机械工程应急设计研究

摘　要：本文从一般性的应急设计入手，首先对机械工程应急设计的含义和研究意义进行了界定，然后从运用现代的设计方法、坚持模块化创新、具体问题具体分析三个方面提出了加强机械工程应急设计的建议。

关键词：机械工程；应急设计；途径；
一、引言
　　近年来，全世界人为和自然灾害造成的灾难日益严重，并且呈现出社会性、突发性、破坏性、连续性、难预报性等特点。自然灾害如洪水、地震、台风、森林自然大火、海洋自污染等；人为灾害如人为环境污染、交通事故、计算机网络黑客入侵、火灾、核电站事故等。为了抗灾、减灾和救灾，保证人类社会持续发展和国家安全已成为当今国际社会普遍关注的一项重要课题和共同的紧迫任务，引起各国的重视。
二、机械工程应急设计的含义及对象
　　（一）机械工程应急设计的含义
　　它是这样一个设计系统，即在由于人为或自然灾害致使设计系统内部和外部环境波动的非正常情况下，实现特殊要求的急需的非现成的机械产品、装备的快速设计系统。机械工程的应急设计是非常重要的问题。所谓机械工程应急设计是指非现成的而需快速应急的设计，往往包括快速设计与制造，而且是属带灾难约束的非正常情况下的快速设计与制造。
　　（二）机械工程应急设计的意义
　　开展机械工程应急设计研究的目的不仅是提高自身学术水平，更主要是获取较大的经济效益和社会效益。其意义在于：
一是机械工程应急设计的深入研究将为人们发明创造新机器、新机械提供有效的理论方法；
　　二是机械工程应急设计研究能加速机械专家智能化，实现真正的“专家”系统，有利于加速机械工程设计水平向自动化、智能化、最优化、集成化实现；
　　三是应急设计的机械产品提高了产品在同类产品中的竞争力，特别是当专利产品技术形成产业化的时候，可以创造出较高的经济效益及社会效益；
　　四是在机械工程应急设计的实践中培养了设计人员的创造性思维，增强了其创新能力，提高了人们进行应急设计的自觉性及技术上的可操作性，使机械工程创新成为一种工具和手段。这样，就促进了新产品的繁荣与更新，为社会创造了财富。
　　机械工程应急设计充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果(含理论、方法、技术原理等)进行构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品(装置)的一种实践活动。它包含两个部分：一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等；二是创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活的需要。机械工程应急设计是建立在现有机械设计学理论基础上，吸收科技哲学、认识科学、思维科学、设计方法学、发明学、创造学等相关学科的有益知识，经过综合交叉而成的一种设计技术和方法。
三、加强机械工程应急设计的途径
　　（一）运用现代的设计方法
　　如快速设计、模块化设计、协同设计、自适应设计、大规模定制设计等也隐含着快速设计的含义。但是一般很少考虑人为和自然灾害的非正常情况下的特点，特别是考虑设计资源和设计系统本身受损情况。换言之，应急设计有自己的属性和特点，应该在吸取或借鉴现代设计理论、方法和工具中有益的思想、方法基础上，针对应急设计带灾难约束的特点去研究。
　　（二）坚持模块化设计创新
　　产品机械结构的模块化，必然带动控制系统的模块化。制造系统的模块化，除加工设备的模块化以外，又将带动物流系统和系统控制的模块化，就是要求在相对独立的不同层次中都实现高度规范化和模块化，给不断按需求重构设备或重构制造系统提供了条件。
　　解决相似问题的关键是找出相似系统各尺寸参数的相似比。根据各种物理现象的关系式推导出的由物理量组成的无量纲数群为相似准则。与相似准则各参数对应相似比组成的关系式称为相似指标。在基本相似条件基础上，用相似准则、方程分析、量纲分析列出相似比方程，可求得相似比。
　　模化设计是在开发新产品时，在相似的模拟工作条件下，设计相似的模型进行试验，通过测定模型性能，预测产品原型性能，分析设计的可行性并进行必要的修改，进一步取得最优参数和结构。产品系列设计是在基型设计的基础上，通过相似原理求出系列中其他产品的参数和尺寸。设计步骤是先设计基型产品，确定产品系列是几何相似还是半相似，选择计算级差，求得扩展型产品的参数尺寸，确定系列产品的结构尺寸。几何相似的产品还可按相似关系以生产成本进行估算。   
　　（三）应急设计的研究要具体问题具体分析
　　应急设计的研究应针对各种机械产品和装备的灾难约束进行具体灾因和特性分析、决定对策，研究设计方法及其实现，提高应急研究的理论水平，从而更好的指导实践；利用上述先进的方法、技术、工具，建立设计系统平台；从而形成其系统理论和体系，并注意在理论与实践相结合的过程中不断地完善。
四、结语
　　包括机械工程设计在内的一切设计成功的关键，无不在于设计中的创新，而应急设计不仅需要知识和经验，更需要具有强烈的创新意识和创新思维能力。爱因斯坦说过：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉，严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。
　　目前，机械工程应急设计研究多集中于应急机械和装备的设计，而不是应急设计，应该引起重视和加速其研究和发展。应急设计研究应该在吸取或借鉴其它行业应急系统研究和现代设计理论、方法和工具中有益的思想、方法基础上，针对应急设计带灾难约束的特点，运用创新思维去研究，并在理论与实践相结合过程中不断地完善。