留作设计参考；设计中重要部分涉及创新机构设计时应先进行充分的图面论证，必要时可制造小批样机进行验证，以便检验实际设计效果。

2.2 增强非标设备的设计制造效率

在非标设备制造过程中，经常遇到一些技术或管理思路上的问题，业务部门需要根据实际情况采取一些有效的策略，设计部门要不断提升自身设计水平，把握设计大方向，避免设计失误，以便于在激烈的市场竞争中立于不败之地。设计考虑要保证非标设备设计的顺利开展，使设计工作按照严格的设计程序，不断完善非标设备的技术设计和施工图纸，对设计中的符号、名称、格式，进行仔细审查，使非标设备符合国家相应标准。设计与加工密切联系，设计时必须充分考虑加工过程，这有助于简化制造过程中的操作和质量保证还能提高效率，削减开支，设计人员和执行人员应事先进行交流，使其意识到新产品结构、性能、装配技术等技术难点。

2.3 提高非标设备成品的检验标准

在设计通过审查之后，方可以进行设计工作，通过不同设计团队对不同部分进行设计的方式，加强各个设计团队间的配合，所以设计团队首先需要设计选择和组合工作，然后完成设计，包括整体设计，主机和生产线的主要参数，配套主要设备，机电气体的主要成分和参数，主要控制方法。设计者根据上述数据开展设计工作，并制定企业内部的生产标准。在整体设计阶段设计团队可以进行零部件设计工作，企业内部确定业务零件，零部件的标准，设计手册标准和业务常用设计在公差，精度和材料选择等方面的标准，在这个阶段需要设计部件图，零件图，主电路图，控制电路图，零件清单，标准化列表，力学和热力学计算等，用于后期零件选择的基A。根据这些使用适当的动力结构，变速箱，控制单元和液压单元，单位等，在上述设备及零件都确定好后再进行设备的独立制造测试工作。

3.结语

目前，中国的局部地方正是在产业结构升级的关键时期，面对机遇和挑战，减少中国工业项目建设投资，是中国工业企业提高经济效益和增强竞争力的重要的径之一。这对各类非标设备企业有很大的挑战，需要公司一方面拥有自己的核心竞争力，抓住这个历史机遇，努力建立自己的核心技术体系和价值导向，不断吸引外资进入设备制造业的设计理念和技术，在不断创新的基础上，形成自己的特点和市场竞争力； 另一方面，抓住外商投资企业降低成本和学生国内生产数据，包括固定资产的真实形式--生产设备。加强非标设备设计创造，减少建设项目投资，需要各部门共同努力。

非标设计自动化篇（5）

中图分类号： U412.35 文献标识码： A 文章编号：

一、原有道路存在的问题

原有的道路设计的通行能力经过数年的运行，交通量迅速增长，以现的交通量，该道路满足不了，常堵车。行人、机动车及非机动车非常混乱。具体存在以下问题：

（1）缺乏对整体道路环境及交通特性的分析，没有做到优化设计。

（2）对非机动车流，过街行人，老弱病残等弱势群体缺乏考虑。

（3）交叉口管理措施不到位，不能充分发挥交叉口潜力。

（4）非机动车、行人和机动车相互干扰严重，很多非机动车、行人并未按照交通规则前行，无视标志标线，在机动车之间“见缝插针”，随意穿行，不仅自身得不到保障，还对机动车辆正常行驶造成严重的干扰，造成一片混乱。因此做好交叉口的规划和设计很重要。本文就A路与B路交叉口进行论证分析。

A路与B路交叉口原有现状见图1。

A路与B路交叉口原有现状图

二、交叉口改造方案

从调查情况看，B路与C路为城市主干道，A路与D路为城市次干道。由于历史遗留形成不规则交叉口，本次交叉通改善设计的主要内容有以下几方面。

（1）平交口立面设计

平交口立面设计是平交口设计的一个很重要的部分。立面设计主要足依据纵断面，道路横坡进行设计；设计时要使平交口路面等高线圆滑，没有菱角；各右转车道还应考虑车道横坡方向及大小。如被交路是旧路，立面设计时标高与横坡应与旧路接顺。如旧路设有超高，交叉口应在相接处渐变至同一方向大小的超高。设计时还应考虑整个交叉口的排水，排水不畅，形成积水的交叉口是失败的设计，因此排水设计对交叉口非常重要。排水设计时应考虑排水的方向、坡度及收水口位置，一般交叉口路面水应向四个转角方向汇聚，收水口设置在水汇聚的位置。

（2）交叉口进口车道设计

适当增加交叉口进口车道数，路缘半径，设置交通导流岛，保持交通流畅。

A路由双向2车道拓宽为5车道，人行道与非机动车道在同一平面上，在A路与C路交叉处拆除原有建筑物，增加交叉口转角的缘石半径，通过设计三角形导流岛，实施交通导流线，分隔机动车与非机动车。由此，D路与C路交叉处也设置 1 处导流导，分隔由A路、B路行驶到C路上的非机动车。

（3）平面交叉口渠化设计要点

①进口道适当拓宽，与路段通行能力像匹配

进口道展宽长度 La(见图 2)应由展宽渐变段长度Ld与展宽段长度 Ls组成。主干路最小长度应不小于50―70m,次干路最小长度应不小于 40―50m。理论上讲，两条等级相同的道路相交，车辆通过交叉口的有效时间一般仅相当于路段通行时间的一半左右，依据交叉口的交通需求特性进行交叉口的进、出口道数设计与相连接道路的通行能力相匹配。

图2进口道规划展长度示意

②改造后的交通信号设置及配时说明

a.交通信号设置

在交叉口合理设置交通信号系统。根据道路断面形式及交叉口形状，在A路与B路交叉口东口设置两组信号灯：一组直行箭头灯和一组左转箭头灯；西口设置三组信号灯：一组直行箭头灯和一组左转箭头灯；南口设置两组信号灯：一组直行箭头灯和一组左转箭头灯；北口设置三组信号灯：一组直行箭头灯和一组左转箭头灯；在人行横道线位置设置 8 套人行横道灯。

b.交通信号配时说明

经交通流量调查，C路、B路交通流量约占 60%，A路、D路交通流量约占 40%，此时设置合理的红绿灯相位，尽量避免行人等待时间过长而选择在较小的空隙通过冲突点。对交叉口进行了合理的配时说明。

晚峰时段：24 点至7点，22点至24点。相位周期：75s。相位走向：东西通行（40 s），南北通行（35s），见图3、图4。

图 3 东西通行，南北行人图4南北通行，东西行人

高峰时间：7点至8:30点，17点至19:30点。

相位周期：118s。

相位走向：东西左右（20 s），东西通行（8 s），东西直右（55 s），南北通行（35 s）。

平峰时间：8:30 至 17 点，19:30 至 22 点。

相位周期：98 s。

相位走向：东西左右（15 s），东西通行（8 s），东西直右（45 s），南北通行（30 s），见图5~图8。

图5东西左右转图6东西通行，南北行人

图7东西直右图8 南北通行，东西行人

（4）交叉口视距满足要求

交叉口转角部位红线应规划成切角斜线或圆曲线，并必须满足安全停车视距的交叉口视距三角形界限的要求。视距三角形界限内，不得规划布设任何高出道路平面标高1.0 m、且影响驾驶员视线的物体。

（5）交叉口自行车道合理设计

合理组织自行车在交叉口的交通组织是交叉口渠化的重要内容，本次设计采用斑马线铺设车道，引导自行车通过交叉口，特别是自行车左转问题是解决交叉口自行车交通过街最为头痛的问题。本次设计，是左转自行车同左转机动车同相位，两次过街，在交叉口设置左转自行车等待区导流岛，在直行绿灯时自行车驶入导流岛，等到左转绿灯时通过交叉口。

（6）重视交叉口的景观设计

合理设置交叉口绿化，功能与景观并重是城市交叉口景观设计的重要节点，因此从美学上对交叉口设计提出了更高的要求。除了合理的交通设计、增强交通流的连续性，以及使较少机动车在交叉口延误外，道路绿化、线性等景观设计也是交叉口设计的重要部分。另外，道路绿化能够起到交通管制和诱导交通的作用，导流岛里不宜种植高大的遮挡交通视线的植物，宜种植低矮的灌木。

（7）交通标志标线

在交叉口合理设置交通标线和标志。在A路与B路交叉口，标线设置有道路中心线、车行道分界线、车行道边缘线、人行横道线、停止线、导向箭头、非机动车标线、导向车道线，合理渠化，分流机动车、非机动车和行人的行进路线，促进交通安全管理；标志设置有交叉口标志、分道标志，禁止调头、禁止停车标志、机动车道标志、非机动车车道标志、限速（50km/h）标志。

改造后的A路与B路交叉口见图 9。

图9改造后的A路与B路交叉口图

三、道路交叉口规划设计的发展趋势

首先应注重精细化，高效化，重视现有交叉口的改 造挖潜。其次重视交叉口的管理措施、优化设计，充分考虑非机动车流对交叉口的影响。重视行人过街，老弱病残等弱势群体，还要考虑节约占地，利于环保，与城市环境相适应。目前道路交叉口基本采用的是时空分离法，随着城市快速发展，越来越多的车流量继续增加，将采取壶把式交叉口设计、远引路段掉头左转等设计法（见图10）。

图10交叉口设计方法示意

非标设计自动化篇（6）

引言

在非标自动化设备研发工作中，通过关键链技术的有效运用，在项目整体管理工作效果上非常明显。通过关键链技术的合理运用，实现了对项目开发资源的合理配置与使用，有效控制了项目开展的时间、工艺流程等各方面质量，最大限度缩短了非标自动化项目的研发周期，提高了项目研发工作效率，实现了项目单位良好的经济效益和社会效益。

1对于研发项目进度掌控运用关键链技术的必要性

（1）妥善控制研发项目的整体进度。关键链技术本身是基于网络分析的视角，可以达到控制整个项目过程的目的。同时，通过实现研发项目的集成监控方法，可以灵活调整研发项目的当前进度，关键是有序调整当前的项目进度。因此，从控制项目进度的角度来看，关键链技术可以通过估计持续活动时间来构建研发进度模型，同时，它还考虑了一些具有很强不确定性的特殊项目过程，并准确计算出一些关键路径。通过设置必要的时间缓冲，我们应该能够全面地控制研发进度，避免一些不确定因素造成相应的项目影响。

（2）运用项目网络图来简化进度掌控的过程。该项目组网方案构成了关键技术的核心和核心意义，因为项目概况允许对工程进度进行全面控制，同时旨在简化研发过程。当选择一种用于灵活控制过程的关键排放方法时，必须根据TOC约束程序的基本原则，将重点放在其中许多未确定的项目过程对象上。在此基础上，可以通过关键路径充分计算对某些特殊作业的工程进度影响。通常，研发项目的现有资源有限，因此需要灵活掌握关键环节，最终对项目过程进行全面控制。

2非标自动化设备研发项目进度管理中存在的问题分析

（1）项目进度计划的科学合理性不足。非标自动化设备在研发工作中涉及的工作层面相对较高，其中相关研发工作人员必须要保证整个项目的研發力度，同时对项目计划进行有效编制。但是现阶段，很多工作单位在整个项目进度管理工作中，工作人员单纯凭借自身工作经验进行操控。整个项目进度管理工作表现出过于简单化和随意性，造成非标自动化设备的研发工作项目存在诸多缺陷，整体科学性明显不足。没有有效考虑相关工作人员的工作能力以及综合素养，对整个非标自动化设备的研发工作进度形成严重制约。

（2）缺乏对不确定性因素的防治对策。在非标准自动化设备研发工作中，相关工作人员需要对整个项目实施进度进行有效管理，项目施工人员必须要充分考虑项目实施过程中存在的问题，其中包含自然灾害、设备故障以及供应厂商变动等相关影响因素。在项目开展过程中，也可能会对出现的“墨菲定律”或“学生综合征”，缺少科学合理分析，造成整个非标自动化项目的开展进度出现落后，无法保证整个研发工作项目的顺利开展[2]。

3非标自动化设备研发项目进度管理中的关键链技术应用分析

（1）关键链技术的应用优势。关键链技术考虑并分析了非标自动化设备开发项目进度管理中的影响因素，包括引入约束理论（TOC），优化项目资源配置和协调，避免因资源制约或冲突而造成项目延误的风险，利用缓冲机制、监测机制避免项目进度管理失控。同时，关键技术（CCPM）允许从系统的角度分析和思考问题，有效把握非标自动化设备开发项目的关键和制约方面，合理运用分布机会知识，避免人为因素对项目的影响和影响，大大提高非标自动化设备开发项目的效率。

（2）全面优化资源管理。非标自动化设备开发项目的最优项目控制主要取决于能否全面优化项目资源。在此基础上，必须更加注重实时资源节约，建立必要的资源缓冲区作为保障，实现资源妥善管理的基本目标。另一方面，缺乏适当的项目管理可能对以后的更新项目产生不利影响。在资源管理中，应准确跟踪链的主体部分，以便全面控制项目进度。

（3）掌控实时性的研发项目进度。从研发项目实施的角度来看，项目实施在整个过程中面临着一个急性、未定义的要素。在许多情况下，这些不确定性也相对较高。因此，项目进度监控措施应能够贯穿整个项目，确保项目进度控制措施实时达到目标。在实践中，阶段研发项目的实际进度应以进度图的形式表示，以消耗缓冲区的百分比。

（4）非标自动化设备研发项目进度的关键链（CCPM）项目应用。非标自动化设备研发项目关键链技术秉持“项目必须遵守整体优化而非局部优化”的理念，不仅考虑时间约束，而且还优化考虑所受到的资源约束，并根据分配资源方式的变化而发生改变，并使节省的项目时间作为项目缓冲存储于项目之中，根据工序的重要性合理分资源，使关键工序优先于非关键工序获得并使用资源，并对项目资源进行有效监控，有效保证项目进度的持续性、有序性和针对性[3]。

4结束语

关键链技术的本质内涵就在于有序结合整个项目内部的各个关键环节，确保从上述环节入手来监控整体性的项目进度，最终确保达到精确掌控当前项目进度的目的。对于研发项目而言，其通常来讲都会牵涉很多的复杂操作步骤与操作流程，此种现状在客观上体现了项目进度掌控的必要性[1]。因此在实践中，如果要做到全方位的掌控研发项目进度，那么需要依赖于关键链技术作为支撑与保障，如此才能够更好适应多进度的研发项目开展。

参考文献

[1] 周伟.非标自动化设备的项目变更管理路径探究[J].科技经济导刊，2019，27（28）：229.

非标设计自动化篇（7）

何谓标准化？标准化的定义是：为了在一定范围内获得最佳秩序，对现实问题或潜在问题制定共同使用和重复使用的条款的活动[1]。本文所指的标准化是比较宽泛的定义，它包括了通用化、系列化、模块化等标准化的不同形式。

非标设计：不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格进行的机械设计工作，而是根据用途需要，设计制造某一特定用途的机器设备。

非标设计和标准化貌似是矛盾的，但是随着企业在某些领域非标设计经验的积累，会有很多非标设备的机械原理、机械结构等方面存在共性，这就为标准化提供了广阔空间，在非标设计中标准化还是大有可为的。

1.标准化在非标设计中的重要意义

1.1缩短供货期

随着市场竞争的加剧，客户为了抢占市场，对供货期的要求越来越严格。标准化是提高效率的有效途径，也是企业满足客户需求的必然选择。设计时我们都有这种体会，选用国标的零部件比我们自己设计要节省很多时间，选用企业自己的标准化的零部件道理也是一样的。因为标准化的零部件已经是公司内部成熟的产品，所以也节省了后续的工艺、加工和装配的时间。

1.2提高产品质量

标准化的零部件一般都有很高的可靠性，因为它是经过严格审查和实践检验的成熟的产品，设计员采用标准化的零部件要比自己设计可靠许多。而且标准化的零部件在工艺、加工和装配环节的质量也有优势。

1.3充分利用和继承已有的技术成果

企业发展的过程中积累的非标设计经验是企业宝贵的财富，标准化是对这些宝贵经验的继承和发扬。

1.4节省客户维护、保养费用

标准化可以提高产品的互换性。如果为客户提供的生产线上很多设备都含有某种易损的通用的零件或者部件，那么客户不需要每一台设备都要备件，这样就节省了维护、保养费用。通用化的程度越高，那么效果也越明显。

2.非标设计中标准化的途径

2.1零部件标准化

出现频率比较高的零部件，经设计员提出，并经过标准化审查，可以把它作为企业的通用零部件。如果有很多类似的零部件，出现的频率很高，可以考虑将这些零部件系列化，以方便设计员选用。

2.2零部件的借用

企业经过一段时间积累，会有很多类似设备，他们的机械原理和机械结构相似。所以设计员会根据以前类似的设备来设计，可能会发现以前的设备有很多零部件可以完全借用。这其实也算是一种标准化，也可以为设计员、工艺员节省很多时间。但是这要求企业做好图纸的管理工作，要保证出厂设备图纸的准确性，以免借用时出现差错。

2.3尽量采用外购件

外购件也是标准化的产品，大量采用外购件能够缩短设计时间，提高设计质量。有人可能会提出来，有些零部件本企业自己可以做，为什么要外购呢？首先，由于供应商的产品产量大、质量可靠，在成本上具有优势。本企业如果自己生产加工，算上设计、加工等环节的费用，比外购成本可能还要高。其次，外购件可以节省本企业设计、加工等环节的资源，充分保障设备的交货期。当然，这是对交货期要求短的企业而言，如果对交货期要求不高的企业，那企业可以根据自身情况决定是不是采用外购件。

2.4设计文件标准化

设计员在设计制图时，除了要遵循相关的国家标准外，还要严格按照企业自身的设计规范去执行。例如一些典型设备的设计要点、注意事项以及图纸、图幅的要求等等，都要有标准的设计文件，对设计人员给予指导，也是对设计人员的约束。

3.全员参与标准化

3.1全员参与标准化

我想每位设计人员都在日常的设计中感受到了标准化的好处，他们也是体会最深，感想最多的。所以每位设计员都可以根据日常工作的体会，提出标准化的想法。例如，他觉得某些零部件很常用，可以提出把这些零部件标准化；或者某些设备很典型，需要做一个指导性标准文件。设计员提出之后，标准化的负责人觉得可行，就可以让提出者或者其他人来具体设计、绘制图纸或者编写文件。

3.2标准化审查小组

设计员设计、绘制好的标准化零部件或者编写好的标准文件一定要经过标准化审查小组审查，审查小组应由经验丰富的老设计员组成，经过他们审查之后才可以投入使用。这样才能保证标准化的质量。

3.3充分重视标准化工作

标准化的重要意义前面已经谈过了，它对企业的重要性不言而喻，所以企业从上到下要充分认识标准化的重要性，才能把标准化的工作做好。对于参与提出和参与标准化的设计员要给予一定的奖励，这非常有利于激发每位设计员的标准化热情。

4.结语

事实证明，做好标准化工作，有利于设计工作的开展，能充分利用和继承已有的技术成果，有利于产品的开发，有利于国外先进技术的引进、吸收、消化工作[2]。由于标准化在提高效率和质量方面的作用，所以企业的成本降低了，增加了企业的竞争力。因此，做好标准化工作对非标设计企业非常必要，是企业保持竞争力的必然选择。可能开始时搞这些标准化费了一些时间和人力，但是从长远来看，它会带来长久持续的效益，这个价值是难以估量的。

参考文献：

非标设计自动化篇（8）

数学作为一门研究现实世界中的数量关系和空间形式的科学，在很大程度上决定了一个时代的特征和思想观念。在欧氏几何的主导下，古希腊强调严密推理，具有极端理性化的哲学以及理想化的造型艺术。同样在非欧几何逐步被应用的当代社会，非理性思想以及日趋复杂的形态呈现在一切的造型艺术中。在这种空间几何中，空间的每一点的“曲率”能改变其几何性质，非欧几何中的直线是一个环形曲线，而线段则是这一环形曲线的一个部分。由于非欧几何中这种对直线、线段等几何概念的变化，带来了不同于欧氏几何的图形形态，埃舍尔的绘画作品就是非欧空间的一种体现。当代复杂性标志中所体现的非欧空间主要是指一种类似于曲面空间的空间形态在标志造型中的运用。这类标志以呈现流动的曲线为特征，以此取代欧式空间的直线在图形中的表达。因此，这类标志在造型上具有十分复杂的空间结构。

（二）视觉空间中标志形态的复杂性呈现

在欧氏几何中，空间是平直的，没有任何弯曲，其空间中的形态体现出抽象、理性、明晰、简洁、理想的数理关系，然而这只是空间存在的部分状态，与人们在现实生活中的视觉经验不符。人们视觉空间的几何学并不是“平直”的欧氏平面，而是有着变化曲率的空间。埃舍尔的绘画也为我们提供了一种非欧空间的视觉经验，也就是说，相对于欧氏几何而言，非欧几何是一种能够满足我们视觉经验要求，与我们的视觉相一致的视觉几何。因此，在我们的视觉空间中，能够呈现非欧空间的变化曲率的复杂性标志更能满足人们的视觉要求，这样的标志也必然成为当代标志设计的一个发展方向。计算机技术的应用为满足视觉空间复杂性的标志设计提供了快捷、有效的手段，这与后工业社会的信息文明相适应，也是当今文化差异化、复杂化、多元化的一种体现。Projeto2012标志就是与平直的欧式几何相对的，它与欧氏几何中表现一维、二维的标志相比，更能满足人们的视觉经验需求。这类标志大多借助数字技术操作完成，迎合了信息社会的发展进程。

二、非欧几何影响下的标志造型方法拓展

在非欧几何概念下，一个主要的图形生成方法就是拓扑几何的生形方法。将这一方法的原理与标志设计相结合，就可以实现人们在视觉空间中对复杂性标志的视觉要求，同时也可以拓展标志的造型方法。拓扑几何是研究连续变形下几何形体属性的数学分支。两个图形，如果其中一个不切割并且不增减，通过弯曲或伸展其表面就能得到另一个图形，那么这两个图形就叫拓扑等价。拓扑生形的特征就是将形式的变化和演化看成一个连续的过程而不是孤立的元素，拓扑表面必须是连续的点，扭曲前后不会突变和分离，它有别于可添加、可脱离和解构的结构。克莱茵瓶和莫比乌斯环都是拓扑生形的典型代表，拓扑生形体现出连续变化图形的塑性运动中的无限可能性，这同时也拓展了标志造型的空间，拓扑生形与数字技术的组合将当代标志设计带入复杂性的崭新视野，它在当代标志设计上的应用主要表现为折叠构形、纽结构形、流形建构、分形构形这几个命题。

（一）折叠构形

山峦的起伏变化、波光粼粼的水面都是自然界事物所呈现的折叠状态。折叠在当代标志设计中的运用，主要体现为基于数字技术的标志构形组织策略。折叠呈现柔性的形式特征，具有非标形式和拓扑几何的生形特点，强调标志构形时曲线的流动与连续性，并在形体重复与差异的变化中建立与空间的关联，体现时间的特征，形成标志不定形的三维表面。

（二）纽结构形

纽结构形的标志设计方法来源于拓扑学的一个特殊理论，即“纽结理论”。纽结构形主要针对三维空间而言，因此基于这种形式的标志设计主要体现为立体造型的形式特征。“纽结”从形象上理解就是打结的绳子，纽结理论顾名思义就是对纽结的数学研究。用系统的、数学的方法证明绳子是否纽结并且这些纽结有何不同，就是纽结理论。数学及拓扑学对纽结的研究如五种常见的纽结，为标志设计提供了大量的造型方法，尤其是数字技术的应用，又使这种方法在标志设计中的应用得到了最大化的延伸。

（三）流形建构

“流形”（manifolds）是20世纪50年代以来，拓扑学发展的一个中心命题，是曲面概念在任一维下的推广。最简单的流形是一维和二维流形，一维流形是曲线，二维流形是曲面，三维以上的流形称为多维形体。例如一个超立方体即立方体的四维类似物的投影图，它是将一个四维形体通过三维空间的投影来描述，然后再将其变为二维平面的投影得到的。埃舍尔作品中对空间的奇异处理就是利用这种技巧实现的。而将流形的维度推广至N维时，我们就会得到非常复杂的高维曲面流形，这种流形的建构过程，无疑拓展了标志设计的空间，加上与计算机技术的融合，将会出现超出人为想象和控制的更为复杂的标志形象。

（四）分形构形

分形构形的复杂性标志设计方法来源于非欧几何下面的一个分形概念。自然界中的云朵、雪花、蕨类植物、海岸线等都是分形结构的例子。分形分为三个要素：形式、机会与尺度，其核心概念是自相似概念，即超越比例的对称性与相似性，分形形式在放大缩小时都能保持相似性。标志图形运用分形概念，通过简单的几何要素的反复排列变换，可以表达出复杂、动态的视觉效果。这种分形的手法依托于计算机的辅助设计表现复杂的形体，在当今的标志设计中被广泛应用。如，2011西安世界园艺博览会标志的设计过程就充分展现了标志分形构形的设计方法，将自然界花朵的形态通过分形的手法得以抽象的表达。分形手法在标志设计中的运用丰富了复杂性标志的表现形式，延伸了人们对自然生物形态的理解。

非标设计自动化篇（9）

多目标最优化是门研究多目标最优化问题的重要学科，它的研究对象是多数值目标函数，目的是为了实现在固定区域内实现最优函数值。多目标最优化问题由V.Pareto在1896年首次提出；在1951年，Koopmans在分析上产与分配效率时引入有效解，进一步推动了多目标最优化的发展；20世纪60年代起，人们开始广泛关注多目标最优化问题，并设计了多种多目标最优化问题解决方案。

一、多目标优化方法的种类

优化设计可以提高工程设计的整体水平，因此备受设计人员的喜爱。优化的目的不同，采用的优化方法也有所不同。

（一）评价函数法。评价函数法应用简单，只需建立评价函数就能用单目标优化取代多目标优化问题。根据评价函数法的形式对它进行分类，能分为多种类型：P模理想点法、线性加权法以及最短距离法等。这些评价方法具有不同的形式，但却具有相似的原理。

（二）逐步宽容约束法。评价函数法虽然应用简单，但却很难在现实环境中构造。要使复杂的多目标优化问题转变成简单的单目标优化问题，还可以采用逐步宽容约束法。这种方法是选取多目标中的一个目标，通过限定其他目标的选值范围，构成一个单目标优化问题。在使用时不断改变其他目标的取值，记录函数值的变化情况，最后选出最优函数值。

（三）目标规划模型。目标规划模型的原理是：分别计算每个目标的最优函数值，计算各目标最优点与计算设计点的正负偏差和，通过偏差和确定优化工程设计的最佳方案。

（四）多目标遗传算法。遗传算法发展较迅速，它主要应用于含有多变量、多参数和多目标的数值求解。多目标遗传算法以遗传算法为基础，经过多年发展，已经出现了NCGA、NPGA、SPGA等多种形式。其中，NCGA方法在传统遗传算法的基础上优化了加速收敛过程。

（五）多目标模糊优化算法。多目标模糊优化算法应用广泛，它通过对设计特征进行详细分析，划分优化涉及的可行域，给设计人员提供优化空间。这种方法充分考虑了工程设计中的模糊因素，算法的核心就是模糊的设计变量、模糊的约束条件、模糊的目标函数。

二、多目标优化方法的特征及决策方法

优化工程设计，是为了提高设计的整体性能，不可能保证每个设计目标都能得到最好的实现。例如，在优化过程中，一个设计目标达到最佳函数值，但其他的设计目标却处于较差的状态。优化目标之间存在的矛盾关系，给优化方案的评判带来一定困扰；不同设计目标有不同的度量标准，难以比较各自的优化效果；不同设计人员对优化方向的定位不同。因此，针对多目标的优化进度不同，引入了非劣解理论。

非劣解，是指采用不同的优化方案得到的解的集合。每个解都有自己的优化方向，不能仅通过数据进行比较。多目标优化的最优解其实是不存在的。设计人员根据个人意愿，在非劣解中选择优化方法的过程就是多目标决策。

（一）二元相对比较法。首先，以各分目标对非劣解集合满意度为参考依据，建立矩阵；然后，使用 截矩阵概念，选择综合满意度最高的非劣解。

（二）模糊关联度。模糊关联度是对理想解与非劣解接近程度的反映，通过对非劣解相对理想解的隶属度进行计算，解决物理量纲影响问题。非劣解一般情况下都是在理想解周围对称分布，所以可以选用具有对称分布特征的隶属函数，计算非劣解与理想解关联度的值，关联度值最大的非劣解就是最优非劣解。

三、实例分析多目标模糊优化设计

首先，根据约束的模糊性，建立多目标模糊优化模型；然后，使用 最优水平截集法，转化模糊约束的规定区间为普通集合；再然后，计算优化函数在普通集合范围内的最大值与最小值；构造子目标函数的模糊目标集；以字母表的相对重要性未依据，判断多目标模糊优化的最优解。

四、分析不同优化方法的优化特点与效果

线性加权法：通过改变优化目标的权系数，得到相应的非劣解。然后根据非劣解计算得到Pareto的前沿。

逐步宽容约束法：首先处理优化目标，将它转化成约束条件，进而简化优化问题。然后通过渐次放宽目标约束条件手段，计算得到Pareto的前沿。在本方法使用中，应合理选择优化目标范围作为约束条件。

P模理想点法：使用不同的P值进行计算，分析计算结果可知，P值对优化结果影响较小，试验后取得的优化结果很相似。极大模理想点法与P模理想点法具有相同的优化目标系数1，计算取得的非劣解在线性加权法（0.5，0.5）范围内。

目标点法：参考点的选择很重要，能对优化结果产生直接影响。选取参考点，首要考虑的就是Pareto前沿，参考点位置离Pareto前沿越近，优化结果和Pareto前沿越相符。但是这种方法对设计者的要求较高，设计者不仅需要有丰富的知识储备和设计经验，还要对工程有全面了解。在初期设计中，设计者缺乏对工程项目问题的具体分析，不适宜使用这种方法。

NCGA方法：该方法在取得Pareto前沿的同时，还能计算可行域范围的可行解，对工程设计有很大的促进作用。

非标设计自动化篇（10）

船舶舾装件大多数都已经标准化，一般的专业化船舶生产设计软件都已经建立了舾装标准件的通用数据库。但大量的非标准舾装件的设计在目前仍然靠设计人员手工用AutoCAD绘图的方式，效率不高。另外非标准舾装件由于其尺寸和形状往往根据周边结构和设备进行变化，还需要与船舶实际的布置相一致，往往要进行多次修改。一旦需要修改，便需要设计人员一个个零件地进行创建、复制或移动，具体操作过程重复单调，费时费力，使得设计过程繁琐冗长，这严重影响了产品的开发效率。

船舶非标准舾装件实现参数化设计的基础

通过对非标准舾装件特点的研究，我们可以发现非标准舾装件虽然种类较多，类型各异，但绝大多数的尺寸和结构形式则基本一致，不会有太大的变化，便于进行参数化设计。参数化设计还能够使设计人员在设计的同时实现参数化建立数据库，极大的方便后续设计工作。因此，对非标准舾装件采用参数化设计技术可缩短设计周期，提高设计效率，改善绘图质量。

在船舶非标准舾装件参数化设计中，首先必须建立参数化模型。参数化模型有多种，如几何参数模型、力学参数模型等等，本方案只建立了几何参数模型。在船舶非标准舾装件参数化设计中，同类零件往往只是尺寸不同而结构相同，映射到几何模型中，就是几何信息不同而拓扑信息相同。因此，参数化模型要体现属具的拓扑结构，从而保证设计过程中几何拓扑关系的一致。

在对舾装件的形状拓扑关系进行分析的基础上，在AutoCAD 中用VB语言建立了各零件的标准参数模块，然后通过修改参数，调用各模块完成尺寸修改，设计出各类不同零件，并将其插入到船舶图纸中，用程序实现自动生成布置图。

非标准舾装件参数化设计与数据库建设

1、系统模块结构图

图1

本系统是在Visual Basic集成开发环境中，对AutoCAD进行二次开发，并结合Access数据库技术，从而建立的一个与AutoCAD系统集成的非标准舾装件参数化CAD设计程序。

根据本系统的体系结构图，按功能模块划分，本系统由四大部分构成：通过VB开发的用户界面模块；实现参数化的AutoCAD应用程序模块；利用VB建立的AutoCAD部件数据库模块；设计参数数据库模块。各模块相互关联，相互调用。系统模块结构图如图。各模块的基本功能如下：

参数数据库模块：数据库主要存放的是控制零件大小等几何设计参数值，以及零件名称、编号等非几何参数。其功能是管理汇总需要使用的的船舶非标准舾装件参数数据。

AutoCAD应用程序模块：该模块是参数化系统的图形显示模块，它直接反应参数化设计的结果。

VB用户界面模块：它是用户与参数化设计系统进行人机交互的窗口，由若干菜单和对话框组成，该模块利用VB语言强有力的开发能力以及数据库访问手段，把AutoCAD应用程序、参数数据库以及属具参数化模型库有机地结合起来，支持着程序的正常、稳定运行。

舾装件实体库模块：该模块功能是提供可以参数化驱动的船舶舾装件实体块模块。按照标准对各零件建立一系列的模型块，只要用户按照标准输入零件名称及其控制参数，就可以得到相应的零件实体模型。

本程序以基于尺寸的参数化设计为基础，总体开发思路如下：采用二维模型与程序控制相结合的方式，首先在AutoCAD中用交互方式创建二维原始模型，并建立一组能控制二维模型形状和几何关系的设计参数。然后在Access数据库中建立相应的数据表。最后用VB开发工具编写程序接口程序，并利用ADO数据库接口技术使该模型样板与其设计参数数据库相关联，同时利用VB设计友好的用户交互界面。参数化程序通过对模型的设计参数编程，来实现设计参数的读取以及二维模型的再生。

2、参数数据库表的创建

非标准化舾装件设计参数数据库是整个程序的重要基础之一，它存储着部件的各种参数，部件生成时的数据、调用部件图形库所需数据以及AutoCAD中驱动设计参数的尺寸都必须从该数据库中获得。

采用Access2003搭建整个部件参数数据库，包括其中各张表的建立、各张表属性的设定、各张表之间关系的设定。

数据库是由一系列的表组成，表包含了数据库中的数据和其他的数据库对象，定义这些数据库对象的目的在于支持对数据的处理操作。存储在数据库中的数据通常与特定的客观实体或过程有关。由于本系统中主要考虑为设计部件布置时提供部件参数，根据布置绘图的需要，按照部件不同的位置分别建立对应参数表Situ1、Situ2、…、SituN，其中N为位置编号。用这些表来存储部件参数信息，以某具置表为例，其构如下表所示：

表1 位置几何参数表结构

3、非标准舾装件参数化设计流程

在进行非标准舾装件设计时，一般应根据船型特点、有关规范规定和船东提出的需求等方面综合考虑。通常根据部件的位置参数xi，yi等基本参数确定各部件位置，然后根据船东的要求或设计者的意图设置各部件的基本参数（包括部件个数、尺寸等），最后对该船的每个非标准舾装件进行参数化建模，并导入模型数据库。其流程图如下：

图2 系统流程图

本系统首先确定待设计的非标准舾装件进行参数化建模，并将这些参数存储在数据库文件中，最后通过VB集成开发环境来调用数据库数据，并在AutoCAD图形环境中生成舱室布置图。这个程序的开发的主要内容为：

用户交互界面的开发。利用VB的可视化编程控件，编写相应的对话框和菜单，设计系统的用户交互界面。

接口程序的设计。在VB集成开发环境下设计VB与数据库以及AutoCAD的接口程序，以实现VB程序与AutoCAD的数据交互，从而完成系统的开发。

非标准舾装件零件图形模块的构建。运用 AutoCAD Active技术，在VB集成开发环境下，分析各非标准舾装件图形的特征及尺寸关系，建立各类常用非标舾装件的实体绘图模块，设置合理的参数驱动关系，调试无误后，存储在VB相应的模块或过程中，作为参数化设计的通用实体模型。

非标设计自动化篇（11）

中图分类号：TH122 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0101-01

非标准设备是指国家尚未定型标准，各设备生产厂不能在加工工艺过程中采取批量生产，只能按一次订货，并根据具体的设计图纸制造的设备[1]。非标准设备种类繁多，非标设计及其工艺具备单件、小批量的特点。为适应市场的发展，满足客户的不同需求，非标设计工艺人员必须有良好的技术沉淀，掌握扎实的专业知识。针对非标设计及其工艺实施的特征，本文尝试采用三维模块化方案来解决。

1 非标设计及其工艺特征

非标设计及工艺一般为单件小批量生产，不存在样件试制加工，要求设计人员有丰富的经验，尽量做到一次成功，与普通设备相比，非标设备设计及其工艺具有以下特征。

（1）要求设计人员知识面广泛，专业知识扎实。

（2）通用机床加工，使用效率低，成本高。

（3）工艺人员工作量大，工艺通用性差。

（4）工艺装备大多采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具[2]。

（5）对工人技术要求高。

2 三维模块化流程

非标设计的实质是通过已有资源、知识及现有产品创造新产品的过程[3]。随着时代的发展，传统的使用平面软件设计的方法已难以满足市场对产品的品种、规格、质量及交货周期等方面提出的更高要求，而模块化设计解决了产品品种、规格多样化与成本之间的矛盾，迅速在各个领域得到广泛应用与发展[4]。使用现有的软件如UG、Solidworks、CATIA等建立非标设备设计及工艺的三维模块，通过个性化需求分析，其流程如图1所示。

针对非标件的工艺设计，对工艺流程中所包含的尺寸信息、特征信息进行自动拾取，并替换卡片和数据库中的数据。工艺模型和流程的驱动完成后，每道流程的尺寸信息、特性信息必定发生变化，再从三维模型中提取新的参数和流程更新到对应的卡片和数据库中，以实现数据的统一性和二维卡片的同步更新。

3 应用实例

以摇柄设计为例，探研三维模块化在非标设计中的应用。

3.1 技术要求输入

某绕线车需手动绕线，需设计一套摇柄，摇柄部分高度为250 mm，摇柄需操作便捷、拆装方便、加工简单。

3.2 产品部件分析

摇柄由摇杆、转轴、套筒、螺母等零件组装而成，摇杆、转轴、套筒为非标件。

3.3 三维模块调用

根据已积累的产品设计经验，对非标件调用后，检查/更新关键参数。在三维软件中以提供了螺母的标准件库，可直接调用。

3.4 产品装配

绝大多数的机械设计中包含多个零件、组件，都需要通过装配达到设计的最终目的，同时，可以通过装配过程和装配分析发现零件设计或造型的不足，以便进行修改。

3.5 工艺设计

摇柄、转轴、套筒为一般机械加工类零件，调用已有工艺知识库进行更改即可。对于标准件螺母，可使用已编制定型的工艺卡片。

4 结语

非标设计及其工艺的三维模块化是一个繁杂、技术沉淀的过程，其模块化的探研为减轻设计及工艺人员的工作量起到了非常重要的作用，为非标企业的知识构建打好了基础。在三维软件中，实现非标产品从设计、分析、制造、装配、成本控制等整个过程，从构建设计发展为仿真模型设计，从重复编制工艺发展为工艺批处理模式。

参考文献

[1] 吴玉庆，隋维东.合理审定非标设备造价有效控制企业资金流失[J].齐鲁石油化工，2005，33（3）.