机械产品设计中开放式循环系统的运用

1开放式循环系统应用的特点

集约型经济增长方式是机械制造自动化发展的必然趋势，并且受到社会主义科学发展观的先进指导，对机械产品加工发挥了重要的推动作用。开放式循环系统是集约型经济的典范，涵盖了集约型理念及机械制造业生产的诸多要素，研究这一新产业模式必然有助于机械经济体系的优化改革。开放式循环系统应用于机械制造业生产，其基本内涵主要包括：

（1）开放性。

经济全球化环境下，机械制造业产业经营不再局限于国内，国际市场应当是本国机械制造业开拓的主要方向。这就要求企业制定产品制造方案期间，以国际销售质量标准为总指导把产品“做精、做细”，实行开放式的加工制造策略。另外，机械产品设计与制造加工阶段所用的工艺方式也要进行更新调整，根据不同产品销售对象设计出相匹配的产品形式，以满足采购方购买产品的质量标准。

（2）经济性。

引入先进的循环系统辅助机械产品设计与制造，所创造的经济收益额度也是相当可观的。基于开放式循环系统的产品制造，既降低了原始物料的生产投资，也引入了国际市场上推广的新产品形式，这些都帮助本国企业产品增强了其市场销售的竞争力。借助新型机械制造业系统也可自动化计算企业生产的盈亏情况，督促经营者及时调整产品生产方案。假设：企业产品销售单价为p，销售量为x，企业产品销售为y；企业的固定成本为a，单位变动成本为b，企业总成本为c；

（3）循环性。

机械产品设计与制造所用原材料的种类复杂，许多原材料均能够重复处理应用，循环性是开放式循环系统的另一大特点。可持续可持续发展观也提出资源循环利用的先进指导，号召机械制行业从事生产加工活动时注重资源的高校利用。企业根据机械产品设计与制造剩余的原物料，经过二次处理后循环利用，既降低了原材料成本资金的消耗，也提高了物质资源、人力资源等方面的有效利用率。

2开放式循环系统应用于机械产品设计与制造研究

科学技术是先进生产力的主要来源，任何一个企业掌握先进的科学技术均有助于日常生产效率的提升。开放式循环系统推广应用之后，企业必须要设计出符合开放式系统运行要求的技术方案，以辅助机械产品设计与制造的顺利实施。虚拟现实与仿真是开放式循环系统运用的关键技术。通过建立数字化操作平台改革产品制造方式，引导机械产品设计、制造朝着“自动化、智能化、一体化”的发展趋势升级调整。

（1）设计模块。

机械产品不同于其它产品范畴，其在生产制造前期需要经过严格的设计处理，只能选择最优方案投入到实际生产活动中，这是由于机械产品种类繁多、功能不一、结构复杂等特点决定的。虚拟现实与仿真配备了设计模块，用户只需将产品需要控制的参数标准输入系统，即可自动生成二维、三维等数据模型，如图2所示。根据模型分析所得的产品制造方案进行全面性的工艺研究，从而为企业提供出“质量最优、效益最优”的双优制造模式。

（2）传输模块。

创设虚拟现实及仿真作业平台，必须要借助传感器完成各类数据的传输，如图3所示。确保生产信息能够及时地传递给生产人员。现代传感器主要是指用户与虚拟环境的接口，一方面接受用户的操作并将其作用于虚拟环境，另一方面将操作结果以综合形式反馈给用户，使用户形成对虚拟环境的感知。如：产品制造流程运行时，经过传感器模块把机械产品重要的参数传输给制造人员，引导其严格按照标准进行加工处理，使成品质量符合图纸设计的规范。

（3）检测模块。

自动化是机械产品设计与制造发展的一大趋势，开放式循环系统用户操作将面临各种复杂信息的处理，强化生产信息的检测是必不可少的。虚拟现实与仿真系统设置检测模块，可科学地辨别机械制造业数据的准确性。如：检测分析由传感器模块接收到的数据信息，并将其转换为系统操作指令传输给控制模块操控虚拟环境，使机械产品实现了“边加工、边检测”的局面。无论是成品、半成品或在制品，均可利用检测模块识别最终的质量。

（4）控制模块。

所有机械产品的制造流程都是有控制模块完成，这是仿真系统的核心部分，既可以仿真控制虚拟环境以应对用户操作，又可以将虚拟环境的反馈通过反馈模块控制传感器使用户获得仿真体验。为了减少产品制造的物资消耗量，降低企业生产加工的成本耗资，需利用虚拟现实与仿真技术进行加工模拟。生产人员向虚拟系统发出操作指令，自动选取不同的制造加工工艺，详细地判断各种制造方案的成本投入、物资消耗、操作难度等标准，筛选出最优制造方案且完成自动化加工控制。

（5）反馈模块。

虚拟现实技术融合了人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制等多个学科知识，属于一个系统性的产品加工制造过程，符合了开放式循环系统的运行特点。除了在机械产品设计与制造流程里发挥出传输、检测、控制等功能外，虚拟系统也具备了分布式信号反馈功能。主要把实际生产中遇到的问题如实地反馈给生产人员，以促进制造工艺的优化改进。如：反馈模块能够接收来自控制模块的处理信息，为广大企业用户提供与产品制造相关的反馈服务。

3高科技系统应用的注意事项

新型系统用于机械产品设计与制造具有科技创新的价值，其彻底改变了传统手工绘图、编程、质检等方面的缺陷，以机械制造技术为核心创建了新型的生产方案。开放式循环系统是基于电子信息技术、机械制造及其自动化技术等共同创建的新模式，推广高科技系统加快了机械产品设计与制造的一体化流程。由于开放式系统与机械设计系统之间的独立性，实际使用阶段还要考虑循环系统开放式控制的技术要求。

（1）技术创新。

考虑到开放式循环系统的诸多优势，以及机械产品自动化加工的必然趋势，选择新型生产系统辅助产品制造是企业可持续经营的基本保证。随着国外采购客户的增多，机械制造业生产制造更应注重产品质量的“高标准”，必须充分发挥开放式循环系统的优势，借助虚拟现实与仿真技术的多项模块，编制科学可行的产品加工工艺。例如，CAD/CAM等技术辅助机械产品的设计、制造，三维建模技术辅助机械产品设计方案的演变模拟，这些都是开放式循环系统应用需要采用的技术。

（2）设备创新。

机械产品设计与制造是一项复杂的技术活动，由于从手工绘图设计转变为软件制图设计，机械产品加工工艺均发生了明显的变化。未来机械制造业要考虑设备技术的创应用，手动式机床必须被数控机床所取代，再配备开放式循环系统才能发挥出最大的生产价值。数控设备是机械制造自动化的主要工具，涉及到数控机床、加工中心、数控刨铣等应用。开放式循环系统指导下，需把计算机控制平台与机械产品设计联合起来，创建远程式生产控制系统，对X、Y、Z等三轴的工作坐标精确划定。

4结论

总之，机械经济对国民经济收益具有极大的影响力，也是带动其它两大产业结构发展的有利因素。机械产品设计与制造方案是行业开发产品的研究重点，其必须要以高科技系统作为前台支撑，才能挖掘出更多优越的生产工艺方案。面对经济全球化创造的机遇与挑战，国内机械产品制造企业必须积极引入开放式循环系统，辅助机械产品设计与制造方案的顺利实施。借助于虚拟化操作系统详细地分析产品结构，对其中反馈出来的问题给予有效的改革指导，促进企业在设计方案、生产工艺、产品质量、制造成本等方面实现优化升级。

作者：焦斌 单位：郑州航空工业管理学院