学生的第一误区：优化是软件算出来的，不是改出来的
打开设计说明书，满页都是算法公式、适应度函数曲线，问他为什么优化完的中心距比轴承外圈直径还小，他瞪着眼睛说：软件输出的就是最优解啊。
说实话，我那时候头都大了。我们教了这么久，怎么教出来这个认知。
学生默认，机械优化就是打开MATLAB，输进去约束，点个运行，等结果出来直接抄。压根没想过，软件里的约束，是你输进去的，你漏了轴承安装的尺寸要求，结果当然错。
全错了。
机械优化从第一步开始，就是人的活儿。找对所有约束，排好约束的优先级，再给算法喂对参数，最后出来结果还要自己卡着生产要求筛一遍，哪里能扔给软件就不管。
之前我们把机械优化单独开成一门理论课，一学期都在讲凸规划、拉格朗日乘子、智能算法，学生考完试，连设计个扳手都不会用优化思维，这不叫教学，这叫背公式应付考试。
把优化思维拆进设计步骤，别放在课堂外
卡了三个月，我们改了教学大纲。不再单独讲优化理论，把优化的逻辑拆进每一次设计作业的环节里。
比如原来定齿轮模数，就是套强度公式，选个最接近的标准值，完事。现在呢，先给你整机的尺寸框：减速器总宽度不能超过180mm，现有箱体的安装位预留了100-108mm的中心距区间，目标是总重量降10%，齿面弯曲强度不低于设计要求。你自己调模数、齿数、齿宽的组合，一个个试，找符合要求最轻的那个。
这个过程，就是机械优化啊。哪里需要什么复杂的智能算法？对于本科生的设计题，十几轮试错试出来的结果，比瞎喂参数跑出来的算法结果靠谱太多。
不对，不是靠谱，是学生能懂每一步为什么改，为什么选这个不选那个。
不过话说回来，也不是不让学生用算法。我跟学生说，你试完基础组合，再用算法验证，没问题。但是你得先知道，哪些约束不能动，哪些是可以让步的，再开软件。别上来就让算法给你出答案，你连问题都没搞清楚，算法给什么错什么。
接受不完美，才是优化的核心
我见过最多的卡点，就是学生死磕全局最优解，卡个十天半个月出不来。
去年带学生做创新项目，做小型果树采摘机的升降悬臂，一个学生拿着有限元软件算了一个星期，得出理论最优壁厚1.2mm，强度刚好满足，重量最轻。结果跑遍铝材市场，找不到1.2mm壁厚的圆管，最接近的就是1.5mm。他跟我纠结了三天，说1.5mm重量超了40克，不是最优了，怎么办。
我问他，40克是什么概念？悬臂一共才一公斤多，超了不到4%，你把把手换成塑料的，一下子就减出来了，为什么非要死磕这个壁厚？
他愣了，说课本里的优化都是求全局最优啊。
课本里的优化是数学题，工程里的优化是应用题。
你要考虑能不能买到料，能不能加工，维修方便不方便，成本超不超，这么多约束摆在前面，哪来的全局最优？能满足所有硬约束，各项指标都合格，就是最合适的结果。接受这个不完美，才算是懂了什么是工程里的机械优化。
昨天翻学生的优化日志，看到一个学生写：原来优化不是找最好的那个，是找能用的那个里面最合适的。说的糙，在理。
我们教机械设计，教机械优化，教到最后，不就是教学生怎么在一堆限制里做出能用的东西吗？那些满页公式的理论，要是没教会学生这个，等于白教。
