优化产品结构设计方案

机电一体化设计比单一门类的设计有更多的可选择性和设计灵活性，因为某些功能既可以采用机械方案来实现，也可以采用电子硬件或软件方案来实现。实际上，这些可以互相替代的机械、电子硬件或软件方案必然在某个层次上可实现相同的功能，因而称这些方案在实现某种功能上具有等效性，这种等效性是进行机电一体化设计的充分条件之一。

如果在所设计的产品中具备等效性环节或互补性环节，那么该产品的设计就应该采用机电一体化设计方法，否则只需采用常规设计方法。

机械、电子硬件和软件技术都有各自的设计方法，这些方法遵循不同的原理，适应不同的工艺特点，不能彼此替代。目前，多采用多方案优化的方法来进行总体设计，即在满足约束条件（特征指标）的前提下，采用不同原理及不同品质的组成环节构成多种可行方案，用优化指标对这些方案进行比较、优选，从而获得满足特征指标要求，且优化指标最合理的总体设计方案。可见，这种设计方法的关键是多种方案的列出，如果所列出的方案中不包括最优方案，则从中优选出的方案只能是较优的，而不可能是最优的。

所谓系统的优化，是指在给定的条件下，使整个系统获得尽可能满意的结果。即高生产率地自动生产出性能好、质量高、成本低、受用户欢迎的畅销产品，为企业和国家获得满意的经济效益。由于机电一体化系统是多目标系统，往往不能达到全优，在此情况下，能获得综合性的结果，仍属于系统的优化目标。(www.xing528.com)

在对机电一体化系统进行优化时，一般都伴随着最优决策。所谓最优决策，是指在可供选择的各种方案中选择最好的一个方案。对比较简单的系统，可以按照建立的数学模型来确定最优方案。但要用数学模型描述一些复杂的大型系统，目前还是一个难题。可是，对于一些不太复杂的子系统，仍可建立数学模型分析计算，进行最优决策。对复杂的系统常用优化的评价标准和数学模型，进行规划设计阶段的最优决策或分析。

对产品的优化设计实际上是性能指标与优化指标分析，即在产品的性能指标确定之后，设计工作的主要任务是选择和设计适当的结构来满足这些指标。机电一体化产品中某些性能指标的实现需要采用机械和电子两种技术及相应的机械和电子两类构成环节，因此在产品优化设计时，将产品整体按功能分解成功能单元或子功能单元，以确定哪些功能单元采用机械技术实现，哪些采用电类技术实现，哪些必须采用机与电两种技术实现，并将性能指标合理分配到各功能单元，从而保证以最佳的结构方案实现产品的总体性能指标。