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中圖分類號:TH122 文獻標識碼:B 文章編號:1009-9166(2009)020(c)-0098-01
優化設計是指在據產品的設計要求,合理確定各參數,使產品取得較高的經濟效益和較好的使用性能。優化設計一般步驟為:
(一)建立優化設計的數學模型;
(二)求出最優設計參數。
優化設計模型是設計問題的數學形式,是反映設計問題各主要因素之間內在聯系的一種數學關系。本文主要討論三種優化設計模型:“成本――公差”模型、“質量――公差”模型、“質量――公差――成本”模型的建立過程及其用適用范圍。
一、優化設計模型
(一)成本――公差模型
產品加工成本在機械產品的總成本中占有重要地位,影響加工成本的因素眾多,其中零件公差起著重要的作用。一般來說在產品設計時零件公差等級越高就越能保證產品設計要求,但這必然導致產品加工成本提高。“公差―成本”模型是公差優化設計的基礎,是建立機械產品優化設計目標函數的依據。但是由于影響產品加工成本的因素很多,因此難以確定一個通用的“成本―公差”關系式。較為常見的模型:
⑴
式中:ci――第i個零件的加工成本; ai――與公差無關的成本常數;
bi――與公差有關的成本系數; ti――第i個零件的公差。
通過選取多個統計樣本,對統計樣本數據進行回歸分析,便可得成本-公差模型參數值如下:
⑵
⑶
(二)質量――公差模型
機械產品的質量在很大程度上是與產品的工作精度等輸出性能指標聯系在一起的。在一般情況下,產品的輸出特性參數都是構成產品的零部件參數的映射。因此,產品的輸出特性都可用其零部件參數按照一定得數學關系來描述。同樣的道理,產品精度與零件公差之間也可以建立起相應的數學表達式:
T=F(t1,t2,……,t3) ⑷
式中:T――產品輸出特性(T)的公差。
為了將產品設計精度T按一定的規則分配給相關零件公差,且使得產品制造成本最少,先確定產品輸出特性誤差的傳遞途徑,再引入統計公差模型:
⑸
式中:ξi――第i個公差傳遞系數; Ki――第i個公差相對分布系數;
K――輸出特性公差相對分布系數,零件尺寸成正態分布時取1。
由式⑴可知產品總制造費用,用C表示:
⑹
聯合⑸、⑹兩式,以總成本ΣT最小為公差分配判據,可求得各零件公差計算通式:
⑺
(三)質量――公差――成本模型
田口玄一博士認為:“質量損失是指產品出廠后給社會帶來的損失”,質量損失給社會帶來的損失的后果,首先反映在用戶購買該產品的意愿上,并且直接影響到該產品的市場占有率,最終也要給產品制造企業帶來經濟損失。田口玄一博士提出的質量損失函數,描述了產品輸出特性與質量損失之間的定量關系:產品輸出特性值偏離目標值越大,損失越大,即質量越差,反之,質量就越好。質量損失函數如下:
L(T)=N(T-M)2 ⑻
式中:M――產品輸出特性的目標值; N――質量損失系數。
由于產品輸出特性公差T=|T-M|,故有:
L(T)=N(T)2 ⑼
根據田口玄一質量理論,產品總損失為產品成本與產品質量損失的總和,用L表示,則
L=L(T)+C ⑽
將⑺帶入⑹式,得到:
⑾
由⑵、⑶、⑹、⑾四式可得“質量―公差―成本”優化模型:
⑿
二、結論與推廣
本文探討了優化設計的重要內容:優化模型的建立。介紹了三種常見的機械產品優化設計的模型:“成本――公差模型”、“質量――公差模型”,“質量――公差―成本”?！俺杀鲸D―公差模型”常用于零件優化設計,常用于優化單個零件的成本和公差?！百|量―公差模型”常用于產品優化設計,用于優化產品組成零件的公差優化問題。“質量―公差―成本模型”常用于產品可靠性設計和成本控制,使產品的制造成本、經濟效益和合格率達到預期指標。
作者單位:重慶大學機械工程學院
參考文獻:
[1]韓之俊.三次設計[M].北京,機械工業出版社,1992
[2]孫國正.優化設計及應用[M].北京,人民交通出版社,2000
[3]林秀雄.田口方法實戰技術[M].廣東,海天出版社,2008
雖然隨著機械設計技術的進步以及管理流程的簡化，新時期的機械設計成本開支已經有所降低，但是仍然有可以壓縮的空間。需要注意的是，運用優化設計的方法對機械設計的成本開支進行削減，要基于保障設計質量的前提；倘若成本的控制要以犧牲質量為代價，則這樣的控制手法必須果斷舍棄。在機械設計中采取優化設計路線，能夠減輕前期和設計過程中的成本開支，為設計單位節省一筆不小的資金。優化設計的最佳方案往往是符合設計流程的，是可以發揮出現有材料、設備和人員最大能量的，所以不需要額外耗費多余的人力、財力和物力。因此，優化設計能夠節約機械設計的開支成本是有科學依據和理論基礎的。
2.優化設計可以提高機械產品的科技附加值，從而提高產品的競爭力和提高企業的經濟效益
機械設計的產品是一種自然屬性但是具備商業價值的“商品”，這就必然要與市場發生關聯。同時，優化設計方法在機械設計中的應用，能夠增加機械產品的科技含量和技術附加值，大大提高產品的市場競爭力。例如，隨著現代科技的發展以及相互之間融合度越來越高，機械設計的產業化正在形成，即機械設計可以作為一個單獨的工程鏈條存在。如果把機械設計的產品作為一個普通商品看待，這種商品必須是價格最低、質量最好、科技含量最高的，這樣該產品才能在市場中取得占有率，企業才能因此獲取利益最大化。所以，機械設計企業都在努力追求“這樣的機械產品”，而這樣的產品往往需要通過優化設計來實現。
優化設計為機械設計產品的技藝提升、附加值增大提供了全新的路徑，也為機械設計單位和企業的發展增添了新的利潤增長點。例如，隨著信息技術、計算機技術、材料技術、液壓技術、加工制造工藝的不斷發展和成熟，機械設計的每一個環節都會有一種或多種新技術的注入，最終的機械產品往往“飽含科技”，其技術附加值自然可以達到一個高位。類似這樣的高附加值機械產品，在市場中的價格是可以預見的，企業因此帶來的收益也很高。由此可見，優化設計對于當今的機械設計的重要性。
二、實現機械設計優化設計的有效策略
優化設計可以為機械設計提供質量和效益的保證，因此必須引入科學有序的優化設計方案，使之產生明顯的效果。從當前的情況看，機械優化設計可以從如下角度考量。其一，機械設計的一維搜索優化方法，這種方法也是當前機械設計優化方法的最典型代表，以數學函數為理論基礎，透過搜索區間的確定，來保證優化方案的有效性。一維搜索方法是一維問題的最基本方法，也是多維機械設計的基礎方法。
眾所周知，機械設計大都是多維的，很少有一維的情況，但是這恰恰說明了一維的重要性和基礎。就好比數學中的從0到9的10個數字，它們構筑了數學的基礎，成為數學的理論“細胞”。一維搜索方法在機械設計的應用，往往直接影響優化設計問題的求解速度。其二，機械優化設計會用到約束優化方法和無約束優化方法。在機械優化設計中，經常使用的是約束優化的方法。除此之外，機械優化設計還可以通過線性規劃方法、多目標及離散變量優化方法來實現?？傊?，諸多優化方法的存在和操作為機械優化設計提供了多元化的路徑。（本文來自于《黑龍江科學》雜志?！逗邶埥茖W》雜志簡介詳見。）
中圖分類號：TM 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）25-0060-01
機械設計的發展實際上也是社會生產力的進步，而這就集中的體現在了設計者的優化設計當中，在這一過程中，很多的機械設備都要符合社會的發展趨勢，而在這之中也存在著非常強的邏輯性。機械的優化設計通常就是指通過建立數學模型的方式來找到最佳設計方案的過程，當前，機械的優化設計也逐漸成為了機械設計過程中非常重要的一個因素。所以當前，對機械設計的優化途徑進行簡要的分析和探討是十分必要的。
1、機械優化設計的重要性
這里我們所說的優化設計實際上不僅僅局限于機械設計當中，在社會生產的各個領域都有著比較廣泛的應用，優化設計在本質上就是指通過各種各樣的方式和手段對研究的步驟和方法進行不斷的改進和研究，這樣就可以選出很多解決問題的方法和手段，然后再在這些方案當中選擇最佳的方案，從而實現了路線選擇的優化設計，而在機械的優化設計工作中，主要應該考慮的是以下幾個方面的內容。
1.1 優化設計可以充分的保證設計的工藝和質量
在機械設計的過程中，設計人員一定要充分的對設計的主要流程、設計的時間和設計過程中需要用到的成本和功效等問題都進行嚴格的控制，而在這一過程中更為重要的是設計產品的工藝水準和實際的用途，在設計的過程中也可以將其理解成設計產品的品質和質量，通常我們在實際的工作中，機械產品一般都是需要使用在工業生產和大型的工程項目當中的，其質量的好壞會對整個機械的質量和性能造成十分重大的影響，在這樣的情況下我們也就需要重視所以簡單的來說就是機械設計的質量一定要放在首要的位置，如果失去了一些質量上的保障，這種機械設計也就無法很好的得到良好的保障，因此在實際的設計中就必須要找準設計的思路和策略，所以在設計的過程中一個非常關鍵的問題就是保持良好的設計質量和設計工藝，優化設計雖然不能很好的在設計的過程中作為衡量設計質量的唯一標準，但是優化設計在應用的過程中可以為施工提供更多可以選擇的設計方案，這樣設計師就可以在設計的過程中有更多的參考，在實際操作的過程中，設計者通常要使用數學的模型或者是函數對設計方案的綜合性進行更加科學的分析，這樣就可以做出更好的選擇。最佳的設計方案通常都應該具備以下幾個特點，一個是方案在應用的過程中效率應該是最高的，同時成本上也應該是最低的。一個是方案的可操作性非常強，可以非常好的實現設計的規劃和要求?？傮w上來說，機械優化設計的過程實際上就是對諸多方案進行對比和選擇的過程，在這個過程中方案選擇必須要充分的考慮到現實需求，這也是保證設計質量的一個重要環節。
1.2 優化設計可以最大限度的節約設計開支和成本
機械設計是一項繁瑣、浩大的工程，往往需要很久的時間才能完全，不存在所謂的捷徑和“小道”。所以，在維系長時間設計流程的同時，必須做好高額開支和成本支出的準備。
事實證明，機械設計的成本開支往往令主管單位“不堪重負”。誠然，隨著機械設計技術的進步以及管理流程的簡化，新時期的機械設計成本開支以及有所降低，但是仍然有壓縮的空間。要清楚的是，運用優化設計的方法對機械設計的成本開支進行削減，完全要基于保障設計質量的前提；倘若成本的控制要以犧牲質量為代價，那么這樣的控制手法必須果斷舍棄。
在機械設計中采取優化設計路線，能夠減輕前期和設計過程中的成本開支，為設計單位節省一筆不小的資金。之所以這樣說，是因為優化設計的最佳方案往往是符合設計流程的，是可以發揮出現有材料、設備和人員最大能量的，所以不需要額外耗費多余的人力、財力和物力因此，優化設計能夠節約機械設計的開支成本是有科學依據和理論基礎的。
1.3 優化設計可以提高機械產品的科技附加值
機械設計的產品是一種自然屬性但是具備商業價值的“商品”，這就必然要與市場發生關聯。同時，優化設計方法在機械設計中的應用，能夠增加機械產品的科技含量和技術附加值，大大提高產品的市場競爭力，這對機械設計企業而言無疑是一大利好。例如，隨著現代科技的發展以及相互之間融合度越來越高，機械設計的產業化正在形成，即機械設計可以作為一個單獨的工程鏈條存在。如果我們把機械設計的產品作為一個普通商品看待，那么這種商品必須是價格最低、質量最好、科技含量最高的，唯有此，該產品才能在市場中取得占有率，企業才能因此獲取利益最大化。所以，所有的機械設計企業都在努力的追求“這樣的機械產品”，而這樣的產品往往需要透過優化設計來實現。所以，優化設計為機械設計產品的技藝提升、附加值增大提供了全新的路徑，也為機械設計單位和企業的發展增添了新的利潤增長點。例如，隨著信息技術、計算機技術、材料技術、液壓技術、加工制造工藝的不斷發展和成熟，機械設計的每一個環節都會有一種或多種新技術的注入，最終的機械產品往往“飽含科技，其技術附加值自然可以達到一個高位。類似這樣的高附加值機械產品，在市場中的價格是可以想見的，企業因此帶來的收益也是很高的。所以，如果把機械設計中優化設計作為一種生產選擇方式來衡量，那么優化設計為產品的開發和流動，為設計單位、企業的利益最大化帶來的貢獻是很難估量。由此可見，優化設計對于當今的機械設計是多么的重要。
2、機械設計中優化設計的實現路徑
既然優化設計可以為機械設計提供質量和效益的保證，那么就必須引入科學有序的優化設計方案，使之產生明顯的效果。從當前的情況看，機械優化設計可以從如下角度考量。
首先，機械設計的一維搜索優化方法，這種方法也是當前機械設計優化方法的最典型代表，以數學函數為理論基礎，透過搜索區間的確定，來保證優化方案的有效性。一維搜索方法是一維問題的最基本方法，也是多維機械設計的基礎方法。眾所周知，機械設計大都是多維的，很少有一維的情況，但是這恰恰說明了一維的重要性和基礎。就好比數學中的從0到9的10個數字，它們構筑了數學的基礎，成為數學的理論“細胞”。所以，一維搜索方法在機械設計的應用，往往直接影響優化設計問題的求解速度。其次，機械優化設計會用到約束優化方法和無約束優化方法。在機械優化設計中，經常使用的是約束優化的方法。
此外，機械優化設計還可以采用線性規劃的方法、多目標和離散邊梁優化方法來進行設計和操作，而優化方法的采用可以讓機械設計有更多的可能，同時它也可以有效的提高機械設計的質量和水平。
3、結語
在機械設計的過程中，設計的質量會對機械整體性能的實現有著非常重要的意義，在設計的過程中，一定要充分的考慮到各個因素對機械質量產生的影響，同時根據實際的要求去選擇適當的設計方案，只有這樣，機械的質量和性能才能得到更好的保證，因此這也將成為機械設計中重要的一環。
參考文獻
中圖分類號：TD402 文獻標識碼：A
現代設計方法是隨著當代科學技術的飛速發展和計算機技術的廣泛應用而在設計領域發展起來的一門新興的多元交叉學科。工程實際中還逐漸出現了許多新的設計思想和設計方法。隨著社會的發展、人們思想觀念的更新和科學技術的發展而提出，對節能、環保、改進產品性能和增加產品市場競爭能力等方面的重要性而受到越來越多的重視。傳統的設計運用力學和數學形成經驗作為設計的依據，通過經驗公式、近似系數或類比等方法進行設計。我們熟悉的優化設計、可靠性設計、計算機輔助設計、有限元法等,這些設計方法已經較為成熟,形成了完整的設計體系。機械優化設計是在進行某種機械產品設計時，根據規定的約束條件，優選設計參數，使某項或幾項設計指標獲得最優值。
它是以設計產品為目標的一個總的知識群體的統稱，提高設計質量和縮短設計周期，是為了適應市場劇烈競爭的需要，以及計算機在設計中的廣泛應用。60年代以來，在設計領域相繼誕生與發展的一系列新興學科的集成。產品設計的“最優值”或“最佳值”，系指在滿足多種設計目標和約束條件下所獲得的最令人滿意和最適宜的值。最優值的概念是相對的，隨著科學技術的發展及設計條件的變動，最優化的標準也將發生變化。這種選擇不僅保證多參數的組合方案滿足各種設計要求，而且又使設計指標達到最優值。由于傳統設計所用的計算方法和參考數據偏重于經驗的概括和總結，往往忽略了一些難解或非主要因素。在信息處理、參量統計和選取、經驗或狀態的存儲和調用等還沒有一個理想的有效方法，解算和繪圖也多用手工完成，這不僅影響設計速度和設計質量的提高，也難以做到精確和優化的效果。因此，求解優化設計問題就是一種用數學規劃理論和計算機自動選優技術來求解最優化的問題。優化設計反映了人們對客觀世界認識的深化，它要求人們根據事物的客觀規律，在一定的物質基礎和技術條件下，得出最優的設計方案。機械優化設計可解決設計方案參數的最佳選擇問題。
1 現代設計方法
1.1 創新設計
創新是設計的本質，隨著科學技術突飛猛進的發展，產品的市場競爭也日益激烈。們消費觀念不斷變化，產品的創新性，創新產品能滿足甚至創造出新的需求宜人性等因素愈來愈受到重視，大量科技成果轉化為生產力，在競爭中占據著突出地位。在這種形勢下，創新設計是產品適應新的市場形勢的最好途徑，因而必然有較強的市場競爭力。
1.2 智能設計
為了提高制造業對市場變化，在CIMS環境下，設計正在向集成化、自動化等方向發展。就必須大大加強設計專家與計算機工具，使計算機能在更大范圍內，這一人機結合的設計系統中機器的智能，更高水平上幫助或代替人類專家處理數據、信息與知識，大幅度提高設計自動化的水平。智能設計就是要研究如何提高人機系統中計算機的智能水平， 做出各種設計決策，使計算機更好地承擔設計中各種復雜任務，智能化是設計活動的顯著特點，也是走向設計自動化的重要途徑。
1.3 響應設計
隨著市場競爭的加劇，使得產品的更新換代不斷加快，市場壽命周期不斷縮短?，F代科技的日新月異，建立快速捕捉市場動態需求信息的決策機制。實施快速響應設計技術，適應市場環境的變化，面對瞬息萬變的市場環境，用戶需求的轉移，增強企業市場競爭的有效途徑。更要求企業具有高度的靈敏性，不斷地迅速開發新產品，能抓稍縱即逝的機遇，變被動適應用戶，這樣才能保證企業在競爭中立于不敗之地。在這種時代背景下，市場競爭的焦點就轉移到速度上來，快速提高更高的性能/價格比產品的企業，將具有更高的競爭力。為提高快速響應能力，企業首先應當能迅速捕捉復雜多變的市場動態信息，并及時作出正確的預測和決策。
2 現代設計優化技術方法
2.1 現代方法與傳統方法比較
整個傳統設計的過程，參照同類產品，通過估算、經驗類比或試驗等方法來確定產品的初步設計方案，是人工試湊和定性分析比較的過程。機械產品的設計，一般需要經過需求分析、方案設計、分析計算、市場調查、結構設計、工程繪圖和編制技術文件等一系列工作過程。傳統設計方法通常是在調查分析的基礎上，優化設計理論的研究和應用實踐，從經驗、感性和類比為主的傳統設計方法過渡到科學、理性和立足于計算分析的現代設計方法，又能滿足生產的工藝性、使用的可靠性和安全性要求，使傳統設計方法發生了根本變革，機械產品設計正在逐步向自動化、集成化和智能化方向發展，按照傳統方法得出的設計方案，可能存在有較大改進和提高的余地。機械產品設計工作的任務就是使設計的產品既具有優良的技術性能指標，且消耗和成本最低等。根據經驗或直觀判斷對設計參數進行修改。但是由于傳統設計方法受到計算方法和手段等條件的限制，設計人員可以在有限的幾種合格設計方案中，這是很難找出最優設計方案的。
2.2 優化設計
隨著計算機及其計算技術的迅速發展，對結構的參數化模型進行加載與求解。工程設計中較復雜的一些優化問題取得了較好的技術和經濟效果，把狀態變量提取出來供優化處理器進行優化參數評價。促進了工程優化設計理論和方法的發展，并結合工程優化設計的特點，為以后軟件修正模型提供可能。如果最優，完成迭代，退出優化循環圈。利用CAE軟件的參數化建模功能，將要參與優化的數據定義為模型參數，重新投入循環，與上次循環提供的優化參數作比較之后確定該次循環目標函數是否達到了最小。在多目標優化，混合離散變量優化、模糊優化以及人工智能、神經網絡及遺傳算法，應用于優化設計等方面都獲得一些顯著的成果，已完成的優化循環和當前優化變量的狀態修正設計變量，逐步形成以計算機和優化技術為基礎的近代優化設計。
結論
從機械產品設計的全局來看，目前比較先進的優化設計，大多數還停留在設計方案后參數優化方面，面向產品設計，應將優化設計拓寬到機械設計產品的全生命周期過程，是適應機械產品設計。隨著CAD技術不斷地發展，現代科學技術支持下，現代機械先進優化設計技術將進行新一輪的發展。
參考文獻
[1]現代設計方法[M].武漢:武漢理工大學出版社，2001.
隨著現代社會科學技術的發展，機械設計領域的概念和思維方式也在不斷發生變化，機械設計能夠在一定程度上反映出社會群體對客觀世界的認知，并且遵循客觀事物的發展規律來開展優化設計。因此加大力度探討機械優化設計理論方法，能夠為機械優化設計的未來發展指明方向。
1 機械傳統設計與優化設計的對比
機械優化設計是基于最優化設計的，主要以數學模型作為優化設計的基本途徑。優化設計的方法及思維屬于優化方法的范疇之內，這種設計思想會使得各種參數順著理想的方向能夠自我調節，在這種模型精確計算的條件下，從各種可行性相對較強的設計方案中擇優選取最佳的設計方案。由于設計方案較多，那么就需要使用電子計算機加以篩選，這主要得益于電子計算機的運行速度非?？欤瑥亩鴱闹T多設計方案中篩選出最優方案。雖然在實際的數學建模過程中需要進行一定地簡化處理，可能會導致計算所得的結果與實際值存在一定的差距，但是其基于客觀規律以及數據，又無需花費太高的費用，所以說，這種建模計算的方法具有經驗類比或者試驗途徑不可比擬方面的優勢之處，再加上一定的經驗依據，就能夠獲得一個非常理想的設計結果。雖然傳統設計也追求最優化的設計結果，一般是基于調查、分析，按照實際需求以及實踐經驗，參照類似于工程設計，經估算、類比以及試驗等過程，對尋優過程進行構思、評估、再構思以及再評估等，從而最終確定設計方案，最后開展剛度、強度以及穩定性等方面的計算。然而在傳統設計過程中，存在主觀方面、時間以及工作量過多等方面的影響，由于這些影響因素的存在，使得設計結果的最優化選擇無法正常進行，這些設計結果的計算也僅僅具有校對、核驗以及補充等方面的作用，只能對原有方案的可行性加以證實。傳統設計往往需要花費高額的資金以及人力，而且最終結果也與初始設計試驗范圍差不離。所以說，傳統設計主要受到主觀因素的影響，得到的僅僅屬于滿足最初設計要求的設計結果，并非最優化設計結果。
2 優化設計方法的評判指標
效率要高、可靠性要高、采用成熟的計算程序、穩定性要好。另外選擇適當的優化方法時要進行深入的分析優化模型的約束條件、約束函數及目標函數，根據復雜性、準確性等條件結合個人的經驗進行選擇。優化設計的選擇取決于數學模型的特點，通常認為，對于目標函數和約束函數均為顯函數且設計變量個數不太多的問題，采用懲罰函數法較好；對于只含線性約束的非線性規劃問題，最適應采用梯度投影法；對于求導非常困難的問題應選用直接解法，例如復合形法；對于高度非線性的函數，則應選用計算穩定性較好的方法，例如BFGS變尺度法和內點懲罰函數相結合的方法。
3 機械優化設計理論方法
3.1 準則優化法
在機械優化設計理論方法中，所謂準則優化法，就是指以物理學和力學等原則來構造并優化機械設計的方案，以促進機械優化設計的順利進行。準則優化法在實際應用中具有良好的優勢，其概念直觀性較強，并且計算過程簡便，即便是在約束條件相對較少的條件下，準則優化法的實際優化效率相對較高，因此在工程中具有良好的應用效果。但就機械優化設計的實際情況來看，準則優化法也不可避免的存在一些不足，尤其是在實際應用中，其所考慮的范圍具有一定局限性，一旦實際約束條件較多，會嚴重影響機械優化設計的效率，因此在機械優化設計中，應當對此項因素進行深入衡量和分析，以全面提高機械優化設計的質量和效果。
3.2 線性規劃法
在機械優化設計理論方法中，線性規劃法是基于數學極值的基本原理上所提出的，以目標函數、約束條件以及設計變形的線性優化為主要因素進行分析，以此作為主要的求解方式。線性規劃法中常用的兩種方式是單純形法與序列線性規劃法。
其中單純形法是美國學者所提出的一種具有直觀性的線性問題求解方法。單純形法在機械優化設計中也存在一定不足，極易受到收斂條件、壓縮因子以及擴展因子等多種因素的影響導致難以準確計算出機械優化設計的最優解。因此為保障機械優化設計的實際效果，應當全面衡量各項因素，包括初始單純形的各頂點線性獨立情況以及新單純形構成后對實際收斂情況進行準確的驗算，并嚴格檢查計算結果是否滿足相關精度要求，從而全面提高機械優化設計的質量和效果。
序列線性規劃法則相對簡單，主要是在初始位置將目標函數集約條件進行展開，促使非線性規劃向近似線性規劃逐漸轉化，并對最優結果進行求解，并采取科學合理的計算方式進行反復求解，直至滿足機械優化設計的精度標準，從而提高機械優化設計的質量和效果。
3.3 非線性規劃法
就機械工程的實際情況來看，大部分機械工程的性質都屬于非線性規劃，隨著非線性程度的不斷加大，難以將其完全簡化為線性問題。非線性規劃正是基于數學極值的原理所開展的機械優化設計，通過無約束直接法、無約束間接法和約束直接法、約束間接法等對優化問題進行不斷求解，以保證機械優化設計的質量和效果。
3.4 現代優化設計理論方法
在機械優化設計中，往往存在不同種類的約束、變量及目標函數，為保證機械優化設計的質量和效果，機械優化準則法能夠結合機械優化設計的實際情況，積極推導出不同的優化準則，但其實際通用性并不理想。規劃法在實際應用中需要進行多次重復驗算，此種情況下往往需投入大量的人力物力資源，并且實際優化設計的效率并不理想，甚至在一定程度上限制了規劃法在現代機械工程項目優化設計中的應用深度和廣度。隨著現代社會科學技術的發展，機械工程中優化設計的難度也不斷加大，有必要積極選取合理的優化設計方法來提高機械優化設計的總體質量和效果。
結束語
總而言之，機械設計優化是基于傳統機械設計理論基礎上所提出的，通過與現代設計方法的協調配合，促進一種科學化的優化設計方法的形成，在機械工程中，有助于改善機械優化設計的質量和效果，促進機械產品達到高質量和高水平。隨著現代社會科學技術的發展，機械優化設計方法也不斷進步，每一種機械優化設計方法都具有各自的特點和應用領域，能夠針對機械產品的性能及其他因素選取核實的設計變量和最優的設計方法，從而促進機械優化設計目標的實現，為機械優化設計的發展奠定堅實的基礎。
參考文獻
中圖分類號：C35 文獻標識碼： A
引言
煤礦行業主要是對我國的自然可利用資源進行開采，以滿足人類的發展需求為最終目的行業。在煤礦行業發展中，機械是必不可少的組成部分。因此，如何加強對煤礦開采機械的結構優化，已經成為了當前煤礦行業最為重視的事情，也是必須要徹底解決的事情。
一、煤礦技術中機械裝備的重要性
煤炭資源一直是我國的最為重要的生產資源。在我國改革開放以來，煤炭在我國的消費市場中占首要位置。據相關的資料調查顯示，就2010年一年間，煤炭在我國的總消費量就高達29.66億噸，占全國一次性消費能源總量的66%，按這種開采的速度和消費情況來看，我國剩余的煤炭資源還可供開采100年以上。隨著我國經濟建設的發展及企業對煤炭資源的需求，我國近幾年來成立了多個大型的煤炭開采基地。但同時，由于煤炭開采過程中機械設備問題，使在煤炭開采過程中受傷或死亡的人數也在逐年遞增，這主要是由于在煤炭開采過程中機械設備跟不上時代的發展需求所至，據國內不完全資料數據顯示表明，每年因煤礦機械裝備所造成的傷亡人數占整體煤礦開采中傷亡人數的百分之七十左右。對于這種情況而言，隨著煤炭開采事業的發展，負責人員也在不斷地總結著經驗與教訓，對煤礦技術機械裝備的結構優化組合也做出了一系列的改革措施，煤礦技術機械裝備的好壞直接影響著整個煤礦開采施工工程是否可以順利完工，也直接影響著施工人員的生命安全。因此，對煤礦機械進行結構優化是煤礦事業發展的必經之路。
二、我國煤礦生產機械裝備結構的設計現狀
目前我國的煤礦資源分為露天煤礦和井下煤礦兩種，因此，開采機械也分為露天機械和井下機械兩種。據國內資料統計表明，至十一五以來，我國煤礦技術中機械的需求量達50萬臺，總投資量超過了950億元。其中，應要求新增的機械數量達23萬臺，總投資量達650億元。而煤礦機械中需要結構優化與更新的設備超出了一半以上，所需投入資金達250億元。截至2012年底，國家針對115家煤礦機械使用情況進行了調查，數據表明，在這115家煤礦開采企業中，至2008年底機械更新及結構優化所投入的資金額達650億元，所產出的直接收入高達780多億元。至2012年底，用于煤礦機械裝備更換與結構優化的資金已高達860億元，所產出的直接收益高達1100億元。就我國煤礦資源調查結果表明，我國煤礦資源將來還有500多億元的可開發利用空間，而開采設備也將逐漸由傳統的中小型開采機械裝備向大型煤礦機械開采裝備演變。
三、我國煤礦機械裝備企業核心競爭力構建途徑
（一）強化新的科學技術的應用
在現代企業中，需要進一步的營造將科學技術看做是第一生產力的氛圍，使科學技術在企業中發揮更加關鍵的作用。而為了做到這一點，其中的關鍵便是在思想形成正確的認識。比如，在造成煤礦機械失效的諸多因素之中，要將科學技術領域最新的研究成果應用其中，全面的、最大限度的展現新技術的生命力。具體而言，可以將陶瓷材料、碳纖維復合材料以及超強度聚合材料和金屬基復合材料等新的材料技術有針對性的應用到不同煤礦機械裝備的關鍵零部件中，這樣不但可以明顯的提高煤礦機械裝備的可靠性能，最大限度的降低其重量，更為重要的是，還能夠全面的改變煤礦機械裝備的形體設計。
（二）以現代化管理模式促進企業可持續發展
對現代煤礦機械裝備制造來說，管理制度即便是軟件，但是對于這類企業的發展卻會起到重要的保障作用。為此，要進一步的建立和規范現代化企業制度，提高企業的經營管理水平，重點在產品研發、質量監管、銷售服務等相關領域展開與世界市場之間的合作與交流，全面的建立營銷、技術服務和用戶之間的一體化的信息系統，以超前的意識，強化企業的可持續發展能力。
（三）優化設計方法
計劃經濟時代和市場經濟時代對企業的要求截然不同，當然，主要是用戶的需求之間存在較大的差異。在當前的市場經濟條件下，煤礦機械裝備企業的發展一定要以動態化的視角進行生產和經營，唯有如此，才能對市場的變化做出積極的反應。為此，煤礦機械裝備企業應該優化其涉及方法，根據待開采煤層的賦存條件的不同，要有針對性的選擇采煤機的運動學參數與工作機構的結構參數；根據待掘進巷道的煤巖物理機械性質的差異以及巷道斷面的尺寸差異，對掘進機結構尺寸與工作結構的運動學參數進行重新的比對和優化設計。只有這樣，才能最大限度的縮短設計周期，全面的向用戶展示設計方案。
（四）建設一支學術高、敬業精神強的管理隊伍
在煤礦設備結構的優化設計過程中，我們首先要建立一個高素質、高標準的管理隊伍，因為，在設計完成后，進行設備加工的時候，設計人員仍然要時常與制作單位保持密切的聯系，以便及時的解決在生產過程中出現的設計上的疏漏和問題，并對其進行詳細的記錄，備于日后的資料查閱，給下一個設計研發工作提供參考的前例；加工制作完成以后的驗收工作仍然很重要，我們要盡可能的在現場對設備進行連續運轉試驗，觀察其可靠性是否達到設計研發的要求，如果一旦出現問題及時糾正更改設計，最終達到合格的效果，驗收合格才可以允許發貨。因此，建立一支學術高、敬業精神強的管理隊伍是非常有必要的。
四、煤礦技術中機械裝備結構優化設計
（一）加強結構優化設計的計劃
在煤礦技術機械裝備結構優化過程中，我們要做的是計劃好設備結構優化的方案，在計劃前，我們首先應該對改煤礦的舊設備進行了解及調查，然后對就設備存在的問題進行分析，然后制定出可以實施 的機械設備結構的設計方案，然后做出設計任務書。設計任務書大體上應該包括：機器的功能，經濟性及環保性的估計，制造要求方面的大致估計，基本使用要求，以及完成設計任務的預計期限等。
（二）加強機械設備結構的安裝調試
對改設備進行相應的調試和運轉，確保該設備可以滿足相應的使用要求，機械設備安裝固定的步驟如下：
1.設備基礎的檢驗，目前，施工單位安裝機械設備的位置一般采用混凝土，故需要對基礎施工單位提供的混凝土力學性能進行檢測，確保設備基礎能夠承受機械設備因振動而產生的各個方向的力。
2.設備就位，所謂的設備就位就是將設備安全放到基礎上，如果是小型的機械設備則相對較為簡單，容易進行，要是大型的設備就對起重作業有了嚴格的要求。例如一個大型軋機的安放，底座和牌坊顯然要分步安放。
3.安裝精度檢測調整與設備固定，安裝精度的檢測調整是進行機械設備安裝的重要過程之一。
4.拆卸、清洗和裝配，對于解體機械和整體機械放置時間超過規定時間的機械設備，要根據其設計圖紙，確定其機械結構，然后按照拆卸原理進行拆卸。
5.設備的 ， 這是機械設備安裝的結尾工作，是保證機械設備能夠正常運轉最為重要的一個環節。
6.機械設備的調試，機械設備安裝后要進行調試，以確保機械設備的正常工作。進行機械設備調試的原則為從局部到整體，先進行部件調試，然后進行整體調試。
（三）煤礦生產的網絡動態及模擬化設計
在煤礦生產的網絡動態及模擬話設計中，我們要結合煤礦目前的實際情況對其進行考慮，因為，煤礦作業需在較為惡劣條件下進行，同時也需要高投資以及高科技的支持，因此，在設計研發的時候所需要的時間比較長，而且，如果單純使用老套的設計方式，不單會增加大量的投入經費，還會使研發周期擴至更久，這樣就無法實現與市場要求的同步性。因此，在進行網絡化設計的時候，我們可以將研發、仿真、模擬等集于一身，對其進行設計，這種思想很有可能會對我國邁向全球化發展的軌道起著重要的作用，所以，對于動態模擬模擬設計必須要加強研究。煤礦生產的惡劣條件會對機械設備造成極大影響，所以，相關設計人員必須全面考慮實際生產發生的種種問題，爭取在損耗與生產之間找到一個平衡點。
結束語
綜上所述，煤礦技術中機械裝備結構優化設計對提高設備的使用年限以及設備的運行安全都是十分重要的。因此，在機械設備優化設計時，要針對機械設備結構中出現的問題進行合理的改正與設計，從而保證機械結構優化設計的有效性，提高整個機械的運行能力。
參考文獻
[1]任彬. 精密塑料注射成型裝備產品數字化設計關鍵技術及平臺構建[D].浙江大學，2010.
[2]吳昭雄. 農業機械化投資行為與效益研究[D].華中農業大學，2013.
中圖分類號：TH12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（a）-0034-03
網絡協同設計是一種先進的聯合設計手段，可以將不同的設計主體（專業技術人員）通過共享的網絡平系起來，設計人員之間可以使用功能各異（異構）的工具設計遠程協作，在這個共享平臺中階段性優化已有方案、模塊化分析、并行修改，以遠超出非協同條件下設計的效率和質量完成產品設計。其使用到的工具可以包括且不僅限于SolidWorks、PRT（Pro/E）、PRT（UG）、DWG、CATIA等，同時在產品的優化設計階段也會用到各種計算軟件工具如MATLAB等，在使用中可采用兩種方式實現產品的協同化設計，其一是采用數據格式轉換，該方式是實現異構平臺條件下同一產品數據集成與共享的主要方式。其所采用的主要數據轉化手段包括利用XML技術、IGES標準以及STEP標準。XML（即系統基于可擴展標記語言）技術，IGES標準（即利用圖形數據交換標準）和STEP標準（即產品模型數據交換標準），使用商業化或編制數據轉換接口，從而實現產品的幾何特征提取和數據格式轉換。其二是對三維建模軟件進行二次開發，在工作端嵌入相應開發模塊，以實現對產品設計節點所產生數據的三維建模，基于Web的產品協同設計原型系統原理見圖1。
1 產品協同設計
1.1 產品協同設計概述
產品設計包括多種設計項目內容，譬如確定產品規格、技術規范、性能解析、采取多種計算手段分析建模，初步制定制造計劃和概算等。通常狀況下，這階段工作必須通過設計方案、確認架構、設計優化、仿真和樣機測試性能、效果等過程對方案的可行性、有效性進行最終檢驗。此階段工作涉及諸多不同類型資源，譬如產品市場情況和開發此產品相關的理論，譬如文本闡述、圖表圖形、城市、數據庫、仿真設計（數字化）、物理及樣機模型實驗和實驗實施所需諸多設施、裝置等[1]，不過上述資源多數散布于多處。
利用遠程MATLAB優化分析系統與CAD軟件融合利用，不僅加速系統研發工作，使得系統更為可靠，并且非常有益于產品設計階段中MATLAB優化解析方法的推廣利用。在特殊條件下，運用MATLAB優化分析方法遠程優化設計方案的前提要件是確定模型參數，通過增加產品性能、模型設計和優化的多個參數，輔助改進設計，必然有益于系統功能的擴展，還能夠擴大系統運用范疇。此外，把散布的分析和優化工作所需資源有效歸集，對于持有此資源的主體來說，能夠提升利用此資源的整體效率，提高利潤水平，另外利用此資源主體所需費用較少，因此整個研發設計過程中所耗成本也更低，產品在市場上自然具備更強競爭力。
1.2 產品協同設計過程
產品協同設計過程可以簡單描述如下。
（1）方案設計。此階段工作主要包含下述兩個內容：第一，企業根據顧客要求設計完產品；第二，企業能夠依據市調結果，自主研發推出新產品。兩種產品設計方案均需交換許多不同類型數據和資料，最終必然能夠確定最優設計方案。
（2）參數優化分析。為確保研發產品性能可靠，滿足設計需要，運用MATLAB優化研究軟件優化產品，令其更為可靠。
（3）產品結構設計。設計人員根據已經優化確定的產品方案，運用CAD程序完成建模，并協同完成裝配過程。
（4）樣機實驗。在車間內產出樣機，對踴進行性能測試，研究驗證產品性能，保證性能滿足設計要求。
2 優化設計方法分析
許多機械產品設計中需要進行優化，優化過程可分為3個部分：合成和分析、評價以及更改參數3個部分組成。其中，合成和分析部分的功能主要是建立產品設計參數和設計性能以及設計要求之間的關系，這是對設計產品進行建立數學模型的處理。產品的性能和設計要求的分析，相當于評估目標函數是否改善或達到最佳，即測試數學模型中的約束每一條都滿足。選擇參數部分是利用不同優化方法，使該目標函數（數學模型）求解，并根據該優化方法來求得最佳設計參數。優化設計的前提是選擇最優的設計方法。而哪一種方法最優，主要根據具體設計優化的問題情況、特點和具體設計來定。通常來講，可以有下述幾點評價方案。
（1）可靠性。（2）精度。（3）效率。（4）通用性。（5）穩定。（6）全局收斂方法。（7）初始條件靈敏度。（8）多變量靈敏度。（9）約束靈敏度。
3 齒輪傳動系統的優化設計案例
機械層面的設計優化視為協同設計工作平臺內節點之一，通過傳送輸入/出文件，可以在異地完成計算并運用結果，下面以齒輪減速器為案例說明基于Web的協同設計下的優化設計過程，案例中所選擇的優化算法為遺傳算法（Genetic Algorithm，簡稱GA）。這是一個模擬達爾文生物遺傳進化選擇歷程檢索獲取最優結果的方法[2]。在機械層面的設計優化問題中，運用這一方法，能夠有效避免產生局部最優解，最終獲得對整個系統方案都最優的更好解。該研究運用遺傳算法用作齒輪優化方法，再結合Matlab遺傳工具箱完成優化，不僅簡單而且高效。
優化分析系統一般能夠劃分成處置數據、設計優化、輸入/輸出、造型產出4個主體模塊。其中第一個模塊的主要任務是：完成齒輪設計過程線圖、處置數據，根據各種條件、狀況，能夠靈活選擇查表、插值、擬合曲線、數據庫和BP神經網絡映射等多種手段完成工作。其中第二個模塊主要應用Matlab語言，根據從第三個模塊獲取的轉速、傳遞功率、負載性質以及傳動比等數個已經確定的參數數據，運用Matlab神經網絡、遺傳算法兩大工具箱，優化齒輪設計[3]。其中第三個模塊主要負責：運用完成VB、Matlab、 SolidWorks API多個軟件中數據的流轉改用。其中第四個模塊的主要任務是，依據前一模塊產出結果，在優化設計的協同工作端自動完成齒輪的三維參數化造型。
3.1 建立數學模型
選擇目標函數為齒輪減速器體積最小，同時，在選擇齒輪強度的影響參數時使用以下4個參數，分別是法向模數mn、小齒輪齒數z1、齒寬系數φd以及螺旋角β，以上4個參數為設計變量建立數學模型。
（1）設計變量。
（2）目標函數。
（3）約束條件。
①模數約束：1.5≤χ1≤20。
②根切約束：g1≤0。
③齒寬系數約束條件：0.2≤χ4≤1.2。
④螺旋角約束：8≤c3≤25。
⑤齒面接觸應力約束：g2≤0。
⑥齒根彎曲應力約束：g3≤0，g4≤0。
其中：
斜齒齒輪接觸疲勞應力為：。
斜齒齒輪彎曲疲勞應力為：。
3.2 BP神經網絡映射程序的實現
神經網絡BP（Back Propagation），是目前在多學科領域應用范圍最為普及和成熟的人工神經網絡，其組成經過主要包含信息正向傳播與誤差的反向傳播兩個過程。BP人工神經網絡在模式識別、函數逼近和數據壓縮方面都顯示出較強的映射能力[4]。下面是齒形系數YFa計算關系映射的實現步驟（使用Matlab7.1神經網絡工具箱，共4步）。
第一步，讀入訓練樣本數據。
第二步，初始化網絡，利用網絡初始化函數newff實現。
第三步，訓練網絡。利用訓練函數train實現。
。
第四步，函數逼近。
利用上步訓練好的網絡代替原有的
函數關系，計算任意齒數zv0時的齒形系數YFa0，通過sim函數實現。
對比樣本數據和映射之后產出數據，發現變差的最高值為0.006，證明此人工神經網絡辨識精度達到很高水平，滿足要求。
3.3 遺傳算法程序實現
該文運用遺傳算法來計算優化齒輪設計，結合運用Matlab軟件中的遺傳工具箱完成優化，整個過程不僅簡單而且高效，其中遺傳算法優化步驟如下。
（1）將數學模型轉化成如下適用于Matlab的形式。
①設計變量。
②目標函數。
③約束條件。
（2）建立目標函數的m文件FitnessFcn.m文件內容如下。
（3）建立非線性約束的m文件nonlconfun.m；文件內容如下。
（4）把線性約束所對應的向量與系數矩陣賦予下述變量A、b、Aeq、beq，將邊界（上/下）值分別賦予下述變量LB、UB。
（5）調用。
3.4 VB與Matlab混合編程
VB、Matlab結合完成編程過程中，還能夠運用動態DLL鏈接庫、DDE數據和ActiveX自動化3種技術手段，具體詳見文獻[4]。該研究運用ActiveX技術，利用VB編程時調取Matlab優化齒輪設計程序的部分代碼如下：
當齒輪優化分析計算完畢，齒輪優化分析結果上傳并存儲到數據庫中，但此時非優化設計客戶端用戶只能瀏覽及下d計算數據文本，如果客戶端沒有安裝二次開發模塊，仍然無法對數據進行建模處理，所以在優化設計工作端需要對軟件進行二次開發，以SolidWorks軟件為例，可以運用ActiveX技術和API函數，結合VB語言二次開發SolidWorks，運用優化所得結果實現齒輪的三維參數化造型在所開發的VB程序內增加下述代碼，將完成的程序編輯產出*.dll文件，在SolidWorks中打開，在菜單欄中就能夠加入“齒輪”“斜齒圓柱齒輪”菜單和下拉菜單選項。
…
4 結語
該文探討了基于Web的網絡協同設計框架下，產品的優化設計部分作為協同設計網絡的重要組成部分（工作端）的優化過程，并以齒輪優化分析作為具體案例進行分析，文中融合了編程開發軟件：VB、Matlab，結合BP神經網絡、遺傳算法（人工智能領域），成功完成了存在離散（或連續）設計變量時，設計的優化，使得優化齒輪設計工作效率得到提升，繼而實現了整體設計協同作業效率的提升，并獲得了最佳方案。下一步可考慮在諸個工作端進行有效的數據轉換最終將此優化實現和三維參數化造型結合融于一體，在諸個工作端所用CAD/CAM軟件條件下，也能夠完成有限元分析并產出NC代碼，有效提升設計齒輪工作效率和品質，加快系統制造速度。
參考文獻
[1] 周偉.基于網絡的協同設計系統數據交換及管理關鍵技術研究[D].重慶：重慶大學，2007.
隨著現代科學技術的發展，市場產品競爭也越來越激烈，產品品種的換代速度加快，產品的復雜性在不斷增加。所以產品生產正在以小批量、多品種的生產方式取代過去的單一品種大批量生產方式[1]。而這種生產方式，肯定會縮短產品的生產周期，產品的成本也會降低，產品提高市場的占有率和競爭力也會提高。所以在機械結構設計中采用優化設計是滿足市場競爭的需要。
1 機械結構優化設計方法
目前，機械結構優化設計的應用已經應用到各個領域，很多的機械產品在設計中都會采用優化設計，才用優化設計能解決結構重量擴展到降低應力水平，還還能改進結構性能以及提高產品安全壽命等問題。
對機械結構的尺寸優化設計的應用方法有：用遺傳算法對空間桿桁架的桿截面進行尺寸優化，從而得到空間桁架較好的結構。對一些結構的形狀優化設計方法有：用數值解法計算機械產品的形狀優化，并采用數學規劃的方法進行形狀優化設計。下面介紹下在振動機械優化設計中的對比分析 ：
筋板在連接結構的內壁，能提高其抗彎和抗扭剛度；對開式截面的結構，作用很明顯；而對閉式結構作用影響不大。筋板作為壁板加強時，剛度作用增強，能抵抗局部變形。
無論采用何種優化方法，在迭代過程中求解目標函數和約束函數的值是必不可少的，在一些方法中，需要求解目標函數和約束函數的1階甚至2階偏導數。這些約束函數往往是結構的性能要求，如結構的應力、位移、頻率、穩定性、可靠性等，這些性能經常是設計變量的高階非線性函數。如果采用經典的力學公式能獲得滿足工程要求的結果，則在優化過程中，不斷調用這些公式計算當前函數值或導數值，就可以完成優化迭代。在這樣的方法中，由于函數最終表達為顯式，因而計算所化的時間和存儲量以當前的計算機技術看來是不難做到的。但是，對于復雜的機械結構來說，采用力學公式求解往往就不能勝任了。在有限元等數值方法快速發展的今天，自然被用在機械結構優化的分析中。由于這些數值方法應用廣泛，可以求解結構的各類問題，包括靜力、動力、彈塑性、熱傳導等，因此，隨著計算機的軟件和硬件技術快速發展，在過去經常被視作瓶頸的計算速度和存儲量，對于一般的機械結構優化已經不是太大的問題時，機械結構優化中越來越多地采用數學規劃+數值計算的模式。這種模式最大的優點是適應性好，使用方便，適合各類機械結構優化問題，包括大型桿系結構、三維連續體和板殼結構以及各種載荷和約束條件下的優化設計。但是，隨著優化迭代次數的增加，重分析次數也大幅度上升，尤其對于大規模的結構問題，特別是涉及動力、可靠性問題，如果單次有限元分析的時間就很長，再加上求偏導數時的重分析時間將可能使求解變得過于耗時，以致不可行。
2 機械結構優化的應用趨勢
結構優化設計隨著最優化方法的不斷發展和改善， 已逐漸得以發展。近些年來， 在結構優化結構算法的方面，結構優化設計偏向于采用接近實際的復雜結構模型來模擬一些大型結構系統， 由于設計的變量數目比較大，所以研究新的準則優化方法非常受到重視，但是如何去針對一些特殊的結構才設計相應的公式，解決在數值計算與推導實現的相關問題，同時還可以使用一些機械系統的分解與優化方法， 在機械結構優化中，可以按優化多級分解或進行子結構分解，對于一些多學科的較為復雜的系統可以采用學科分解優化的方法。分解的算法關鍵在于如何去建立各個子問題之間的耦合關系，比如可以通過采用線性分解和使用最優解對參數的靈敏度等方法來建立起耦合關系，讓一些子問題的解相容，從而確保迭代收斂，但是問題是怎樣保證一定能求解。并采用計算技術應用到結構優化設計中去。像人工神經網絡， 遺傳算法等方法， 在最近十余年來被機械結構優化設計的發展很快。它們對連續混合與離散變量的全局優化， 這對發展結構近似重分析的專家系統有重要的作用?，F在的問題就是該如何去提高優化精度、質量、加快收斂， 增加方法的通用性[2]。形狀優化、拓撲優化和材料優化的集成在機械結構優化中具有非常重要的價值，是并行結構優化的重要組成部分，也是以后的研究重點。
拓撲優化在結構優化中是重要的參考依據， 讓復雜部件和結構在概念設計階段即可理性地、靈活地優選方案，并有可能解決一些大型實際結構優化設計。拓撲優化在研究中所提出的均勻化等方法，可以將形狀優化、布局優化和材料選擇集成一體，為機械設計結構、工藝和材料提供科學的手段。但是如果要處理一些龐大的優化模型和有限元的計算量非常大，應力需要約束處理、對“多孔狀”材料分布圓整化，單元消失有可能會引起計算模型病態等問題。
機械結構優化技術在工程機械設計中的具有非常重要的實用價值，如要解決優化設計中有限元模型的龐大性問題、多學科設計與解決結構優化問題交叉問題。對于機械設備、結構和機構的健壯性與可靠性是機械設計時非常關心的問題， 綜合考慮健壯性、可靠性及成本的全性能優化設計方法、理論及其應用，則會給出更加接近實際的結果，應當應予重視[3]。在研究這類問題中，對包括隨機性和模糊性的不確定因素也應當應予注意。為增強優化設計盡可能的為工程實際所服務， 進一步開展設計的實用性。所以開發和完善通用性的結構化設計軟件已經變得十分迫切。
從近幾年來國家自然科學基金所資助的項目來看，單就機械學科相關的優化設計的項目就有將近20項，其中包括廣義優化設計，模糊優化，全性能優化設計，分解優化設計，可靠性優化，人機一體化設計與光機電一體化，有機械傳動系統性能優化也有基于人工神經網絡的復雜結構優化研究，復雜機電耦合設計理論與方法與系統解耦研究以及機電產品的綠色設計方法與理論等，在今年還提出的軋制件模具的現代設計方法， 面向產品的創新的概念設計等課題， 這些方面的研究充分反映出我國已經非常重視機械設計的研究工作和機械機構優化設計的發展方向[4]。
參考文獻
[1] 張紅友.優化結構設計減少建筑投資成本[J].陜西建筑，2008（11）.
中圖分類號：F407 文獻標識碼： A
引言
機械制造業的不斷發展，隨之而來的是對機械結構設計要求的不斷提高，因此，對于機械結構的設計需要在滿足機械設計原則的基礎上不斷創新，改變原來的設計方法，根據機械產品的功能充分發揮創造力，綜合運用先進的技術，借鑒優秀的研究成果，在全新的設計理念和基本設計原則的指導下，創造出更具有價值的機械結構。
1、機械結構設計概述
對于機械結構而言，根據不同的設計方法生產出來的結構也不盡相同，比如在材料、毛坯選擇上，應當根據材料價值和特性進行選擇，充分利用機械結構材料自身的性能；同時，還要注意利用代用材料。如果只是制造毛坯，則制造難度就會明顯降低；切削加工過程中，選用切削加工費用低的方法；機械結構設計過程中，要求結構應當便于裝夾和定位，并且適用于標準刀具以及量具，適合標注尺寸等
2、機械結構設計原則
2.1應當滿足機械結構的應用要求
在結構設計過程中，機械結構應當可以有效實現預定的指標；同時，還要確保設計出來的機械結構可有效完成任務，滿足強度、剛度、精確度以及使用壽命的要求，同時還要確保該機械結構在使用過程中的安全可靠性。
2.2應當有效滿足經濟性要求
對于機械結構設計而言，其經濟性實際上是一個綜合性的指標，全面體現在設計、制造和應用全過程。其中，設計與制造經濟性，主要體現在設計、制造過程中的成本有效控制；應用過程中的經濟性，主要表現在高生產率、高效率等方面，同時還要求維護費用較低。這些都是設計過程中應當充分考慮的問題。
2.3應當關注機械設備操作人員的安全
機械結構設計過程中，應當注意技術安全問題，最大限度地去改善操作人員的勞動條件、強度；同時，還要注意機械結構外形的美觀度，并能有效滿足特殊要求，比如機床在長期應用中的精度、大型機械的運輸方便性等。
2.4與質量技術指標相適應
由于機械結構是機器產品的基本組成要素，因此對結構質量的要求十分嚴格，但質量技術指標越高，用在結構設計和制造上的成本和時間也越多，當質量技術指標達到要求時，再添加其它的要求勢必會導致工時和成本急劇增加，生產效率明顯下降。在這樣的條件下，生產出來的結構將無法實現最理想的經濟效益。因此，在對機械結構的結構進行設計時，結構的結構工藝性必須在滿足使用條件的前提下與質量技術指標相適應，實現機械結構最高的實用性和最大的經濟效益。
3、機械結構設計方法
3.1理論設計
理論設計主要以人們已掌握的合乎規律的理論和實踐知識為基礎，結合理論力學、材料力學、機械原理、金屬學等理論知識進行機械結構的結構設計。根據結構的整體載荷情況，運用理論計算公式確定結構的幾何尺寸。結構的尺寸計算必須滿足載荷情況、材料性能、結構工作情況和應力分布規律等方面的條件。運用計算公式初步確定機械結構的尺寸及形狀后，再利用校核計算對結構危險剖面的安全系數計算值進行校核。這個過程多用于應力分布規律復雜，但又能用材料力學公式表示出來的結構設計，同時也適用于應力分布規律簡單但必須已知結構尺寸的情況，如軸和彈簧的設計。在進行機械結構的結構設計時，一些具有足夠實踐經驗的設計工作者也常為了簡化計算過程，在粗略的估算和相關資料的基礎上直接進行結構設計，然后采用校核計算。理論設計的基礎是熟知機械結構的材料性能和應力分布規律，是經過大量感性知識而總結出來的設計規律，因此是一種具有一定科學性和先進性的設計方法，值得廣泛采用。但是任何一種理論都存在不完善的地方，所以不應把理論設計當作完美的機械結構機構設計方法。
3.2模型實驗設計
模型實驗設計主要針對一些尚無法運用理論知識進行詳細分析的大型的、結構復雜且具有一定重要性的機械結構進行結構設計。具體來說，就是對結構作出初步設計，形成模型，對模型進行反復試驗，再根據實驗結果加以修改。這種設計方法同樣也是對理論不足的一種彌補，同時也有效地避免了經驗設計中缺乏科學性的成分。模型實驗設計決定了大型復雜結構中的工作應力分布情況和結構的極限承受能力，是將經驗設計轉化為理論設計的途徑之一。
3.3經驗設計法
即實際設計過程中，根據某類機械結構現有設計、應用經驗，總結出經驗公式，根據設計人員自身的設計經驗，選一類比法進行設計。雖然該種方法沒有較為詳盡的理論科學分析依據，但也具有科學統計性特點，因此應用價值也比較大。實踐中可以看到，因該種方法是基于通過實踐總結出來的經驗，所以它經得起實踐檢驗。比如，機架以及變速箱設計過程中，經驗設計法便可在理論設計的基礎上加以應用和實現，實際上它是理論設計的初級方法。
4、機械結構優化的發展展望
結構優化設計隨著最優化方法的不斷發展和改善，已逐漸得以發展。近些年來，在結構優化算法方面，結構優化設計趨向于采用接近實際的復雜結構模型模擬大型結構系統，由于設計變量數目大，研究新的有效的準則優化方法受到重視，但仍有如何去解決針對各種特殊的結構優化問題建立相應的公式，解決解析推導和數值計算的實現問題；再是使用大型系統的分解優化方法，對于大型結構優化，可以按子結構分解或者進行多級分解優化，對于多學科的復雜系統可以按學科分解優化。分解算法的關鍵在于建立各個子問題之間的稿合關系，比如通過使用最優解對參數的靈敏度和采用線性分解等法建立起稿合關系，使得子問題的解相容，從而保證迭代收斂，問題是如何保證一定能求解。并行計算技術引入結構優化設計是一個較新的方向。像遺傳算法，人工神經網絡的方法，在近十年來被引入結構優化設計并發展很快。它們對離散與連續混合變量的全局優化，對發展結構近似重分析的專家系統有其獨到之處?，F在的問題是怎樣提高優化質量、精度、加快收斂，增加方法的通用性。
拓撲優化、材料優化和形狀優化的集成在機械結構和部件設計中具有重要的實用價值，是近年來出現的并行設計的重要組成部分，仍將是下一步研究工作的重點。拓撲優化能夠為結構的方案設計提供科學的依據，使復雜結構和部件在概念設計階段即可靈活地、理性地優選方案，有望用于大型實際結構優化設計求解。但是要處理龐大的有限元和優化模型計算量增大，應力約束處理、對“多孔狀”材料分布圓整化，單元消失可能會對計算模型造成病態等問題。
從近幾年來國家自然科學基金所資助的內容來看，單就機械學科涉及優化設計的項目就有近20項，有廣義優化設計，全性能優化設計，模糊優化，可靠性優化，分解優化設計，光機電一體化與人機一體化設計，有基于人工神經網絡的復雜結構優化研究及機械傳動系統性能優化，復雜機電系統解稿與稿合設計理論與方法研究，機電產品的綠色設計理論與方法等，以及今年提出的面向產品的創新的概念設計，軋制件模具的現代設計方法等課題，反映我國已經注意追蹤或跨入世界領先領域的研究工作。另外，優化新方法的研究，形狀優化和拓撲優化，多學科優化，結構優化建模，可靠性問題，結構重分析與靈敏度分析，遺傳算法，神經網絡，人工智能，大規模問題求解，因特網應用等都是繼續深入研究的熱門課題。
結束語
機械結構優化設計是提高產品性能、節約生產成本的有效方法。其直接關系著整個機械產品的性能和質量，因此在機械結構機構設計過程中，應當加強思想重視和設計思路創新，只有這樣才能確保設計質量。
參考文獻
現有工程機械一體化監測系統常見的問題
現有的工程機械一體化監測系統和設備由于不具有通用性,因此經常出現各種問題,導致工程機械一體化監測系統的功能得不到良好的發揮,效率得不到提升。因此有必要認識到目前監測系統存在的各種問題,然后采取針對性的措施加以解決,目前工程機械監測系統及設備存在的問題主要表現在以下幾個方面。系統監測項目不夠齊全由于應用到工程機械一體化監測系統的各種配件不夠齊全,型號不一,類型不同,因此各種測量型的儀表組合并不能完全滿足工程機械的監測要求,從而造成對工程機械的一體化監測無法發揮擁有的功能,存在諸多問題,其中一個突出表現就是監測的項目不齊全。工程機械一體化監測項目涉及的范圍和領域非常豐富,常見的監測項目包含了電流、氣壓、電流、氣壓、油壓、油溫、水溫、轉速等,而對于這些項目僅僅依靠一個設備或者不同類型的設備組合是不行的,因此在系統監測項目不夠齊全,直接影響了工程機械一體化監測的效果和質量,例如關于電壓的監測設備就一般具有對油壓的監測功能,無法計算相應的流量和工作時間數等。監測設備質量不過關,無法實現系統的正?；鄶涤糜诠こ虣C械一體化監測的設備在質量上由于無法匹配工程機械的性能和操作系統,因此其監測的儀表過多而且比較復雜,其面板的布置也相當不方便。現有的監測儀表大多是很多廠家外購的產品,其種類型號都是不同的,因此用于工程機械一體化監測的儀表種類繁多,質量上無法完全達到工程機械一體化工作的要求,而且由于大小,樣式存在差異,導致工程機械一體化的儀盤表看起來十分混亂,不容易觀察和監測到數據,直接影響到了工程機械系統運行的正?；?影響工程機械一體化的工作效率和質量。工程機械一體化監測設備容易損壞而出現故障在工程機械一體化監測設備運行過程中,由于種類、型號繁多,生產廠家不同導致其在工作中無法正常運行。再加上在運行中,如果工程機械的操作使用人員對于某個型號的設備的工作原理不能理解,或者理解不透,都會帶來種種問題。此外受到生產廠家技術水平的影響,監測設備由于工作環境不合理,不恰當,導致這些設備容易損壞和失效。如果工程機械在使用與操作過程中,一些監測系統的設備不能經常性的使用,就會導致這些設備在工程機械操作過程中失去作用,而操作人員只能在工程機械監測設備出現故障的情況下,完全依靠自身的經驗去判斷和操作,直接影響了工程機械的使用效率和質量。2.4工程機械一體化監測系統復雜不容易操作對于工程機械一體化的監測來說,提高其系統的操作性將是一個關鍵環節。目前很多機械上的監測系統都是安裝比較復雜的設備,在信息的傳遞上效率不高,傳遞所使用的方式也比較落后。例如有些監測設備的信息傳遞主要依靠管路傳遞,這些管路的使用不但增強了監測系統難度而且對于安全性以及信息傳遞的可靠性也造成影響。因此優化工程機械一體化的監測系統是十分必要的。
工程機械一體化監測系統的優化設計的內容
中央處理器可采用目前比較成熟的單片機處理種功能的軟、硬件技術。以日本東芝公司生產的單片機TMP87CH46N/47U為例,其ROM為16kB,RAM為512kB,有8個8位A/D轉換器,2個8位計時器和2個16位計時器等,且具有功能強大的指令系統,其RAM可實時采集并存貯機械在一定時間內的測量參數,需要時可通過處理器的輸出接口輸入到計算機內進行處理。顯示裝置可采用目前較為流行的彩色圖文液晶顯示屏,由于采用全固體器件,工作可靠,便于適應工程機械的使用要求。目前常見的此種顯示屏可具有內置國標漢字庫、串行通訊速率20k/s、指令代碼編程、16種顏色、單一電源供電等功能,而且可以以模擬與數字共同顯示方式顯示所測數據,即直觀,又準確,完全可以適應工程機械監測的顯示之用?？刂蒲b置可隨時控制顯示模式,選定顯示參數,各測量參數即可固定顯示,也可按控制裝置的設定自動輪流顯示。系統開始工作后,各個傳感器直接將收集的信號進行轉換然后發送至處理器,處理器通過專家系統來進行數據分析并進行判斷,如果經過分析判斷系統為正常狀態,那么則繼續監測工作,如果判斷系統為異常,則開始報警。然后系統會自行開始對出現的故障和問題進行診斷,以發現其故障原因,并提示出可以采取的維修方式和方法。如果通過診斷發現不了原因,則需要將發生故障時的各種技術參數記錄下來,然后借助專家系統數據庫將這些故障記錄下來,從而形成知識庫。系統軟件設計系統軟件利用中央處理器自身的控制指令,用匯編語言編寫,通過編程器輸入CPU,機械啟動后,該系統自動加電啟動,經對各端口及寄存器進行初始化后,開始接收各傳感器傳來的數據,并對各數據進行處理,經端口檢驗,將接收到的數據與該端口測量參數的故障極限數據進行比較,若超出正常數據值,則經聲光方式給予報警,若所測數據在正常范圍內,則不予報警,并將數據存入RAM,然后將數據送入顯示模塊進行顯示。為有效利用該系統的功能,各測量數據由軟件設計自動存入其RAM內,需要時可通過系統的輸出接口輸入到外部計算機內,在計算機上對數據進行詳細分析,以進一步了解其工作狀況及故障發生時的情況。從以上分析來看,關于工程機械一體化監測系統的優化與設計應該根據工程機械自身的特點來進行,系統的優化設計的一個基本目標是要注重監測系統的可靠性有穩定性,要在注重經濟性的同時,采取一些相對簡單而又能應付惡劣工作環境的設備,從而提高監測系統的整體性能。
加強工程機械一體化的監測系統的優化設計,已經成為改善工程機械一體化作業精確度和效率的重要途徑。針對目前監測設備容易出現各種問題的實際情況,本文對于工程機械一體化監測系統的設計與優化,可以在某種程度上解決當前工程機械一體化操作帶來的問題,從而提高工程機械一體化運行的效率和質量?？傊?隨著現代信息技術的發展,尤其是計算機技術的發展,將微電子控制技術作為核心的機電一體化監測技術必將在工程機械使用以及操作、改造中發揮重要的作用,極大推動工程機械自身性能的改進和技術的創新,這對于推動工程機械技術的發展,提高工程機械的使用效率,將產生重要的影響和價值。相信未來機電一體化技術在工程機械應用的領域和范圍將會更加的廣泛和深入,因此工程機械一體化監測系統的優化與設計作為一個理論與實踐相結合的研究課題具有深遠的意義。
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
一、機械結構動態優化設計的應用概況
在機械結構動態優化設計理論中，其根本思想是按照產品功能的要求來對產品結構進行設計，或者根據機械結構需要改進的部分進行動力學建模，并做動態性分析，然后根據產品在動態性上的要求或預定的動態設計目標，進行結構的修改、再設計，以滿足機械結構在動態性上的設計要求。
目前，機械結構動態優化設計已經在我國的機械行業中被廣泛應用，其在汽車、航空航天、船舶行業、建筑機械等行業中均取得了重大的成果。在汽車行業中，隨著社會的發展和人們需求的更新，汽車行業已經實現了客車車身輕量化的優化設計、汽車車身形態仿生的優化設計、汽車車身安全性的優化設計以及面向行人下肢碰撞保護的優化設計等目標。在航空航天行業，其作為國家科學技術綜合水平和實力的體現，機械結構動態優化設計在航空航天行業得到了高度的重視，并應用到航空航天技術中每一產品的設計上。在船舶行業，我國經過自主創新研究，對潛艇外部液壓艙、油船剖面、潛艇結構等方面的優化設計進行了研究，旨在提高船舶行業各研究對象的性能。與此同時，結構動態優化設計在高速公路瀝青混凝土路面結構、液壓縮管機模具、雙層組合套管、基床結構等很多方面的優化設計上也發揮著重要的作用，并產生了巨大的經濟效益和社會效益。
二、優化策略與流程
1.優化策略結構進行優化設計
根據設計變量的類型和求解難易程度，可分為尺寸優化、形狀優化和拓撲優化三個層次，每個層次對應不同的設計階段。為了實現結構設計自動化，對產品進行優化設計時：首先，根據產品功能要求建立優化目標函數，將剛度、強度等約束條件參數化，利用拓撲優化方法計算冗余材料所在單元（即要殺死的單元），并進行冗余材料邊界單元和節點的遍歷搜索，結合實際生產資源情況建立邊界關鍵點，對原模型進行參數化變形設計，得到拓撲優化后的模型；然后，根據結構力學特性要求對其進行邊界形狀優化和尺寸參數的優化，并通過參數化驅動實現模型的更新，最終得到滿足剛、強度要求的CAD模型。
2.三級優化流程
在參數優化三級優化設計過程中，拓撲優化階段主要通過變密度法求解密度較小的單元，自動生成拓撲優化后的概念模型。形狀優化階段首先針對前期優化結果模型進行微小單元的去除，充分利用曲線擬合技術構建密度較小的冗余單元邊界關鍵點組成的輪廓，并根據零部件生產資源情況進行邊界形狀的修正，通過參數化變形設計技術對原模型進行布爾減操作，得到拓撲優化后的CAD模型，將其導入CAE系統，然后通過形狀優化的數學模型尋找結構的最佳邊界形狀或者內部幾何形狀，以改善其力學特性。尺寸優化階段根據結構的受力情況確定設計變量及其變化范圍，建立目標函數，然后通過遺傳算法迭代求解較優的參數方案，從中選取最優方案參數來驅動模型，生成優化結果模型。方法流程如圖1所示。
三、機械結構優化分析
1.機械結構的拓撲優化
過去一般機械結構優化設計主要集中在結構參數的優化和設計，而對于機械零部件的拓撲結構很少涉及。但是，隨著人們對機械產品設計創新意識的提高，特別是機械產品概念設計的提出和應用，人們對結構優化設計提出了更高的要求――機械產品的結構拓撲優化設計。1985年，M.P.Bendsoe和N.Kikuchi將均勻化方法應用于連續體的結構拓撲優化，推動了連續體結構的拓撲優化發展。同時，連續體結構的拓撲優化已經從平面問題擴展到板殼和三維連續體問題。另外，一些新的方法，如生物生長模擬法、密度法、泡泡法等，被提出并得到應用。目前，結構拓撲優化方法也已被工業界所接受，例如Ford公司等正在加快研究步伐，推出了一些應用的實例。機械結構拓撲優化將把結構優化推到一個新的、更高的產品設計層次。
2.機械結構的形狀優化
在機械零部件中，連續體結構非常多，形狀比較復雜，結構分析存在一定的難度，而結構形狀對機械零部件的性能影響很大。因此，機械零部件的結構形狀優化可以大大提高其性能。20世紀80年代開始，機械行業開始興起結構形狀優化的研究，Haftka、Ding和Hassani進行了綜述，國內外出現了許多該方面的研究成果，伊莉、錢惠林、林橋等研究了壓力容器部分的結構形狀優化設計；陳汝訓、張東旭等研究了航空器部分零部件的結構形狀優化；Schwarz研究了對應于彈塑性結構響應的拓撲與形狀優化；等等。靈敏度分析是結構形狀優化的關鍵之一，程耿東和Haftka同時提出了半解析法，并被普遍采用。機械結構的形狀優化也是提高零部件機械性能的重要方法之一。
3.智能優化算法和仿生優化
算法優化算法的研究一直是優化設計的重要研究領域，特別是機械結構優化設計中一般零部件的結構分析非常復雜，有限元分析需要很長的計算時間，優化迭代次數很多。因此，機械結構優化設計對優化算法要求很高，主要要求優化算法具有強收斂性、高可靠性、強穩定性等，研究人員不斷地進行優化算法的發展和改進。目前，數學規劃法中一些算法（如SQP等）比較適合結構優化設計問題的求解，優化準則法也是一種有效的算法，國內也開發了一些優化設計軟件包，例如大連理工大學的結構優化程序系統DDDU、華中科技大學（原華中理工大學）的優化方法程序庫OPB―2等。由于現代學科之間的大量交叉，特別是人工智能、神經網絡、模糊數學、不確定數學、基因遺傳等理論和方法的引入，為優化算法的發展提供了新的發展空間，例如遺傳算法、基于神經網絡的算法、螞蟻算法、模擬退火法等等。這些新的算法已經成功應用于優化問題的求解，用于結構優化問題的求解目前正處于研究階段。這些算法具有很好的特性，經過研究人員的努力，一定能夠在機械結構優化設計中得到推廣和應用。
四、機械結構優化的發展展望
結構優化設計隨著最優化方法的不斷發展和改善，已逐漸得以發展。近些年來，在結構優化算法方面，結構優化設計趨向于采用接近實際的復雜結構模型模擬大型結構系統，由于設計變量數目大，研究新的有效的準則優化方法受到重視，但仍有如何去解決針對各種特殊的結構優化問題建立相應的公式，解決解析推導和數值計算的實現問題；再是使用大型系統的分解優化方法，對于大型結構優化，可以按子結構分解或者進行多級分解優化，對于多學科的復雜系統可以按學科分解優化。分解算法的關鍵在于建立各個子問題之間的稿合關系，比如通過使用最優解對參數的靈敏度和采用線性分解等法建立起稿合關系，使得子問題的解相容，從而保證迭代收斂，問題是如何保證一定能求解。并行計算技術引入結構優化設計是一個較新的方向。像遺傳算法，人工神經網絡的方法，在近十年來被引入結構優化設計并發展很快。它們對離散與連續混合變量的全局優化，對發展結構近似重分析的專家系統有其獨到之處?，F在的問題是怎樣提高優化質量、精度、加快收斂，增加方法的通用性。
拓撲優化、材料優化和形狀優化的集成在機械結構和部件設計中具有重要的實用價值，是近年來出現的并行設計的重要組成部分，仍將是下一步研究工作的重點。拓撲優化能夠為結構的方案設計提供科學的依據，使復雜結構和部件在概念設計階段即可靈活地、理性地優選方案，有望用于大型實際結構優化設計求解。但是要處理龐大的有限元和優化模型計算量增大，應力約束處理、對“多孔狀”材料分布圓整化，單元消失可能會對計算模型造成病態等問題。動態特性優化是機械系統和結構設計應用研究的一個重要方向f}P-zo。特征向量、動力響應量的靈敏度分析、高度密集頻率的動力學問題的分析和優化設計，大型動力優化問題的建模和求解方法，非線性分析在優化中的應用，使優化技術的作用從對設計方案的優化延伸到加工工藝過程的優化，仍是極富有研究和應用價值。
綜上所述，未來，機械行業產品結構的設計、動態化的優化設計和技術的運用，還需要不斷分析與探討.只有不斷完善技術力量，才能更好地跟隨科技的變化而不斷地進步。
參考文獻：
