农业机械智能化设计技术发展现状与展望

分类：论文范文 发表时间：2021-04-09 08:55

　　摘要:我国地域差异大、农作物种类和种植模式多样，农业机械具有多功能、小批量、定制化及多样化的用户需求特征。当前国内农业机械制造企业产品研发普遍以跟踪、仿制为主，存在研发周期长、效率低、产品可靠性差等问题，企业和产品的竞争力低下、缺乏核心自主技术，已成为制约我国农业机械企业可持续发展的瓶颈。智能化设计技术以满足用户定制化、多样化需求为目标，以知识工程(KBE)、数据管理(DM)、人工智能(AI)、虚拟仿真等现代信息技术为手段，通过整合农业机械全生命周期过程中上下游相关企业已有资源，集成产品数据管理(PDM)和产品生命周期管理(PLM)的协同设计平台，实现农业机械设计过程的协同化、自动化和智能化，是提高我国农业机械设计水平的关键。本文针对农业机械特点，对农业机械智能化设计技术的定义、技术体系、关键技术及发展现状进行了深入剖析，重点总结了近年来计算机辅助设计(CAD)、模块化设计、知识工程、虚拟仿真、PDM/PLM协同设计等智能化设计关键技术的研究现状与发展趋势，并提出了农业机械智能化设计领域未来发展趋势，为农业机械设计技术发展提供参考。

　　关键词:农业机械;智能化设计;CAD/CAE;模块化设计;知识工程;虚拟仿真

　　0引言

　　在当前工程设计从传统的数据资源密集型向知识信息密集型转化的背景下，新产品设计逐渐向智能化、集成化、虚拟化、网络化、全球化方向发展。以信息处理为主的智能化设计，能够满足多样化、定制化市场需求，避免大量重复工作，缩短研发周期，增强产品竞争力，已广泛应用于航空航天［1］、汽车［2］、船舶［3］、机床［4］等先进制造领域，被誉为“面向21世纪的先进设计技术”。

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　　1智能化设计技术概述

　　1.1智能化设计

　　智能化设计是结合KBE和计算机辅助设计理论的现代设计方法，旨在通过对设计人员在设计活动中的认知和行为特征的模拟，使设计系统能够运用丰富的知识(如专家经验、设计手册、标准、行业规范等)进行推理、判断、决策，实现产品设计的定制化、自动化、智能化［5］。

　　1.2智能化设计特点

　　以现代设计理论和方法为指导，以知识为依托、以人工智能技术为实现手段、以传统CAD技术为数值计算和图形处理工具，以设计自动化为目的，是当前智能化设计的显著特点。具有专业领域知识库、可利用知识求解相关设计问题、具备协调数据库和图形库等多种资源的能力，是当前智能化设计系统与传统CAD的根本区别。

　　2农业机械智能化设计关键技术

　　将农业机械智能化设计关键技术重点概括为用户需求分析、模块化设计、计算机辅助设计建模技术、知识工程、虚拟仿真和虚拟试验验证、基于PDM/PLM的协同设计等6方面，并对其技术发展现状进行深入分析。

　　3发展趋势及展望

　　近年来，随着互联网、网络物理系统(Cyber-physicalsystems，CPSs)等技术的发展和应用，人类已经进入工业4.0时代。农业机械的智能化设计技术从早期的数字化设计逐渐向设计的协同化、网络化和智能化方向发展。笔者认为我国农业机械智能化设计应紧紧围绕农机制造企业的实际需求，以提高农业机械设计能力和核心竞争力，促进农机企业的可持续发展为目标，开展基础理论、关键技术研究，解决当前产品正向设计、三维建模、知识重用、多学科动态联合仿真、分布式协同设计等重大科学问题，形成一套基于知识的农业机械智能化设计理论和体系。

　　参考文献

　　［1］SANDBEＲGM，TYAPINI，KOKKOLAＲASM，etal．Aknowledge-basedmastermodelapproachexemplifiedwithjetenginestructuraldesign［J］．ComputersinIndustry，2017，85:31－38．

　　［2］STENHOLMD，MATHIESENH，BEＲGSJOD．Knowledgebaseddevelopmentinautomotiveindustryguidedbyleanenablersforsystemengineering［J］．ProcediaComputerScience，2015，44:244－253．

　　［3］CUIJ，WANGD，SHIQ．Structuraltopologydesignofcontainershipbasedonknowledge-basedengineeringandlevelsetmethod［J］．ChinaOceanEngineering，2015，29(4):551－564．

　　杜岳峰傅生辉毛恩荣朱忠祥李臻

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