隨著新世紀全球工業格局的新變化和中國工業技術水平的快速發展，創新設計越來越引起院校和企業的重視。起重機市場近年來也異常的活躍起來，這無疑給起重機的設計帶來了更高層次的發展要求，起重機的創新設計已經成為各企業提升競爭能力的最主要手段和途徑。
隨著現代計算機控制技術飛速發展，使得起重機的設計在綜合考慮控制系統安全可靠性、操作的舒適性、機構及結構廣義優化等方面有了更高層次的要求，因此起重機的設計必須從原來的常規設計模式中跳出來，用新觀點、新原理、新方法、新技術、新工藝來設計適應新形勢的新產品，創新設計的課題已實實在在地擺在了起重機設計師們的面前。
起重機創新設計的理論、方法與工具是基于現代設計理論和方法，應用微電子、信息、管理等現代科學技術，以提高產品質量、用戶滿意的價格和造型、提高產品的功能、縮短產品開發周期為目的而進行的相應工作。起重機創新理論、方法與技術研究的宗旨是從起重機作為特種設備所要求的安全性和可靠性的工作目標出發，在特定技術性、經濟性約束條件下，創造性地完成起重機的創新設計，使其在滿足用戶交貨期和性能要求的前提下做到技術性與經濟性最佳搭配。
根據現實和發展，設計手段越來越體現出精確化、自動化、虛擬化與快捷的特點。現代的起重機產品正朝著機電一體化、集成化、模塊化、個性化方向發展。自動檢測、自動數據處理（運算、判斷、存儲、記憶）、自動顯示、自動控制、故障診斷和自動保護及維護等功能得到了大量的應用。因此起重機產品創新設計以降低設計成本，提高設計速度，縮短設計周期為目的，包括降低成本設計、可靠性設計、快速設計、并行設計、仿真與虛擬設計、智能設計、廣義優化設計等現代設計技術。
同時高度綜合也是現代起重機設計的顯著趨勢。具有先進技術和良好經濟效益的起重機設計可以說是機、電設計師、制造工程師、管理營銷人員以及工人、財會人員、專利律師等通力合作、集體智慧的結晶。
以下幾點是起重機創新設計的發展方向：
（1）具有零部件集成化、機構簡潔化、結構全面優化的整機設計；
（2）滿足個性用戶的特殊要求的個性化設計；
（3）滿足市場多樣性和低成本要求的具有新技術特征的起重機新系列產品的模塊化設計；
（4）具有自分析、自調整、自糾錯的智能化操作的全自動、半自動操作形式的高度機電一體化的起重機設計；
（5）采用新的傳感技術具有高精度稱量和定位系統的起重機設計；
（6）高速起重機的設計及相應防搖擺、準確對位技術的應用；
（7）采用參數化專家系統的快速反應設計；
（8）基于成本即時反應的經濟性DFC（DesignForCost）設計；
（9）極短交貨期要求采用并行設計及并行工程技術的設計；
（10）基于產品全壽命周期的方便維護維修的設計及免維護設計；
（11）大型單臺復雜產品的虛擬設計及動態仿真的實現；
（12）采用廣義優化技術的設計；
（13）起重機動力學（疲勞壽命的分析研究）研究成果的廣泛應用。
真正意義上的創新設計是上述諸多設計方法和技術的有機組合及綜合利用。設計工作從來都不是孤立存在的，由此產生了相關的技術和管理問題：從PDM、CAPP、ERP、PLM到CRM的全過程閉環反饋信息管理；從設計、工藝、制造、安裝、調試到運行的全過程信息化管理；面向企業異地協同設計與制造的MVPN的研究；基于CPC和MVPN的快速設計與制造一體化系統；專利技術的大量涌現及知識產權保護問題。
2現狀及國內外發展趨勢
二戰以后的幾十年來，各主要發達工業國家先后開始重視對設計技術的研究，起重機的設計技術水平也得到快速發展。英國從60年代開始，就以國家政策和財力來支持發展與推廣創新設計；德國提出“設計就是科學”，使其設計學的發展已達到相當規模；美國成立了“設計委員會”；日本同樣也非常重視設計技術的發展，將設計看作是技術、經濟、美學和人機工程學的一體化整體，并極力推廣和采用新技術。總之，經濟技術發達國家越來越重視設計工作并大量引入創新設計，使得整個機電產品也包括起重機械產品的造型設計、安全可靠性、技術經濟性等方面發生著越來越快的變化，設計水平也日益提高。
中國起重機設計的發展經歷了一個曲折的過程。以前多是以模仿原蘇聯的設計為主，憑借設計者的經驗，產品設計的局限性很大。從60年代起，開始了新產品、新部件的開發設計與實驗研究工作，從而使設計從仿制和經驗設計逐漸走向實驗研究和計算分析階段。到了80年代，隨著寶鋼等一些超大型企業對國外起重機的引進及與國外進行聯合設計、國內制造等形式的采用，開始在國內引入了一些國際上的先進技術與設計方法。同時將計算機應用技術引入設計領域，對起重機設計工作的發展起了很大的推動作用。
但是，中國起重機設計領域仍存在不少問題，主要是大多中小企業對設計研究分析不夠，資金投入少，人員培訓工作跟不上發展的需要，一直沒形成開發新產品或更新老產品的設計和應變能力，對引進的先進技術和產品，沒有從設計的角度進行消化，更沒有能力進行再創新工作。沒有形成合理的設計人員梯隊，產品仍然是幾十年不變樣，目前仍以照抄照搬為生存方式，沒有自己的知識產權，只是在應付低價拿來的合同。為數不多的幾個大型企業則在創新設計中快速發展，使得國內起重機設計能力和水平逐步與國外的先進設計縮短了距離。這些企業已大量采用新的計算機新技術，二維CAD早已普及，三維設計已推廣。電氣設計采用ED等先進設計手段，引入定子調壓和變頻調速，PLC參與系統控制，采用了大量高新傳感元器件，實現了定位準確，操控方便，其安全可靠性也逐步提高。通過專家系統的應用，極大地推進了創新設計的進程，并且利用系統論和信息論等現代計算機應用技術研究成果，使得起重機的創新設計開始向智能化方向發展
2．1降低設計、采購和制造成本
國內外專家對成本估算及降低成本的方法進行了大量的研究，部分企業在方案設計、報價系統等方面的工作取得了一定程度的成效。德國學者提出了成本結構和分類，用相對成本概念來實現不同設計方案之間的對比評價，同時利用設計方法學和控制成本的設計思想研究成本特征與設計特征之間的轉化，提出了面向用戶的目標成本核算法；美國學者（在面向報價方面）對已有或生產過的產品作回歸統計的結果，建立了成本模型；日本、瑞士、英國等學者也均對制造階段的成本估算進行了較多的研究。但由于研究經費和人力不足，工作量和難度大等原因，進展仍很緩慢。國內的許多學者也對這一課題進行了數年的研究，提出了DFC和DTC的研究模式，完成了全方位分析比較的單臺和系列起重機設計水平和設計目標成本的綜合評價體系。但數據積累量較少，實用范圍較小。從上述可看出，對產品降低成本的設計長期以來還一直停留在局部階段的分析和計算，尚未把它納入到貫穿設計全過程一體化的CAD系統中，且未引入產品的全壽命周期概念，導致分析結果大多是定性的，少數定量分析又是基于有限數據的統計分析基礎上的，因此，建立支持設計全過程尤其是初始方案和總體結構設計階段的成本信息模型已成為實現低成本設計的關鍵和迫切需要解決的難題。
2．2創新設計的快速反應
1992年東京國際會議上正式提出了并行工程技術，在此基礎上發展成旨在縮短產品設計周期的快速設計技術（RDT），目前國際上在針對快速設計的并行設計技術、快速原型技術、系列化模塊化技術和虛擬制造技術等發展均較為迅速，但起重機行業還沒有得到大范圍的推廣應用。
2．3仿真與虛擬設計技術
國內外的研究均較為活躍，在機械產品設計的仿真建模中，目前應用最廣泛的包括有限元方法（FEM）、有限差分法等。仿真技術得到了日益廣泛的使用，從而能突破物理空間和時間的限制。數字化樣機的仿真設計對大型復雜起重機產品的方案評審、機構動作原理審查、結構干涉檢查等具有十分重要的現實意義。同時在計算機虛擬現實系統（VRS）環境中的虛擬設計（VD）技術方面的研究也開始受到人們的重視。
2．4智能設計技術
各主要工業發達國家正從傳統的CAD技術不斷向智能CAD（ICAD）和人機智能化設計系統方向發展，電氣控制系統自分析、自調整、自糾錯的智能化水平不斷提高，使得起重機的設計和使用全過程的自動化和智能化得以實現。
2．5廣義優化設計
國內的數值優化技術約在70年代初應用于工程設計，且目前離散和隨機變量優化、結構優化、智能優化、優化建模和復雜系統優化方法學等領域的研究已取得具有相當水平的理論和應用成果，但對向前擴展到建立模型、處理模型，向后擴展到優化結果顯示的全過程的研究還不夠深入和全面，與主要工業發達國家有著一定差距。國內關于起重機的設計參數的敏感度分析以及廣義優化的具體應用也取得了初步成效。
3目標及主要研究內容和方向
3．1目標
研究并掌握產品創新設計的理論與方法，并有重點地應用于一批產品設計中，提高產品綜合設計能力和水平，使起重機產品在產品質量、價格、交貨期及功能、型式（造型色彩）等方面滿足用戶不斷發展的需求，在激烈的市場競爭中占據較多的份額。
3．2主要研究內容
（1）創新設計技術
開展對起重機傳動型式創新、結構構造創新和功能原理創新等方面理論及技術基礎研究，為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動裝置，從而通過對不同設計方案的優選、分解和組合來產生新的設計方案，不斷推出傳新創新設計成果。
（2）降低成本設計技術
在產品設計過程中采用面向成本設計技術和并行的成本估算技術是使產品成本降低的關鍵，其中重點要研究的是成本結構分析技術和價值工程分析技術，且需要構造多種專用的設計知識庫和成本數據庫來精確地并行估算成本。做到產品成本的即時反應，通過設計方案的調整實現設計階段控制產品成本的真實實現。
創新并不總等同于用較高的成本去發明新的零部件，利用標準構件，甚至標準件和外購件同樣也可以組合成新產品，這也是一種創新。
（3）快速設計技術
極短交貨期的市場需求要求開展基于網絡的協同（異地）設計技術、并行工程技術研究，這樣可以縮短產品的開發周期。其中，系列化模塊化設計技術、人工智能技術、產品專家設計系統技術和虛擬制造技術也是快速設計的所要研究的重要內容。
（4）仿真與虛擬設計技術
建模及仿真軟件是計算機仿真技術中的重要研究課題，對創新設計的可觀化研究，以及將專家系統模糊決策和人工神經網絡等技術引入仿真系統的研究將有助于形成一個高效的、智能的起重機仿真系統。開展虛擬現實（VR）技術的研究，將使起重機的仿真技術具有一個更加真實方便的輸入輸出系統，可以快捷地做出各種方案評價和決策。
（5）智能設計技術研究
起重機智能CAD（ICAD）技術和人機智能化設計系統技術的研究，使得面向CIMS的智能設計走向智能設計的高級階段。原理方案智能設計；協同求解；基于實例的推理；知識獲取、表達和利用等技術也是智能設計技術所要研究的重要內容。
（6）廣義優化技術和全過程的優化設計
起重機廣義優化技術的研究將使得人們能夠從模型的建立、處理、一直到優化結果顯示等全過程進行優化。現代設計技術中的一般性優化設計方法及其應用已日趨成熟，普通的連續變量優化設計、混合離散變量優化設計，已發展到隨機變量優化設計（可靠性優化設計）、模糊變量優化設計，單目標優化設計已發展到多目標優化設計。僅將優化設計的范圍局限于優化方法及其應用程序的編制上已不能適應當代起重機技術發展的需要，只有全局優化才是現代起重機的優化，廣義的優化設計應是優化設計的重要發展方向，其內容主要包括工程優化設計問題的自動建模技術、優化設計問題的前處理與后處理、優化設計結果的評價等。
4總結
起重機創新設計是起重機技術水平不斷提高和發展的源泉，充分利用現代信息技術成果和現代管理手段，綜合現代設計技術將對起重機技術發展起到極大的推動作用，起重機技術已處于快速發展階段，誰創新設計搞得好，誰就掌握了技術優勢，誰就掌握了市場。
