机械设计课上,我为什么加入工业数据融合训练

上次带大三的机械设计课程设计,选题是老旧车间小型输送线的改型设计。本来是个四平八稳的常规题,我硬加了个要求:设计过程必须用到车间提供的历史运行数据。

第一次试讲时,学生全卡在了这里

放完任务要求,我以为最多半天就能进入状态。结果三天过去,找我问问题的学生排到了门口。 所有人的困惑都差不多:会算辊子的强度,会画整个线的三维装配,会选电机和轴承,可就是不知道,那些存成csv文件的电机电流、轴承温度、辊子跳动数据,该怎么用到自己的设计里。 不少学生直接问我,是不是要做个数据可视化大屏,凑够工作量就行?还有人说,工业数据融合不就是企业大数据部门的事吗,我们做机械设计的凑什么热闹? 说实话,我那时候也有点慌,会不会是我要求太超前了?
高校机械设计课程设计车间数据采集面板
高校机械设计课程设计车间数据采集面板
翻学生的草稿本才发现,所有人都还是按教材上的流程走:需求→经验假设→公式计算→出图。所有设计的前提,都是教材给的经验系数,没人想过,这个系数是不是符合眼前这个老旧车间的实际工况。 我们学了十几年的设计逻辑,从来都是从标准出发,不是从现场实际运行数据出发。卡点,太正常了。

把设计逻辑从“经验推导”改成“数据校准”

我砍掉了原来要求写的三页文献综述,换了两小时的现场数据拆解。 一句话给学生点透:我们要做的工业数据融合,不是让你搞算法建模型,就是用真实的现场数据,校准你设计里的经验假设。 举个最简单的例子,输送线的轴承选型,教材里要求按额定动载荷乘以1.2到1.5的安全系数,这个系数是通用工况下的统计值。那你现在改的这个工位,车间常年有粉尘,温度比常温高8度,同型号的轴承已经跑了五万多小时,现有数据里平均寿命比标准值低18%,那你还按1.2的系数选,不出问题才怪。
机械设计轴承寿命校准工业数据融合对比图
机械设计轴承寿命校准工业数据融合对比图
原来的设计里,大家都把数据当成额外的附加任务,做完设计再把数据贴上去凑数。现在反过来,拿到任务先看数据:现有设备哪里容易坏?坏的时候数据是什么特征?你改设计的时候,是不是把这个问题解决了? 不过话说回来,我也是第一次这么上课,摸石头过河。之前去合作企业做技改,跟着老工程师改一台老压机,他没按新的国标算,直接翻了十五年的运行记录,把原来的横梁厚度减了两厘米,省了十几万的材料钱,精度还满足要求。那时候我就明白,这件事不是炒概念,是真的有用。

给普通教学做的减法

给普通教学做的减法
给普通教学做的减法
现在一提工业数据融合,好像就得配专业计算平台,就得搞全链路数据采集,不然就是不合格。我们普通地方院校的教研室,哪来这么多资源? 我做的最关键的一步,就是减法。工业数据融合对机械设计教育来说,从来都不是大企业的专利,也不是研究生课题的专属。不需要学生会写复杂算法,不需要会搞分布式存储,只要会拿Excel拉个趋势线,会对照数据改自己的设计参数,就够了。 我找企业要的都是脱敏后的公开数据,一个输送线五年的运行数据,也就三百多兆,存在课程共享网盘里,学生随时能下。整个训练过程,只占课程设计十分之一的工作量,不会耽误学生原来的进度。 有个毕业的学生,去年回学校找我,说刚进公司做冲压设备设计,同批进来的都按标准给参数,他上课练过数据校准,拿车间现有老设备的数据调了安全系数,一下就被主管看上了。 你看,教给学生的不是什么高大上的概念,就是一个解决实际问题的思路。不要再把学生关在教室里边对着教材算题,要让他们知道,现场的真实数据,比书本上的经验系数更靠谱。 很多人说现在的机械毕业生,到企业上手慢,为什么?就是因为做的设计从来都是离现场太远,不知道真实运行是什么状态。加这么一个小训练,就是给学生搭个桥,从教室到车间的桥,对吧?
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