【正文】 設(shè)備所要求的安全性和可靠性的工作目標(biāo)出發(fā)，在特定技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性約束條件下，創(chuàng)造性地完成起重機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使其在滿(mǎn)足用戶(hù)交貨期和性能要求的前提下做到技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性最佳搭配。根據(jù)現(xiàn)實(shí)和發(fā)展，設(shè)計(jì)手段越來(lái)越體現(xiàn)出精確化、自動(dòng)化、虛擬化與快捷的特點(diǎn)?，F(xiàn)代的起重機(jī)產(chǎn)品正朝著機(jī)電一體化、集成化、模塊化、個(gè)性化方向發(fā)展。自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理（運(yùn)算、判斷、存儲(chǔ)、記憶）、自動(dòng)顯示、自動(dòng)控制、故障診斷和自動(dòng)保護(hù)及維護(hù)等功能得到了大量的應(yīng)用。因此起重機(jī)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)以降低設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)速度，縮短設(shè)計(jì)周期為目的，包括降低成本設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、快速設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、仿真與虛擬設(shè)計(jì)、智能設(shè)計(jì)、廣義優(yōu)化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)。同時(shí)高度綜合也是現(xiàn)代起重機(jī)設(shè)計(jì)的顯著趨勢(shì)。具有先進(jìn)技術(shù)和良好經(jīng)濟(jì)效益的起重機(jī)設(shè)計(jì)可以說(shuō)是機(jī)、電設(shè)計(jì)師、制造工程師、管理營(yíng)銷(xiāo)人員以及工人、財(cái)會(huì)人員、專(zhuān)利律師等通力合作、集體智慧的結(jié)晶。以下幾點(diǎn)是起重機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的發(fā)展方向：(1)具有零部件集成化、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔化、結(jié)構(gòu)全面優(yōu)化的整機(jī)設(shè)計(jì)；(2)滿(mǎn)足個(gè)性用戶(hù)的特殊要求的個(gè)性化設(shè)計(jì)；(3)滿(mǎn)足市場(chǎng)多樣性和低成本要求的具有新技術(shù)特征的起重機(jī)新系列產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)；(4)具有自分析、自調(diào)整、自糾錯(cuò)的智能化操作的全自動(dòng)、半自動(dòng)操作形式的高度機(jī)電一體化的起重機(jī)設(shè)計(jì)；(5)采用新的傳感技術(shù)具有高精度稱(chēng)量和定位系統(tǒng)的起重機(jī)設(shè)計(jì)；(6)高速起重機(jī)的設(shè)計(jì)及相應(yīng)防搖擺、準(zhǔn)確對(duì)位技術(shù)的應(yīng)用；(7)采用參數(shù)化專(zhuān)家系統(tǒng)的快速反應(yīng)設(shè)計(jì)；(8)基于成本即時(shí)反應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性DFC（Design For Cost）設(shè)計(jì)；(9)極短交貨期要求采用并行設(shè)計(jì)及并行工程技術(shù)的設(shè)計(jì)；(10)基于產(chǎn)品全壽命周期的方便維護(hù)維修的設(shè)計(jì)及免維護(hù)設(shè)計(jì)；(11)大型單臺(tái)復(fù)雜產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真的實(shí)現(xiàn)；(12)采用廣義優(yōu)化技術(shù)的設(shè)計(jì)；(13)起重機(jī)動(dòng)力學(xué)（疲勞壽命的分析研究）研究成果的廣泛應(yīng)用。真正意義上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是上述諸多設(shè)計(jì)方法和技術(shù)的有機(jī)組合及綜合利用。設(shè)計(jì)工作從來(lái)都不是孤立存在的，由此產(chǎn)生了相關(guān)的技術(shù)和管理問(wèn)題：從PDM、CAPP、ERP、PLM 到CRM 的全過(guò)程閉環(huán)反饋信息管理；從設(shè)計(jì)、工藝、制造、安裝、調(diào)試到運(yùn)行的全過(guò)程信息化管理；面向企業(yè)異地協(xié)同設(shè)計(jì)與制造的MVPN 的研究；基于CPC 和MVPN 的快速設(shè)計(jì)與制造一體化系統(tǒng)；專(zhuān)利技術(shù)的大量涌現(xiàn)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)問(wèn)題。2 現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)二戰(zhàn)以后的幾十年來(lái)，各主要發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家先后開(kāi)始重視對(duì)設(shè)計(jì)技術(shù)的研究，起重機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)水平也得到快速發(fā)展。英國(guó)從60 年代開(kāi)始，就以國(guó)家政策和財(cái)力來(lái)支持發(fā)展與推廣創(chuàng)新設(shè)計(jì)；德國(guó)提出“設(shè)計(jì)就是科學(xué)”，使其設(shè)計(jì)學(xué)的發(fā)展已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模；美國(guó)成立了“設(shè)計(jì)委員會(huì)”；日本同樣也非常重視設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，將設(shè)計(jì)看作是技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、美學(xué)和人機(jī)工程學(xué)的一體化整體，并極力推廣和采用新技術(shù)。總之，經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家越來(lái)越重視設(shè)計(jì)工作并大量引入創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使得整個(gè)機(jī)電產(chǎn)品也包括起重機(jī)械產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)、安全可靠性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等方面發(fā)生著越來(lái)越快的變化，設(shè)計(jì)水平也日益提高。我國(guó)起重機(jī)設(shè)計(jì)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)曲折的過(guò)程。以前多是以模仿原蘇聯(lián)的設(shè)計(jì)為主，憑借設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的局限性很大。從60 年代起，開(kāi)始了新產(chǎn)品、新部件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究工作，從而使設(shè)計(jì)從仿制和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)逐漸走向?qū)嶒?yàn)研究和計(jì)算分析階段。到了80 年代，隨著寶鋼等一些超大型企業(yè)對(duì)國(guó)外起重機(jī)的引進(jìn)及與國(guó)外進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)、國(guó)內(nèi)制造等形式的采用，開(kāi)始在國(guó)內(nèi)引入了一些國(guó)際上的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)計(jì)方法。同時(shí)將計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)引入設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)起重機(jī)設(shè)計(jì)工作的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。但是，我國(guó)起重機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域仍存在不少問(wèn)題，主要是大多中小企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)研究分析不夠，資金投入少，人員培訓(xùn)工作跟不上發(fā)展的需要，一直沒(méi)形成開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品或更新老產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和應(yīng)變能力，對(duì)引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品，沒(méi)有從設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行消化，更沒(méi)有能力進(jìn)行再創(chuàng)新工作。沒(méi)有形成合理的設(shè)計(jì)人員梯隊(duì)，產(chǎn)品仍然是幾十年不變樣，目前仍以照抄照搬為生存方式，沒(méi)有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，只是在應(yīng)付低價(jià)拿來(lái)的合同。為數(shù)不多的幾個(gè)大型企業(yè)則在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中快速發(fā)展，使得國(guó)內(nèi)起重機(jī)設(shè)計(jì)能力和水平逐步與國(guó)外的先進(jìn)設(shè)計(jì)縮短了距離。這些企業(yè)已大量采用新的計(jì)算機(jī)新技術(shù)，二維CAD 早已普及，三維設(shè)計(jì)已推廣。電氣設(shè)計(jì)采用ED 等先進(jìn)設(shè)計(jì)手段，引入定子調(diào)壓和變頻調(diào)速，PLC 參與系統(tǒng)控制，采用了大量高新傳感元器件，實(shí)現(xiàn)了定位準(zhǔn)確，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通過(guò)專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用，極大地推進(jìn)了創(chuàng)新設(shè)計(jì)的進(jìn)程，并且利用系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究成果，使得起重機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)始向智能化方向發(fā)展。 降低設(shè)計(jì)、采購(gòu)和制造成本國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家對(duì)成本估算及降低成本的方法進(jìn)行了大量的研究，部分企業(yè)在方案設(shè)計(jì)、報(bào)價(jià)系統(tǒng)等方面的工作取得了一定程度的成效。德國(guó)學(xué)者提出了成本結(jié)構(gòu)和分類(lèi)，用相對(duì)成本概念來(lái)實(shí)現(xiàn)不同設(shè)計(jì)方案之間的對(duì)比評(píng)價(jià)，同時(shí)利用設(shè)計(jì)方法學(xué)和控制成本的設(shè)計(jì)思想研究成本特征與設(shè)計(jì)特征之間的轉(zhuǎn)化，提出了面向用戶(hù)的目標(biāo)成本核算法；美國(guó)學(xué)者（在面向報(bào)價(jià)方面）對(duì)已有或生產(chǎn)過(guò)的產(chǎn)品作回歸統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，建立了成本模型；日本、瑞士、英國(guó)等學(xué)者也均對(duì)制造階段的成本估算進(jìn)行了較多的研究。但由于研究經(jīng)費(fèi)和人力不足，工作量和難度大等原因，進(jìn)展仍很緩慢。國(guó)內(nèi)的許多學(xué)者也對(duì)這一課題進(jìn)行了數(shù)年的研究，提出了DFC 和DTC 的研究模式，完成了全方位分析比較的單臺(tái)和系列起重機(jī)設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)目標(biāo)成本的綜合評(píng)價(jià)體系。但數(shù)據(jù)積累量較少，實(shí)用范圍較小。從上述可看出，對(duì)產(chǎn)品降低成本的設(shè)計(jì)長(zhǎng)期以來(lái)還一直停留在局部階段的分析和計(jì)算，尚未把它納入到貫穿設(shè)計(jì)全過(guò)程一體化的CAD 系統(tǒng)中，且未引入產(chǎn)品的全壽命周期概念，導(dǎo)致分析結(jié)果大多是定性的，少數(shù)定量分析又是基于有限數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上的，因此，建立支持設(shè)計(jì)全過(guò)程尤其是初始方案和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的成本信息模型已成為實(shí)現(xiàn)低成本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和迫切需要解決的難題。 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的快速反應(yīng)1992 年?yáng)|京國(guó)際會(huì)議上正式提出了并行工程技術(shù)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展成旨在縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期的快速設(shè)計(jì)技術(shù)（RDT），目前國(guó)際上在針對(duì)快速設(shè)計(jì)的并行設(shè)計(jì)技術(shù)、快速原型技術(shù)、系列化模塊化技術(shù)和虛擬制造技術(shù)等發(fā)展均較為迅速，但起重機(jī)行業(yè)還沒(méi)有得到大范圍的推廣應(yīng)用。 仿真與虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)國(guó)內(nèi)外的研究均較為活躍，在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的仿真建模中，目前應(yīng)用最廣泛的包括有限元方法（FEM）、有限差分法等。仿真技術(shù)得到了日益廣泛的使用，從而能突破物理空間和時(shí)間的限制。數(shù)字化樣機(jī)的仿真設(shè)計(jì)對(duì)大型復(fù)雜起重機(jī)產(chǎn)品的方案評(píng)審、機(jī)構(gòu)動(dòng)作原理審查、結(jié)構(gòu)干涉檢查等具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)在計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（VRS）環(huán)境中的虛擬設(shè)計(jì)（VD）技術(shù)方面的研究也開(kāi)始受到人們的重視。 智能設(shè)計(jì)技術(shù)各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家正從傳統(tǒng)的CAD 技術(shù)不斷向智能CAD（ICAD）和人機(jī)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)方向發(fā)展，電氣控制系統(tǒng)自分析、自調(diào)整、自糾錯(cuò)的智能化水平不斷提高，使得起重機(jī)的設(shè)計(jì)和使用全過(guò)程的自動(dòng)化和智能化得以實(shí)現(xiàn)。 廣義優(yōu)化設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)的數(shù)值優(yōu)化技術(shù)約在70 年代初應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)，且目前離散和隨機(jī)變量?jī)?yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、智能優(yōu)化、優(yōu)化建模和復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化方法學(xué)等領(lǐng)域的研究已取得具有相當(dāng)水平的理論和應(yīng)用成果，但對(duì)向前擴(kuò)展到建立模型、處理模型，向后擴(kuò)展到優(yōu)化結(jié)果顯示的全過(guò)程的研究還不夠深入和全面，與主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家有著一定差距。國(guó)內(nèi)關(guān)于起重機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)的敏感度分析以及廣義優(yōu)化的具體應(yīng)用也取得了初步成效。3 目標(biāo)及主要研究?jī)?nèi)容和方向 目標(biāo)研究并掌握產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論與方法，并有重點(diǎn)地應(yīng)用于一批產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，提高產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)能力和水平，使起重機(jī)產(chǎn)品在產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)格、交貨期及功能、型式（造型色彩）等方面滿(mǎn)足用戶(hù)不斷發(fā)展的需求，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)較多的份額。 主要研究?jī)?nèi)容 創(chuàng)新設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)展對(duì)起重機(jī)傳動(dòng)型式創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)構(gòu)造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及技術(shù)基礎(chǔ)研究，為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動(dòng)裝置，從而通過(guò)對(duì)不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選、分解和組合來(lái)產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)方案，不斷推出傳新創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果。 降低成本設(shè)計(jì)技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中采用面向成本設(shè)計(jì)技術(shù)和并行的成本估算技術(shù)是使產(chǎn)品成本降低的關(guān)鍵，其中重點(diǎn)要研究的是成本結(jié)構(gòu)分析技術(shù)和價(jià)值工程分析技術(shù)，且需要構(gòu)造多種專(zhuān)用的設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)和成本數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)精確地并行估算成本。做到產(chǎn)品成本的即時(shí)反應(yīng)，通過(guò)設(shè)計(jì)方案的調(diào)整實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段控制產(chǎn)品成本的真實(shí)實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)新并不總等同于用較高的成本去發(fā)明新的零部件，利用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，甚至標(biāo)準(zhǔn)件和外購(gòu)件同樣也可以組合成新產(chǎn)品，這也是一種創(chuàng)新。 快速設(shè)計(jì)技術(shù)極短交貨期的市場(chǎng)需求要求開(kāi)展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同（異地）設(shè)計(jì)技術(shù)、并行工程技術(shù)研究，這樣可以縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期。其中，系列化模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)、人工智能技術(shù)、產(chǎn)品專(zhuān)家設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)和虛擬制造技術(shù)也是快速設(shè)計(jì)的所要研究的重要內(nèi)容。 仿真與虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)建模及仿真軟件是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中的重要研究課題，對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的可觀化研究，以及將專(zhuān)家系統(tǒng)模糊決策和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)引入仿真系統(tǒng)的研究將有助于形成一個(gè)高效的、智能的起重機(jī)仿真系統(tǒng)。開(kāi)展虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的研究，將使起重機(jī)的仿真技術(shù)具有一個(gè)更加真實(shí)方便的輸入輸出系統(tǒng)，可以快捷地做出各種方案評(píng)價(jià)和決策。 智能設(shè)計(jì)技術(shù)研究起重機(jī)智能CAD（ICAD）技術(shù)和人機(jī)智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)的研究，使得面向CIMS的智能設(shè)計(jì)走向智能設(shè)計(jì)的高級(jí)階段。原理方案智能設(shè)計(jì)；協(xié)同求解；基于實(shí)例的推理；知識(shí)獲取、表達(dá)和利用等技術(shù)也是智能設(shè)計(jì)技術(shù)所要研究的重要內(nèi)容。 廣義優(yōu)化技術(shù)和全過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)起重機(jī)廣義優(yōu)化技術(shù)的研究將使得人們能夠從模型的建立、處理、一直到優(yōu)化結(jié)果顯示等全過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)中的一般性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用已日趨成熟，普通的連續(xù)變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)、混合離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)，已發(fā)展到隨機(jī)變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)（可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)）、模糊變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)，單目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)已發(fā)展到多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。僅將優(yōu)化設(shè)計(jì)的范圍局限于優(yōu)化方法及其應(yīng)用程序的編制上已不能適應(yīng)當(dāng)代起重機(jī)技術(shù)發(fā)展的需要，只有全局優(yōu)化才是現(xiàn)代起重機(jī)的優(yōu)化，廣義的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)是優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要發(fā)展方向，其內(nèi)容主要包括工程優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的自動(dòng)建模技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的前處理與后處理、優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)價(jià)等。4 總結(jié)起重機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是起重機(jī)技術(shù)水平不斷提高和發(fā)展的源泉，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)成果和現(xiàn)代管理手段，綜合現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)將對(duì)起重機(jī)技術(shù)發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用，起重機(jī)技術(shù)已處于快速發(fā)展階段，誰(shuí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)搞得好，誰(shuí)就掌握了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，誰(shuí)就掌握了市場(chǎng)。1