时间：2023-07-18 17:24:45
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇产品结构设计理论，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
随着社会经济的发展，制造业的生产经营模式越来越趋向于样品的多样化和小批量，以更好的适应企业在新时期面对国内外竞争环境的各项要求。这时，变型设计理念的出现就显得不足为奇，而且很好的适应了企业当前的生产经营策略。变型设计理念的核心就是要对原有的产品结构设计或系列产品进行改进和创新，实现新产品的快速设计和迅速推向市场。目前的变型设计主要是通过产品的有效配置和产品结构模型来实现的，而对变型设计中的创新设计、过程设计和变型修改等几个关键环节不够重视，不利于变型设计理论的长远发展。本文结合机械产品的特点，将对产品结构与变型设计等相关问题进行分析和探讨，以求进一步验证变型设计的有效性和实用性。
1变型设计概述
1.1变型设计的基本概念简单的说，变型设计就是一种设计方法，是一个设计过程，它的基本思想是通过改进已有的系列产品或设计实例来适应新的设计需求，实现产品的快速设计和新产品的快速试制定型。就整体而言，变型设计就是运用一定的规则将整个产品的设计归结为对其中各个部件、零件等功能模块的设计。因此在进行变型设计时建立一个合理的产品结构模型是实现产品快速变型的关键。
1.2方法体系
机械产品结构设计是一个系统、复杂、循序渐进的过程，无论是用户新的需求，还是机械产品在功能上的细小变化，都有可能引起很大改变，即在产品结构上的细小变动都有可能导致产品结构设计上的重大变动，这在机械产品的变型设计中表现的尤为明显。有时企业为了更好的满足各种用户的不同需求，不得不对原有的产品结构进行重新设计，以期获得更多的收益，奠定自身的竞争优势。笔者认为，对机械产品结构进行变型设计的关键就是要准确找到变型设计的根源，建立科学合理的方法体系，进而保证变型设计和快速设计目标的实现。本文所要介绍的方法体系，是以变型规则为基础，通过事物特性表技术的合理运用来构建合理的机械产品结构模型，该模型能够对支持变型设计的机械产品及其构配件之间的关系和条件进行准确的描述。事物特性表技术实现了机械产品结构数据通过二维表结构进行标准化、科学化、规范化的组织，这对机械产品结构的变型设计无疑是非常有帮助的。
2事物特性表的应用
事物特性表是一种ASCII文件，它的格式是保持不变的，不仅能够对事物的基本属性进行登记，还能对构配件的一些特性进行针对性的描述。在国家的相关标准中，它被当作一种信息标准进行应用，不仅能对事物的特性进行描述，并严格按照相关规范和要求进行记录、存储和显现。表格形式如表1所示。正是因为事物特性表能够详细、有效的对事物的性能、特征、工艺特殊性等进行描述，尤其是产品在开展与尺寸变型相关的结构设计时，事物特性表更有利于产品结构从类到实例的转变，这对变型设计和相关检索显然是非常有帮助的。例如，我们可以对某种机械产品的内外径、长度等特性进行描述，我们就可以得到一类产品，而我们对以上特性参数化之后就得到了某种产品的实例，最后将所有特性参数进行组合后，我们就得到了该产品的事物特性表。事物特性表的应用不仅如此，我们还可以结合机械产品变型设计的具体实际进行灵活扩展，尽量将事物特性表的作用最大化。
3机械产品结构模型分析
从某种意义上说，我们可以把产品结构模型看成是能够适应应有的的约束配置的构件的实例化集合。在具体应用过程中，企业应当立足于市场及用户的各种需求，从企业原有的系列产品结构中进行改进和创新，进而派生出更多的有效的产品结构。在对产品结构模型进行分析和构建时，我们首先应当对产品的结构、特点、功能有个全面的把握和了解，并按照相关设计原则和理念把产品模块化，然后通过面向对象的设计方法将所要进行设计的产品进行分解，进而获得相应的产品类或零部件类，最终得到科学、有效的产品模块结构。产品结构模型的原理如图1所示，其主要包含产品变型与约束规则、参数传递结构和构建集合等内容。而为了更好的对产品结构及其结构进行分析，我们首先要对产品以及组成产品的零配件关系进行描述，即构建产品装配拓扑树。
3.1产品装配拓扑树的构建
对于产品装配拓扑树的描述来说，我们可以把它看作是一种类结构，具体如图2所示。在装配拓扑树中，基本模块是产品结构设计中必不可少的，必选模块则是在严格遵循相关规则的基础上，从企业主要的系列产品结构模块中指定一定数量的模块加入到产品中；可选模块则是在严格遵循相关规则的基础上，从企业主要的系列产品结构模块中选择一定数量的模块加入到产品中。O2表示在组成部件BNode2时必须且只能在Anode6和Anode7中选择一个零件构件，并且以该构件与CNode2的关系装配到BNode2中。R1表示在组成产品族CNode1时，可以根据一定的规则在Anode4和Anode5中选择一个零件。将构件（Node）的概念引入到装配拓扑树中，主要是为了更好的表达产品对象以及零部件等子对象，而构件不能完全等同于具体的零部件，我们可以把它看成是零部件的抽象，是拥有一定共同特性的的集合，我们可以将其表述为一个四元组：Node＝[ID,Sel(Inc,Num),Type,Des(Attr_name,Data_Type,In_cons)]式中ID表示产品对象或其零部件子对象的唯一标识号；Sel表示该构件的选择特性，Inc的取值为0，1。Inc=0表示该构件是可选构件，Inc=1表示该构件是必选构件。Num表示零部件在产品中的配置数目；Des表示构件的属性描述信息，Type表示该构件的类型。At-tr_name表示该构件的一个属性名称；Data_Type表示属性的取值类型，如浮点型（float）、整型（int）、字符型（char）、布尔型（bool）等；In_cons表示属性的取值限定约束。
3.2PSMTree类的构造
在完成装配拓扑树的构建后，能够从结构上很好地支持产品对象的变异性。然后采用面向对象的方法对由PSMTree描述的产品原型进行建模，在建模时采用事物特性表技术来构造描述PSMTree的类属性，从而通过类的继承得到描述产品的类。在对类进行构造时，我们可以依靠O_Asm、O_Par和O_Sel这3个类来分别描述PSMtree中的产品及其零部件构件。提取3个类的标识码ID、名称NAME、变型规则等共同属性构造基类O_Base，O_Base与O_Asm、O_Par和O_Sel构成分类结构，具体如图3所示。
3.3机械产品的变型设计规则
从产品结构模型的构建过程来看，变型设计离不开以知识表达为基础的变型规则，规则表达的规范与好坏在很大程度上决定了产品的变型设计的质量，对此我们可以从两个方面进行研究。首先，对于变型规则，我们是针对产品模块内来说的，变性规则大体可以分为三种形式，即条件表达式、逻辑关系式和数学关系式。其中，逻辑关系式主要是为了判断产品中具体零件的必要性和可行性，进而决定零部件的增加或取消，条件表达式主要是用在产品构配件的更换或构配件数目的更改，通常表现出一定的因果联系，规则的具体形式可以表述为：<规则>：：＝<规则ID><规则名称><事件><条件><动作><事件>：：＝<事件ID><事件描述><事件规则><条件>：：＝<表达式><事实><动作>：：＝{(<陈述>|<操作>)}：其次，产品族模块间相互约束规则通常只会出现在部件或产品中，其对应的事物特性表中的信息主要是依靠指针通过配置文件的形式保存。机械产品的设计人员可以充分利用模块间相互约束的规则，对产品组合的各种模块进行灵活的选择，进而实现对主要系列产品结构进行变型的目的。其中，主要的约束关系主要包含：相互依存、相互排斥、相互继承、实现、组成、选择等，产品设计人员可以更加产品变型设计的实际，立足于满足用户的基本需求以及产品功能的丰富进行灵活选择。
关键词：火电厂；阀门设计；理论应用
火电厂的阀门作为一类通用的机械产品，其产品设计知识具有一般机械设计知识的特点，同时，火电厂阀门产品在结构和设计上又有不同于一般机械产品的特殊之处。因此，针对火电厂阀门产品的结构特点和设计过程，确定其产品设计的领域知识构成，构建火电厂阀门产品集成知识模型，实现火电厂阀门设计领域知识的合理表示是知识支持机制研究的前提。
1、 火电厂阀门的设计理论
火电厂的阀门为密封和副密封，一般采用密封副两平整光滑密封面相互挤压
来阻止介质通过。从理论上讲，用先进加工技术，把密封副两密封面加工成非常平整，同一平面上，加工痕迹非常细平，然后两密封面相互接触成为密封副，当给密封副加上外载时，在相互挤压作用下，两密封面之间细小加工痕迹被压平，两密封面之间完全接触。于是阻止介质从密封副两密封面之间通过，密封副达到密封。在现实中，无论什么先进加工技术，都不可能把密封面加工成非常平整，同一平面上加工痕迹非常细平。因此，在实际密封面上，总是存在着因加工留下的凹凸不平的凹槽和凸峰，同样用任何加工方法都不能把密封面加工成完全平面，两密封面相互接触不可能完全面面接触。当两密封面相互接触时，首先因两密封面平面度原因，使得两密封面接触不是内边缘接触外边缘不接触，就是内边缘不接触外边缘接触，然后，在接触部分中，凸峰与凸峰接触，凹槽与凹槽形成沟槽通道。当给密封副加外载时，其作用是相互接触的凸峰产生弹性变形或塑性变形，扩大两密封面接触面积，减小沟槽通道直径，但不可能达到沟槽通道消失或两接触面完全面面接触，因为两密封面存在平面度问题和外载大小受限制问题，两密封面之间因加工精度引起的沟槽通道中，有部分沟槽通道是畅通一段距离后被凸峰阻死的，有部分沟槽通道是截面积变化大，流道小，长度长，一端接通外腔，另一端接通内腔畅通通道，那些被凸峰阻死的沟槽通道，虽然存在，但已被阻死，已达到密封效果，那些两端畅通的沟槽通道，是密封副密封与否的关键，当畅通沟槽通道直径很小，其最小直径小于介质分子直径时，密封副达到密封，此密封称绝对密封。当畅通沟槽通道有部分直径大，其最小直径大于介质分子直径时，介质可以通过这部分畅通沟槽通道由外腔流向内腔或由内腔流向外腔，但这部分畅通通道截面积变化大，流道方向变化，介质若从一端流向另一端是非常难的，其通过流量非常细小。当整个密封副畅通沟槽通道流量全部汇加起来，在规定时间内总流量小于一滴或一个气泡时，也可认为密封副已达到密封，此密封称为相对密封。
2、火电厂阀门的产品结构与设计
火电厂阀门的总体结构设计基于管路系统对阀门提出的使用要求，即阀门设计应满足工作介质的压力、温度、腐蚀、流体特性，以及操作、制造、安装、维修等方面对阀门提出的全部要求。这些要求反映在阀门设计的基础技术数据上，即所谓的“设计输入”，主要包括阀门的用途或种类、介质的工作压力、介质的工作温度、介质的理化性能等，同时对于火电厂阀门与管道的连接形式以及阀门的驱动方式也有很高的设计要求，根据使用要求和相关设计标准，确定阀门产品的总体设计要求。总体设计数据作为阀门主要结构和性能参数，导航和影响了整个产品的详细结构设计过程，决定了产品各结构参数的组成、选择和驱动。因此，可将上述参数定义为产品实例的索引属性，作为产品级实例检索与重用的依据。
3、火电厂阀门产品设计领域知识构成
阀门产品作为一类通用的机械产品，其产品设计具有一般机械产品设计的特点，同时，又必须遵循阀门行业和各自生产企业所特有的设计规范，阀门产品设计中涉及相关的工业标准、设计准则、设计经验、设计实例等多方面的设计知识。
3.1火电厂阀门产品设计的标准
火电厂阀门产品设计必须在相关的标准规范下进行，阀门产品所采用的设计标准，从标准级别来讲，可以分为国际标准、国家标准、行业标准和企业标准。另外，阀门产品设计的相关标准有不同的适用范围，有些标准是适用于各类阀门产品的，如阀门的公称通径标准系列和公称压力标准系列等；有些标准是针对具体的阀门品种的，如蝶阀阀座最小流道通径标准、法兰连接蝶阀结构长度系列等。
3.2火电厂阀门产品设计经验知识
针对火电厂阀门企业而言，在长期的阀门产品设计、生产过程中，会积累大量的经验知识，这些经验知识主要体现在阀门产品的一些关键设计参数的取值，经验设计算法，具体阀门产品的典型结构和外协外购零件的供货信息等方面，经验知识有些存在于设计人员的脑海中，有些存在于已完成的产品设计实例中，往往不够集中，不够明显。火电厂阀门产品设计中的经验知识主要包括以下几个方面。其一，关键设计参数经验值在火电厂阀门产品的结构设计中，有一些关键的设计参数，如阀体壁厚、阀板厚度、蝶阀阀杆直径、蝶阀偏心尺寸等，这些参数作为阀门产品设计的重要结构参数，直接影响阀门产品的设计质量，对这些参数的设计计算，在相关标准和手册有些提供有计算公式，但很多公式也属于经验公式，由于阀门产品设计工作情况复杂，需要考虑的问题是多方面的，很难用精确的物理模型或力学模型进行描述，例如，阀体壁厚的计算是按强度进行考虑的，但对大口径的常、低压阀门，刚度成为设计的首要问题，在刚度计算模型不够精确的前提下，经验数据往往具有更大的参考价值。其二，经验设计算法在阀门产品设计时 ，一些重要零部件的关键参数需要进行设计计算或校核，在相关的阀门设计手册中，提供了相关的经验算法，另外具体的阀门生产企业在长期的实践中，也总结了特有的经验算法，如双偏心蝶阀密封锥角的计算，三偏心蝶阀锥偏角和密封锥角的确定等，在实际产品设计中发挥着重要作用，是领域设计知识的重要组成部分。其三，在典型结构阀门产品的设计长期设计经验中，企业对有些零部件积累了丰富的可选设计结构，如双偏心蝶阀的密封结构，根据密封形式的不同，可选择不同的密封结构，分别对应着不同的阀板和阀座结构。
3.3阀门产品设计知识表示
在明确火电厂阀门产品设计领域知识构成的前提下，依据阀门产品结构和设计特点，结合具体阀门产品的结构构成和设计流程，构建阀门产品设计的集成知识模型，实现设计知识的全面综合表达，是实现知识驱动的阀门产品设计的基础和前提。在产品族本体模型之下，针对特定的火电厂阀门品种，可以进一步构建详细的产品本体模型，通过对阀门产品总体结构和设计过程的研究分析发现，阀门产品设计在总体设计参数定义之下，按照设计过程确定的零部件生成顺序，零部件间在结构和尺寸参数方面具有很强的继承性和设计关联性，产品上级构件的结构形式与尺寸参数，定义或导航了下级结构构件的生成。因此，按照零部件间的装配和设计关联关系，基于设计单元构建特定阀门产品的本体模型。
4、结语：
结合火电厂阀门产品的结构特点与设计流程，明确了阀门产品设计领域知识的构成和分类，运用本体论和面向对象的思想和方法，完成了基于设计单元的火电厂阀门产品本体模型的构建，在此基础上构建了火电厂阀门产品设计的集成知识模型，实现了火电厂阀门产品领域设计知识的分层次综合表达。
参考文献：
【关键词】机械制造；工艺；精密加工
机械技术是机电控制系统最重要的基础技术。近些年来，各种新兴技术快速发展，传统机械技术也受到严峻挑战，它的主要支柱，如机械设计、制造工艺等出现了重大的变化，这些为机电控制系统的运用创造条件。
1、机械设计与制造工艺
1.1 机械设计
机械设计技术主要包括产品结构设计、工艺设计、材料选用及设计理论和方法等。目前，传统的机械设计技术和方法，已不能满足现代生产实践的需要。例如，汽轮机叶片结构设计、数控机床设计、高效节能电机设计等，一般的机械设计技术已很难实现设计要求。如高度自动化的数控机床，在生产加工中不能实施人工补偿和调整，应在设计上采用新结构、新材料，保证机床结构及工艺中的高精度、高刚度、微少热变形和良好的精度保持性。现在，设计方法已由直觉设计、经验设计发展到现代设计。设计方法是在设计的各个阶段应用先进理论和有效方法，解决设计中遇到的各类问题。现代设计涉及系统工程、仿真技术、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计(CAD）、动态载荷和模态分析等内容。它是应用现代信息技术，进行科学思维，有效利用设计方法。提高了设计的水平、设计质量和设计效率，促进了机械设计技术的高速发展。
1.2 制造工艺
（1）高效率。这是现代制造技术的一个重要特征。制造工艺的高效可缩短加工周期，提高加工速度。如：冷加工工艺，一般采用三种方法：①提高切削速度。因涂层刀具、TiC硬质合金刀具、陶瓷刀具和金刚石刀具等一批高性能刀具的使用，高速切削的线速度可达10m/s以上。②采用新的加工工艺。对一些性能特殊、不易加工的材料，要采用新的加工工艺，比如在振动和加温过程中进行切削；应用激光、电火花、化学腐蚀等方法进行加工。③实行集中加工方法。加工中心等设备集各类加工于一体，在计算机控制条件下，完成对工件的各种切削加工，缩短了加工周转时间和辅助时间。
（2）高精度。精度对计算机科学、国防、航空航天、核工业、制造产业等技术领域的发展做出的贡献重大。
（3）高柔性。加工的柔性化是机械技术发展的重要方向。加工柔性化是加工品种的多样性，加工的灵活性和多适应性。各类程控、数控机床和工业机器人等高度自动化设备的出现，使柔性制造系统成为现实。柔性制造系统分为柔性制造单元、柔性制造自动线和柔性制造系统，它们都是以数控设备为基础的，以自动运储系统连接，由计算机控制的能加工多品种零部件的自动化生产系统。它的出现有力推动了机械制造工艺的发展。
制造工艺对高精度的要求，使得传统机械技术与新兴技术相结合，形成了现代机械技术的重要发展方向，即精密机械技术，包括精密加工技术和微机械技术。
2、精密加工技术与微机械技术
2.1 精密加工技术
（1）精密切削技术。目前，直接用切削方法获得高精度仍然是一种常用方法。但是，要用切削方法获得高精度和高水平的表面粗糙度，必须排除机床、刀具、工件和外界等因素的影响。比如，为了提高机床的加工精度，要求机床具有高的刚度，小的热变形和良好的抗振性能。这就要求采用更先进的技术，如空气静压轴承、精密陶瓷导轨、微驱动和微进给技术、精密定位技术、精密控制技术及其他先进技术。当然，提高机床主铀的转速也是行之有效的办法。现在超精密加工机床的转速已从每分钟几千转提高到几万转。
（2）模具成型技术。据相关资料显示，汽车、飞机、电机、仪表及家电产品的1/3以上零部件是用模具加工出来的，预计近几年产品粗加工的3/4和精加工的1/4将由模具来完成。模具成型的关键是如何提高模具本身的加工精度。它已成为衡量一个国家制造技术水平的重要标志之一。电解加工工艺可以使模具达到微米级精度，并能有效地解决工件的表面质量问题。数控电火花成型机床能可靠地解决电极自动更换相重复定位精度间题，有利于复杂型腔的加工。
（3）超精密研磨技术。用于集成电路基板的硅片，其表面粗糙度要求达到1~2mm，需要进行原子级的研磨抛光。用传统的磨削、研磨和抛光等方法已很难满足。为此，采用各种新原理、新方法的超精密研磨就应运而生。比如，包括弹性发射加工和流体动压型悬浮研磨的非接触研磨；利用机械加工液，促进化学反应的机械化学研磨。这些新的研磨原理和方法，将为超精密研磨做出贡献。
（4）微细加工技术。为了满足电子元器件体积越来越小，运行频率越来越高，能量消耗越来越小的要求。日本利用超微细离子技术，在半导体上的加工精度达到了几百个埃的水平。
（5）纳米技术。它是一个多学科交叉的学科，是现代物理和先进工程技术结合的产品。纳米机械技术发展十分迅速。它能在硅片上刻写几个纳米宽的线，这表明信息存储的数据密度能提高几个数量级。
2.2 微机械技术
目前，微细加工技术已从一维、二维的平面结构发展到三维立体结构，这为微机械制作打下了良好的基础。
（1）微机械驱动技术。微机械技术能不能进入更广泛的应用范围，驱动技术是个关键。现在一般运用静电力学原理的静电动机和压电元件制成的微驱动器，其动作响应快、精度较高、易于操作。
（2）微机械传感技术。微机械除了要求传感器微型化，还要求它具有更高的分辨率、灵敏度和数据密度。目前，用大规模集成电路技术已能生产如力传感器、加速度传感器、触觉阵列传感器等微型传感器。而为了适应微机械的特点和要求，已在研究开发无源传感器、复合传感器及驱动、传感合一的集成部件。
关键词：机械结构；结构优化；优化设计
中图分类号：C35文献标识码： A
一、机械结构动态优化设计的应用概况
在机械结构动态优化设计理论中，其根本思想是按照产品功能的要求来对产品结构进行设计，或者根据机械结构需要改进的部分进行动力学建模，并做动态性分析，然后根据产品在动态性上的要求或预定的动态设计目标，进行结构的修改、再设计，以满足机械结构在动态性上的设计要求。
目前，机械结构动态优化设计已经在我国的机械行业中被广泛应用，其在汽车、航空航天、船舶行业、建筑机械等行业中均取得了重大的成果。在汽车行业中，随着社会的发展和人们需求的更新，汽车行业已经实现了客车车身轻量化的优化设计、汽车车身形态仿生的优化设计、汽车车身安全性的优化设计以及面向行人下肢碰撞保护的优化设计等目标。在航空航天行业，其作为国家科学技术综合水平和实力的体现，机械结构动态优化设计在航空航天行业得到了高度的重视，并应用到航空航天技术中每一产品的设计上。在船舶行业，我国经过自主创新研究，对潜艇外部液压舱、油船剖面、潜艇结构等方面的优化设计进行了研究，旨在提高船舶行业各研究对象的性能。与此同时，结构动态优化设计在高速公路沥青混凝土路面结构、液压缩管机模具、双层组合套管、基床结构等很多方面的优化设计上也发挥着重要的作用，并产生了巨大的经济效益和社会效益。
二、优化策略与流程
1.优化策略结构进行优化设计
根据设计变量的类型和求解难易程度，可分为尺寸优化、形状优化和拓扑优化三个层次，每个层次对应不同的设计阶段。为了实现结构设计自动化，对产品进行优化设计时：首先，根据产品功能要求建立优化目标函数，将刚度、强度等约束条件参数化，利用拓扑优化方法计算冗余材料所在单元（即要杀死的单元），并进行冗余材料边界单元和节点的遍历搜索，结合实际生产资源情况建立边界关键点，对原模型进行参数化变形设计，得到拓扑优化后的模型；然后，根据结构力学特性要求对其进行边界形状优化和尺寸参数的优化，并通过参数化驱动实现模型的更新，最终得到满足刚、强度要求的CAD模型。
2.三级优化流程
在参数优化三级优化设计过程中，拓扑优化阶段主要通过变密度法求解密度较小的单元，自动生成拓扑优化后的概念模型。形状优化阶段首先针对前期优化结果模型进行微小单元的去除，充分利用曲线拟合技术构建密度较小的冗余单元边界关键点组成的轮廓，并根据零部件生产资源情况进行边界形状的修正，通过参数化变形设计技术对原模型进行布尔减操作，得到拓扑优化后的CAD模型，将其导入CAE系统，然后通过形状优化的数学模型寻找结构的最佳边界形状或者内部几何形状，以改善其力学特性。尺寸优化阶段根据结构的受力情况确定设计变量及其变化范围，建立目标函数，然后通过遗传算法迭代求解较优的参数方案，从中选取最优方案参数来驱动模型，生成优化结果模型。方法流程如图1所示。
三、机械结构优化分析
1.机械结构的拓扑优化
过去一般机械结构优化设计主要集中在结构参数的优化和设计，而对于机械零部件的拓扑结构很少涉及。但是，随着人们对机械产品设计创新意识的提高，特别是机械产品概念设计的提出和应用，人们对结构优化设计提出了更高的要求――机械产品的结构拓扑优化设计。1985年，M.P.Bendsoe和N.Kikuchi将均匀化方法应用于连续体的结构拓扑优化，推动了连续体结构的拓扑优化发展。同时，连续体结构的拓扑优化已经从平面问题扩展到板壳和三维连续体问题。另外，一些新的方法，如生物生长模拟法、密度法、泡泡法等，被提出并得到应用。目前，结构拓扑优化方法也已被工业界所接受，例如Ford公司等正在加快研究步伐，推出了一些应用的实例。机械结构拓扑优化将把结构优化推到一个新的、更高的产品设计层次。
2.机械结构的形状优化
在机械零部件中，连续体结构非常多，形状比较复杂，结构分析存在一定的难度，而结构形状对机械零部件的性能影响很大。因此，机械零部件的结构形状优化可以大大提高其性能。20世纪80年代开始，机械行业开始兴起结构形状优化的研究，Haftka、Ding和Hassani进行了综述，国内外出现了许多该方面的研究成果，伊莉、钱惠林、林桥等研究了压力容器部分的结构形状优化设计；陈汝训、张东旭等研究了航空器部分零部件的结构形状优化；Schwarz研究了对应于弹塑性结构响应的拓扑与形状优化；等等。灵敏度分析是结构形状优化的关键之一，程耿东和Haftka同时提出了半解析法，并被普遍采用。机械结构的形状优化也是提高零部件机械性能的重要方法之一。
3.智能优化算法和仿生优化
算法优化算法的研究一直是优化设计的重要研究领域，特别是机械结构优化设计中一般零部件的结构分析非常复杂，有限元分析需要很长的计算时间，优化迭代次数很多。因此，机械结构优化设计对优化算法要求很高，主要要求优化算法具有强收敛性、高可靠性、强稳定性等，研究人员不断地进行优化算法的发展和改进。目前，数学规划法中一些算法（如SQP等）比较适合结构优化设计问题的求解，优化准则法也是一种有效的算法，国内也开发了一些优化设计软件包，例如大连理工大学的结构优化程序系统DDDU、华中科技大学（原华中理工大学）的优化方法程序库OPB―2等。由于现代学科之间的大量交叉，特别是人工智能、神经网络、模糊数学、不确定数学、基因遗传等理论和方法的引入，为优化算法的发展提供了新的发展空间，例如遗传算法、基于神经网络的算法、蚂蚁算法、模拟退火法等等。这些新的算法已经成功应用于优化问题的求解，用于结构优化问题的求解目前正处于研究阶段。这些算法具有很好的特性，经过研究人员的努力，一定能够在机械结构优化设计中得到推广和应用。
四、机械结构优化的发展展望
结构优化设计随着最优化方法的不断发展和改善，已逐渐得以发展。近些年来，在结构优化算法方面，结构优化设计趋向于采用接近实际的复杂结构模型模拟大型结构系统，由于设计变量数目大，研究新的有效的准则优化方法受到重视，但仍有如何去解决针对各种特殊的结构优化问题建立相应的公式，解决解析推导和数值计算的实现问题；再是使用大型系统的分解优化方法，对于大型结构优化，可以按子结构分解或者进行多级分解优化，对于多学科的复杂系统可以按学科分解优化。分解算法的关键在于建立各个子问题之间的稿合关系，比如通过使用最优解对参数的灵敏度和采用线性分解等法建立起稿合关系，使得子问题的解相容，从而保证迭代收敛，问题是如何保证一定能求解。并行计算技术引入结构优化设计是一个较新的方向。像遗传算法，人工神经网络的方法，在近十年来被引入结构优化设计并发展很快。它们对离散与连续混合变量的全局优化，对发展结构近似重分析的专家系统有其独到之处。现在的问题是怎样提高优化质量、精度、加快收敛，增加方法的通用性。
拓扑优化、材料优化和形状优化的集成在机械结构和部件设计中具有重要的实用价值，是近年来出现的并行设计的重要组成部分，仍将是下一步研究工作的重点。拓扑优化能够为结构的方案设计提供科学的依据，使复杂结构和部件在概念设计阶段即可灵活地、理性地优选方案，有望用于大型实际结构优化设计求解。但是要处理庞大的有限元和优化模型计算量增大，应力约束处理、对“多孔状”材料分布圆整化，单元消失可能会对计算模型造成病态等问题。动态特性优化是机械系统和结构设计应用研究的一个重要方向f}P-zo。特征向量、动力响应量的灵敏度分析、高度密集频率的动力学问题的分析和优化设计，大型动力优化问题的建模和求解方法，非线性分析在优化中的应用，使优化技术的作用从对设计方案的优化延伸到加工工艺过程的优化，仍是极富有研究和应用价值。
综上所述，未来，机械行业产品结构的设计、动态化的优化设计和技术的运用，还需要不断分析与探讨.只有不断完善技术力量，才能更好地跟随科技的变化而不断地进步。
参考文献：
[1]王丽敏,计小辈,李颖芝.机械结构优化设计应用与趋势研究[J].邢台职业技术学院学报,2008,03:46-48.
关键词：机械设计；工业设计；融合；发展
21世纪是一个充满创新的时代，中国正在迎接经济发展和科技创新的新时代，新的科学理论、科学技术和设计理念不断涌现，传统的专业和学科正在加速调整和融合，要求人们在继承传统的基础上开拓创新。机械设计与工业设计的结合是时展的要求，尤其是中国加入WTO后，给机械设计与工业设计提出了新的机遇和挑战，这就要求人们要加强合作，设计出符合国际需求的新产品。然而，目前，人们对机械设计和工业设计两个学科关系的研究还不深入，也没有形成科学的理论体系。因此，加强对机械设计与工业设计融合的研究，有助于推动机械设计行业的快速发展。
1.机械设计的内涵
机械的概念是广义的，它除了人们通常所说的机械以外，还包括各种各样的设备、设施、仪器、仪表、工具、器具、家具、交通车辆以及劳动保护用具等。可以说，机械是各类机器的通称。①机械是人类改造自然、发展自己的重要劳动工具。在现代社会里，任何产业和工程领域都要一个用机械，即使是人们的日常生活，也越来越多的应用机械了，如汽车、自行车、钟表、照相机、空调机、吸尘器等。因此，可以说机械在现代社会里发挥着重要作用。
机械设计既是一门学科，也是一门艺术。机械设计就是据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。机械设计是机械工程的重要组成部分，是机械生产的第一步，是决定机械性能的最主要的因素。机械设计的努力目标是：在各种限定的条件（如材料、加工能力、理论知识和计算手段等）下设计出最好的机械，即做出优化设计。优化设计需要综合地考虑许多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。这些要求常是互相矛盾的，而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。设计者的任务是按具体情况权衡轻重，统筹兼顾，使设计的机械有最优的综合技术经济效果。过去，设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展，制造和使用的技术经济数据资料的积累，以及计算机的推广应用，优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。
2.工业设计分析
工业设计是一门新兴的综合性学科，它集多门学科知识于一身，既包括科学技术知识，又包括美学艺术知识，以及人机工程学、经济学等等。②工业设计具有狭义和广义之分。从广义上来说，工业设计就是指为了达到某一特定目的，从构思到建立一个切实可行的实施方案，并且用明确的手段表示出来的系列行为。它包含了一切使用现代化手段进行生产和服务的设计过程。而从狭义来讲，工业设计就单指产品设计，即针对人与自然的关联中产生的工具装备的需求所作的响应。包括为了使生存与生活得以维持与发展所需的诸如工具、器械与产品等物质性装备所进行的设计。产品设计的核心是产品对使用者的身、心具有良好的亲和性与匹配。狭义的工业设计与传统的工业设计的概念是一致的。因此，总的来说，工业设计是一种创造性的活动，其目的是为物品、过程、服务以及它们在整个生命周期中构成的系统建立起多方面的品质。
3.工业设计在机械设计中的重要作用
机械产品的传统设计主要考虑机械产品本身的功能，而产品的设计功能也没有得到充分的重视。机械工程师往往借助于专业的技术知识来设计产品，由于缺乏专业的艺术培训和设计理念，使得设计出来的产品在外观质量和使用方式上存在欠缺，导致产品缺乏强有力的竞争力。③目前，工业设计在机械设计中的应用主要体现在人机工程学方面。在产品设计上根据以人为本的原则，设计理念也要从人的自身中去获取，通过研究人、机器以及环境这三个要素，将消费者或使用者和设计的产品，以及将人与产品作为一个系统来实现共同研究。
工业设计还能够实现产品造型、功能结构和材料的科学合理化，在提高产品的整体美与社会文化功能方面起到了非常积极的作用。随着我国社会技术的竞争逐渐激烈，要想在竞争中占有优势就必须充分利用现有技术，依靠工业设计来实现用较低的费用提高产品的功能与质量的目的，从而增强企业的竞争力，提高企业的经济效益。
4.机械设计与工业设计融合的发展特征
21世纪，我国的机械产品在激烈的国际竞争中，如果不加快产业结构、产品结构的调整，不改变传统的设计观念，学习先进的设计理论、技术和方法，不抓技术创新，不通过设计提高附加值，不抓规模效益，就很难立于世界强手之林。也就是说，传统的机械设计理论需要与新的设计理论相结合并加以创新，需要采用新结构、新工艺、新材料以适应现代化机械产品在多功能、可靠、高效、节能、小型、轻量、美观等方面的要求，并且要满足信息化、自动化和智能化对机械设计的要求。
从工业设计角度看，产品设计中的功能设计、人机方式设计、造型设计（形态、色彩、肌理、装饰等）是确保产品内外质量、提高产品附加值、增强市场竞争力等密不可分的整体。就产品造型设计而言，在设计、表现和推出的新款产品中只有那些符合功能、结构、加工工艺技术、人机工程、环境等要求，符合人的审美意识、心理、生理要求，符合市场需求的产品才是好的、美的设计作品。
4.1.机械产品造型设计的特征
4.1.1.机械产品的造型设计首先应服从于功能目的，机械产品是通过大量材料、一定的结构、生产工艺来完成的，是科学技术、材料、结构、工艺、造型艺术完美的统一。
4.1.2.机械产品的造型设计必须适应现代化生产方式，使设计的产品加工方便，符合标准化、通用化、模块化、系列化及批量生产的要求，体现经济性。
4.1.3.机械产品的造型设计，必须符合人的生理、心理特征，设计合理的人机界面，使人-机-环境相适应，体现宜人性。一个产品拥有友好的人机界面往往令使用者倍感亲切。
4.1.4.产品是人类文化的重要载体之一，高精尖的技术产品是人类文明进步的重要标志。机械产品应通过造型设计去反映时代精神和社会物质生活，以及科学技术的面貌、水平，去反映产品特定的内容、情趣，以及民族与文化的特征，以适应市场及消费者需求，产品总是这样具有极其强烈的时代性。
4.1.5.机械产品造型设计要注意继承与创新。要继承前人的设计理论、技术、方法和设计成果，进而创新并形成具有企业自己风格，具有时代特征的新产品。
4.1.6.机械产品的造型设计应同时具有作为物质产品的实用性、使用价值和作为造型艺术的审美性体现物质与精神功能的双重特征。
4.1.7.造型设计应体现出总体设计、结构设计、造型设计、人机设计，甚至管理、销售等的系统性、综合性，达到实用、经济、美观、宜人、创新的设计原则。
4.2.把造型设计中的美学原则融入到机械设计中
4.2.1.比例与尺度：正确的比例尺度，是造型设计的基础。机械产品造型比例的基本构成条件是产品功能。如加工细长零件的普通车床、外圆磨床等，其造型应该是低而长，成为卧式加工机床。不同用途的机械产品，其造型比例关系亦不相同。而不同时代又有不同的审美要求，使产品在比例、现行风格和色彩等方面形成不同的时代风格，具有不同时代特征的形式美。
4.2.2.均衡与稳定：一般情况下应有意识地运用不同结构布局、质量、几何形状、肌理、色彩、装饰件等的精心处理，形成既有造型变化，又产生视觉上均衡、稳定效果的完美整体。
4.2.3.（3）统一与变化：这是产品设计中最为重要、最能发挥工业设计师才华的美学原则，应从机械产品的整个系统、主体造型一直到装饰的细微处全面考虑。这应由工业设计师自始至终与工程技术人员密切协作，发挥各自的长处，从系统、整机一直至细部均统一协调。
4.3.机械产品的色彩设计
机械产品的色彩，不仅具有保护、防锈的作用，更具有美化产品、美化环境、提高工作效率、增加产品价值等作用。当然，机械产品的色彩设计不同于工艺品、装饰品、日用品，而有其特定的基本原则。其特点是色彩设计应符合功能要求、环境要求、人机工程要求，应符合人的审美情趣及经济性。色彩应简洁、单纯、美观、大方，既协调柔和又富有时代性、装饰性。
5.机械设计与工业设计融合的发展趋势
机械设计和工业设计的有机融合的实现能为企业带来更多的经济效益，最终实现企业的综合竞争力。但是，工业设计的发展不能照搬照抄，要进行合理的筛选。目前，我国很多企业的工业产品现代设计仍然很落后，主要是由于企业对实践探索的忽略，加之政府的不重视，不能进行科学的引导和有效的支持。由此可知，政府对设计的重视才能使得各种设计组织展开有效的工作，政府应该构建扶持型的发展模式，使得工业设计的组织及活动得到科学规范，通过政府的干预使得工业设计向节能节约方向发展，应该积极促进我国工业设计和机械设计的联合发展，通过制定相应的法律法案和政策，以及建立合作发展战略和加强国际间交流，实现国外优秀设计人才的引进和设计理念的发展。在财政上还要注重扶持中小企业开发机械设计和工业设计结合的发展策略，实现传统机械设计理念的转变。为此作为开发培养机械设计和工业设计综合性人才的高等中学教育，应该开设相应的工业设计课程，逐步建立研发中心来实现高水平设计人才的培养。
总而言之，一项产品的推出总是以社会需要为前提的，没有需要就没有市场。但是社会需要是变化的，不同的时期、不同的环境，就会有不同的市场行情和需求。因此，机械设计也要不断的改进和创新，更要不断开发新产品以满足市场的变化和市场的需求。在当今全球化的大潮中，无论是机械设计，还是工业设计，都要树立市场观念，以真实的社会需求作为出发点来设计产品。机械工程师设计创造的产品、工业设计师设计创作的作品、市场营销商经销的商品是三位一体的整体，机械设计工程师与工业设计师必须密切合作，共同努力，不但要研制出功能优秀的产产品，还要为这种功能产品找到符合人们审美需要、符合时代潮流的形式，从而向市场提供适销对路的商品。机械设计和工业设计是密不可分的，成功的商品是来机械设计工程师和工业设计师共同的知识、技能、智慧和汗水的结晶。
过去的实践表明，机械设计工程师设计的纯功能产品是缺乏市场竞争力的，艺术家创作的纯艺术作品只是仅供观赏，缺乏实用价值。在经济全球化、社会变异和技术创新的新世纪，生产与工艺趋通化，大部分行业受到相当程度的冲击，工业设计与机械设计在现代社会中所扮演的角色与任务也面临重新自我检视与调整。工业设计与机械设计进行更紧密的结合是时展的需要，是提高我国产业技术创新能力和国际竞争力的有效途径。机械设计工程师和工业设计师迫切需要携手并进、通力合作、提高设计水平，为市场提供优质的设计服务和优秀的产品，开辟工业设计与机械设计合作的新篇章。
6.结语
机械设计与工业设计的结合，是未来机械设计发展的重要方向。作为制造业价值链中最具增值潜力的重要环节，工业设计对于提升产品附加值、增强企业核心竞争力、促进产业结构升级等方面具有重要作用。因此，在机械设计中融入工业设计，对提高机械设计产品的性能将会起到非常重要的作用。机械设计与工业设计的融合，将会使工业设计向节能节约方向发展，也会提高机械设计产品的主要功能。
参考文献：
[1]沈乐年，刘向锋：《机械设计基础》，清华大学出版社（北京），1997年版
[2]帅德瑞：《工业设计与机械设计结合应用的发展趋势》，《硅谷》，2012年第18期
关键词：现代机械；机械设计；特点；创新
中图分类号：S611文献标识码： A 文章编号：
1、现代机械设计的内涵及特点
1.1 设计内涵
具体来讲，现代机械设计就是将微电子、机械、控制、信息等技术在系统工程的基础上有机地结合到一起，借此来实现机械系统最优化的目标。鉴于机械设计是为系统服务的，故此从系统的角度上看，可将现代机械设计看作是一个三维系统，这里的三维主要是指逻辑维、时间维以及方法维。逻辑维具体是指解决相关问题的逻辑程序或步骤，即分析、综合、评价、决策，这是解决现代机械设计中相关问题最为合理的四个步骤；时间维则是反映时间顺序的设计过程，大致可分为四个阶段，即产品规划、方案确定、技术以及加工设计；方法维指的是机械设计过程中所采用的各种思维方式和设计方法。
1.2 主要特点
(1)计算机化：在人类社会不断发展的过程中，计算机的出现极大程度地推动了生产力的提高。现如今随着计算机技术水平的进步，使其被广泛应用于各个领域当中，在机械设计的各个环节中都需要借助计算机来完成，如优化设计、系统仿真等等。(2)系统性：在应用现代机械设计解决产品设计中的各种相关问题时，其主要通过系统的观点将机械看成是一个具有特定功能以及各部分相互关联的有机整体，这充分体现出了现代机械设计的系统性。(3)动态性：现代机械设计不仅重视产品在静态下的性能，更加重视其在工作环境下的动态性能，这样的设计能够进一步提高产品的整体性能。(4)创新性：由于现代机械设计主要是以科学的设计理论以及先进的设计工具为基础，故此其能够真正发挥出设计者丰富的想象力和创造性思维，并运用各种具有创造性的手段和方法，研发出更多具有创新性的机械产品。
2、现代机械设计的理念
设计过程要遵循一些理性的、科学的基本原则，一般来说包括逻辑关系的确定，物理关系的确定，结构关系的确定，总体层面设计的最终确定。现代机械设计的理念是把信息技术、计算机辅助技术、智能技术和机械工程技术相结合，通过建立数学模型进行优化，融合数学、物理学、电子信息学、化工学、人体心理学、测量学等学科知识，从形象思维开始，综合运行各种思维方式，经过逻辑推理和判断及相应的综合、分析与决策，产生设计创意，经过精确的数据分析和操作，反复操作循环，最终完成设计方案。设计过程要充分考虑到设计任务，清晰设计目标，充分收集资料和数据，要设计出新结构和新方案，还要和客户进行讨论，注重各专业知识的配合，力求方案的科学性，要以严谨的态度对待设计图，不断修改方案，直到最佳，最后，现代机械设计的一个重要理念就是要将设计的过程贯彻于机械制造的始终，即使是草图结束以后也要动态进行调整。现代机械设计的理念秉承创新精神，注重逻辑和思维方式，运用科学合理的设计方法，结合最先进的科学技术，并且还要综合考虑经济性、稳定性、精确性、智能性等相关因素，充分融合环保设计、人性化设计、高性能设计、低能耗设计等理念，并且借鉴国内外的相关理论，实现设计理念的创新和发展。
3、运用创新思维实现机械设计的重要意义
机械创新设计能够提高机械设计人员的智能化水平，达到建立有效的机械设计“专家”系统的目标，加速机械设计向着智能化、自动化、最优化以及集成化的方向迈进。另外，机械设计的创新探索能够有效地锻炼机械设计人员的创造性思维，激发他们的潜在能力，提高人员自身实现技术创新的自觉意识。依据机械设计的划分阶段，在方案结构设计、运动设计和动力设计3个阶段中，创新思维下的机械制造产品，通常会含有较高的科技含量，从而在市场推进的过程中就会回收到不可估量的经济与社会效益。
4、机械创新设计思维的原则
4.1 最短路径原则
首先要对产品具有的功能进行明确，然后找出最佳的设计例子，以便在最快的时间内接近目标，然后选用正确的价值工程方法，再将价值较低的极少数组件找出来，当做研究的对象，分析出对象当前存在的矛盾，尝试在最小的变动之下将矛盾解决。这种方法需要消耗的能量是最少的，也就是所说的选用的路径是最短的。
4.2 相似性联想原则
联想是要针对事物之间的相似性进行分析和归纳，联想合理与否的一点重要依据就是是否具有相似性，相似性由产品的实例进行决定，如果多样产品实例同时满足一种功能要求，那么它们之间就可以说是存在着一定的相似性。
5、现代机械设计模式创新的有效途径
5.1 优化设计
现代机械设计模式的创新应当朝着优化设计的方向发展，而所谓的优化设计则是指以数学规划为理论依据、以计算机为设计工具，并在充分考虑与设计有关的各种制约因素的基础上，寻求与预定目标相符的最优方案的设计过程。简单来讲，优化设计方法是现代机械设计创新中比较先进的一种，其建立在计算机技术和最优化的数学理论基础上，并借助计算机和数学函数得出效率最高、最优化的设计方案，这种设计理念完全符合时展对机械设计的要求。设计人员在利用该方法进行机械设计时，能够对各方面的影响因素进行综合考虑，这样可以更加系统和全面地对问题进行分析和解决，从而获得最为精确的设计数据，达到缩短设计周期的目的。优化设计是CAD设计中最为重要的组成部分之一，其充分体现出设计最优的原则，通过找寻最优的设计方案，极大程度地提高了机械设计质量。
5.2 系统化设计
现代机械设计模式的创新应当以突破传统设计仅重视产品实现预期功能这一目标，借此来使机械设计朝着智能化、自动化、柔性化、信息化和系统化的方向发展。通过系统化设计能够在原有机械设计的基础上使产品的各方面功能和整体性能提高到一个全新的水平线上，而且有极大可能使产品的结构发生变化，从而带来巨大的经济效益和社会效益。为此，系统化设计必然会成为现代机械设计未来的发展趋势。系统化设计通过层次划分、逐层实现的方式，将原本抽象的设计任务转变为具体化，使整个设计过程变得更加系统，有规律可循、有方法可依，更容易实现计算机辅助设计。
5.3 变型设计
所谓的变形设计实质上就是在原有的设计基础之上进行新的研发，借此来使机械上的零部件更加标准、通用化水平更高，由此生产出具有系列化的产品，满足更多用户的不同需求，变形设计其实就是一种创新，这种设计方法有三种形式：其一，纵系列变形设计，即在产品结构、原理以及功能都相同的条件下，改变尺寸和性能参数的设计；其二，横系列变形设计，即以基础型产品为基础对其各方面功能进行扩展的设计；其三，跨系列变型设计，即设计具有先进动力参数的不同类型产品。采用变型设计能够在确保产品原有功能以及原理不变的前提下，按照用户的使用需求对相关参数进行调整，以此来设计出更加完善且符合用户要求的产品。在机械设计中比较常用的变型设计是产品三维参数化变形设计，即以工程、拓扑及尺寸这三者的约束驱动为技术基础的一种设计方法，它能够实现各类相关信息的自动更新，如视图位置、尺寸、比例等，而且还能实现整个产品生命周期的参数化设计。
结束语
现代机械制造行业的发展彰显了一国的综合国力和技术水平，市场经济的飞速发展，科学技术的突飞猛进，和现代化建设的急切脚步都让工业机械的市场需求大大提高。现代机械设计相对于传统的机械设计而言，具有动态性、系统性、创新性、计算机化等特点。不断地创新现代机械设计方法，是确保机械制造业发展的有利保障。
参考文献
[关键词]分散式；生产实习；工业设计；改革
[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）06-0024-03
工业设计是一门涉及科学与艺术，对于实践性和创新性要求都很高的应用学科。工业设计学科自身具有综合性与交叉性的特点。实践教学是工业设计人才培养方案中的重要组成部分。[1]它要求学生在实践过程中提高自身的设计能力、造型能力、审美能力等专业技能与修养。而生产实习是培养工业设计专业学生实践能力的重要环节，学生将在校所学的基础设计理论应用于企业实际项目的开发中，这是对学生创新能力、综合实践能力的检验与深化。[2][3]针对目前工业设计专业生产实习中存在的问题，本文提出了分散式生产实习模式[4]，并在实际应用过程中取得了较为理想的效果。
一、现行工业设计专业生产实习中存在的问题
工业设计专业的学生不仅要关注产品形态设计，会创意表达，还要掌握产品结构、工艺、材料等方面的知识。如果在生产实习环节学生不能真正地参与到公司的设计项目中，他们就无法了解产品结构设计过程和生产过程的相关技术，无法达到企业对人才的真实需求。[5]现在工业设计专业生产实习存在的问题如下。
（一）实习单位难以落实
现在的设计公司一般规模较小，无法接纳过多的学生同时实习，即便是接收了大量的学生实习，也难以保证实习质量。由于实习生在短时间内难以给公司创造利润，所以很多企业不愿意接收实习生。此外，学生的接待、培训、安全等问题也是影响企业接收实习生的重要因素。
（二）实习经费紧张
工业设计专业作为热门专业，近年来学生人数不断增长，而相对的学校对实习经费的投入则增长缓慢。受经费的限制，部分学生不得不放弃已经联系好的外地的设计公司。
（三）过程监控困难
指导教师一人要带领几十名实习学生，而实习地点不仅分散且远离学校，这给指导教师的过程监控带来了很大的困难。针对学生的考勤制度、工作态度、行为准则等问题，管理者缺少有效的管理措施。
（四）考核体系不健全
指导教师往往会根据生产实习报告来评定学生的实习成绩，然而实习报告并不能全面地反映出学生的实践能力、沟通交流能力、团队协作能力等综合素质。
二、工业设计专业分散式生产实习模式
（一）分散实习的利弊分析
以我校工业设计专业为例，随着招生规模的不断扩大，相应的师资力量、实习经费、实地基地数量等教学资源显现出不足。分散式生产实习体现了其优势：1.不仅缓解了学校的师资压力，还调动了学生的能动性，避免因为人数众多的集中实习而影响实习效果；2.学生可以根据自己的喜好和特长，充分发挥主观能动性自主联系实习单位，这提高了学生的自主意识；3.在生产实习的过程中，学生可以同时了解所在单位的具体情况，为择业与就业打下基础。
相较于传统的集中实习，分散实习在实习管理、考核等方面仍然存在一定的问题。首先，管理困难。由于学生多教师少，实习单位分散，指导教师很难监控到位。对于自觉性不高的学生，存在学生因准备考研、出国等而谎报实习的问题。其次，考核困难。通过往年的生产实习我们发现，部分企业碍于情面给实习学生的评价鉴定成绩并不真实。另外，实习单位的评价标准不同也可能影响实习结果的客观性。
（二）生产实习模式
我校2013级工业设计专业采取了分散式生产实习模式，具体如图1所示。
1.实习前的充分准备
首先，先后就作品集的制作、找实习单位遇到的问题和困惑解答、落实实习具体要求和安全注意事项等问题，分阶段三次召开生产实习动员大会，让学生们从思想上重视生产实习。其次，主动全方位出击，通过联系已建立的实习基地、指导教师个人资源、已毕业的学生资源、学生自联等方式，全面落实实习单位。再次，通过见面沟通、电话、QQ、微信、邮件等方式，严格把关作品集，时刻密切联系学生。第四，通过学校购买保险、企业委派指导教师、家长签署生产实习知情书、学生签订实习安全协议的方式，制定了学校-企业-家长-学生四位一体的安全措施。第五，鼓励学生根据自身的能力和兴趣，自实习单位。从专业对口角度、企业的软硬件条件、规模以及对支持学生生产实习教学是否有积极的态度等方面进行调研，综合考察该企业是否具备生产实习条件。在指导教师确认实习岗位的情况下，允许学生到自联单位参加生产实习。
2.实习中的严格管理
为了取得满意的实习效果，我们要求所有学生在公司进行顶岗实习。在实习过程中，企业和学校密切交流，相互配合共同培养学生。
企业方面：一人一导师，全面有计划地进行企业实习教学。由于企业的类型不一，实习教学内容也有差异，但总体可以分为以下几个环节。（1）企业培训。培训内容包括熟悉公司环境、熟悉公司的设计流程、资料的收集与分析方法、公司的经营范围、流程等。（2）技能训练。技能培训涵盖了手绘训练、3d Max等三维软件训练、Corel？鄄draw等二维软件训练、设备操作训练等。（3）参与企业项目。通过参与实际项目，学生的设计作品更加成熟，更能满足市场和客户的需求。（4）参与企业活动。参与企业活动有利于学生更好地融入企业文化。在活动过程中放松精神，增加与企业员工的感情和团队凝聚力，这能更好地促进自身工作。（5）企业鉴定。实习结束时，由实习单位主管领导对学生在实习期间的专业能力、团队精神、出勤、平时表现等给出鉴定意见，并对实体表现进行评级。
学校方面：走访沟通、电话网络等多位一体，严格把控实习过程。在生产实习中指，指导教师不能只起到一个联系人的作用，必须对实习过程进行全程严格把控。实习中学校需要做到以下几点。（1）联系实习单位，协商制定实习内容。与单位领导、相关人员沟通，确订实习时间、实习方式，并与企业协商，针对本专业的特点制订合理的实习计划，确保实习的顺利进行；同时根据实习单位和学生的特点及实际情况确定实习内容。（2）随机走，检查实习情况。针对实习地点较近的学生，指导教师应每天随机到某个企业进行抽查、监管、指导，以保证学生按时、保质的完成实习任务。（3）随时随地进行网络指导。对于在省外企业实习的学生，主要采用网络的方式与学生沟通，及时了解学生的实习情况。（4）制定双导师指导制、组长联络制，加强过程管理。学校指导教师与企业沟通，由企业为学生指派一名实习指导教师。学校指导教师与企业指导教师定期联系，了解学生在实习中的生活情况、工作情况以及学生实习过程中专业上或是管理上存在的问题。另外，根据学生实习地点集中的程度，每个区域指定一名小组长。由小组长每周向学校指导教师汇报组员的实习情况。（5）在与企业领导交流的过程中，指导教师应仔细考察这些企业是否具备成为本专业实习基地的条件，以备新增实习基地。
3.实习后的成果总结
召开实结交流大会，对生产实习进行回顾和分析，肯定成果，正视存在的问题和不足。指导教师及时对学生实习期间的优秀作品进行整理，并在总结交流大会上展示。这不仅有助于学生之间的互相学习，也有助于优秀作品的传承，对以后的学生能起到良好的示范作用。此外，回访企业，这样做一方面可以了解学生实习的真实情况，另一方面可以对企业有更深入的了解，与具有合作意愿，且企业实力、规模符合我们专业实习要求的企业进行洽谈，新增实习基地。
（三）生产实习改革
针对往届实习存在的问题，我们从分散实习质量监管、校企合作、教学团队、考核方式四个方面做了改革。
1.成立四级管理模式，加强分散实习质量监控
为了确保分散实习的教学质量，我们采取了机电工程学院、工业设计教研室、学校指导教师、企业指导教师四级管理模式。机电工程学院负责审查实习计划，提出整改意见，推动校企合作与实习基地建设。工业设计教研室负责组织教师对《生产实习》教学大纲进行讨论，汇编了《工业设计专业生产实习指导书》，为生产实习的顺利实施提供保障。此外，工业设计专业实行本科生师制，所有学生被平均分配给各专业方向的教师。导师也可为学生提供一些实习单位、实习指导，使生产实习能更加高效地进行。学校指导教师负责联系实习单位、企业指导教师，确定实习内容；对实习过程中的学生学习质量和安全问题进行监管；协调实习过程中企业与学校之间出现的问题。企业指导教师负责实习学生的企业培训、技能培训、项目安排和实习结束后的实习鉴定等。
2.以构建生产实习基地为契机，促进校企深度合作
我校工业设计系先后与成都洛可可设计有限公司等22家企业合作建立了生产实习人才培养基地。我们通过与企业长期合作，及时了解企业人才需求变化的信息，并将这一信息迅速反馈到教学中，及时调整人才培养方案，使学校的教学与社会需求保持同步。学生在大三生产实习期间通过自荐、教师推荐、企业考核等方式进驻企业顶岗实践，为企业创造价值。“利益”是企业追求的目标，“人才培养”是学校追求的目标，“双赢”则是校企达成深度合作的前提。
3.建设校企互补式师资队伍，提升教学团队实力
通过生产实习，加强学校与企业的交流。结合企业教师和专业教师各自的特点，实现优势互补。从培养学生实战能力的需求出发，聘请企业教师来校讲授实践项目课程；从企业提升员工理论素养的角度出发，安排学校专业教师到企业讲授理论知识。为保障这一方案的实施，我们在专业教师岗位中设置双师型教师岗位，岗位要求具备较强的专业设计能力和专业素养，在企业实践至少一年以上，在行业和社会中具有一定的知名度。
4.改革考核方式，实现多元、立体化评价
在生产实习教学管理过程中，考核是检查实习效果的有效途径。为了对学生的创新实践能力做出客观公正的评价，生产实习考核小组制定了量化的考核体系，采用了平时表现、生产实习日志、生产实习报告、企业评价、实习答辩相结合的多元、立体化的评价方式，将各个环节以具体的指标权重计入最终成绩。重点关注学生对相关设计知识的掌握与应用程度，以及发现问题、分析问题与解决问题的创新能力。
（四）生产实习成效
在分散式实习模式的支撑下，我们圆满完成了生产实习的教学任务，达到了生产实习的目的，取得了较好的效果。
1.依托创新创业中心，实现自主创业
工业设计系2013级的两名学生在生产实习期间，以工作室的形式对外承接设计服务。随后在我校创新创业政策的支持下，自主创业成立了工业产品设计有限公司和文化传播有限公司，公司已入驻我校科技园。
2.生产实习与就业相衔接，全面提高就业率
企业通过生产实习能提早了解毕业生的相关能力和信息，挑选优秀人才，与毕业生建立用人关系。同时，学生也可以通过实习考察企业实力、发展前景，从而决定是否留用为正式员工。本次共有67名学生参加生产实习，实习结束后有58名学生与企业达成了落实就业协议。
3.实习成果转化率高，亮点突出
学生设计作品的数量、质量是工业设计生产实习效果考核指标之一。按照生产实习要求，在企业设计师的指导下，每位学生均参与了企业实际项目，而且多位学生的设计作品已被公司采用。其中有3名学生设计的作品已经转化为商品，另外不少作品也即将转化为商品。
4.促进校企交流，拓展实习基地
大量的、稳定的实习基地不仅有利于人才培养，增加学生实习与就业的选择，而且能增加校企合作项目、共建课程的机会，还能增加学校的社会影响力。在生产实习期间，通过实习指导教师与非实习基地企业的交流，我们与5家企业签订了实习实践协议。
三、结束语
工业设计专业具有较强的实践性，对于实践过程中存在的问题，我们进行了分散式生产实习模式的探索与尝试。尽管分散实习增加了指导教师的管理难度，但是分散实习能够有效地调动学生的主观能动性，有利于实施分层次的教学管理模式，因材施教。学生的设计作品得到了企业的认可，实习成果得到了转化，就业率也提高了，可以说，分散式生产实习取得的成效是显著的。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 高慧.工业设计人才培养中的实践教育研究[J].设计，2014（2）：187-188.
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[3] 武一，王宝珠，贾志成，等.探讨生产实习模式，促进创新型人才培养[J].中国电力教育，2010（3）：143-144.
