淺談制造業(yè)3D設(shè)計平臺建立方法

江邊鳥

隨著社會的發(fā)展和計算機(jī)軟硬件的突飛猛進(jìn),，機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的設(shè)計工具也在飛速的發(fā)展,，從2000年開始,，國內(nèi)的制造業(yè)的設(shè)計系統(tǒng)就開始逐步的轉(zhuǎn)換到3D時代；現(xiàn)在大部分企業(yè)都或多或少的在應(yīng)用3D設(shè)計軟件,，如PRO/E,、NX（UG）、CATIA等高端平臺的設(shè)計軟件,，SolidWorks,、Invertor,、Solidedge等中端平臺的設(shè)計軟件都在不同的領(lǐng)域有這豐富的用戶群，3D設(shè)計軟件的應(yīng)用領(lǐng)域也有大型,、軍企等往中小型民營企業(yè)推進(jìn),。
: y1 N- v$ I: \' b" x$ O. p( l1 [現(xiàn)在中小型民營制造業(yè)企業(yè)的設(shè)計特點是：
# ?. M; r, k: G9 {" |1：產(chǎn)品的品種相對單一、但必須滿足客戶的細(xì)節(jié)要求,，也就是說在細(xì)節(jié)上又有很多不一樣的地方,，變種很多；
# O( \8 Z- `2 y& F- k2：模具,、工裝基本由本企業(yè)的人員設(shè)計開發(fā),，模具的開發(fā)難度不大，大部分都是模仿性或者重復(fù)性的設(shè)計,，原創(chuàng)性設(shè)計很少,；
3：有大量的二維圖紙，大部分設(shè)計人員對3D軟件的應(yīng)用經(jīng)驗較少,；
4：設(shè)計部門的領(lǐng)導(dǎo)層對3D設(shè)計軟件的作用和特點缺乏了解,。
0 D2 ~5 s: i+ I3 i( E; K* _, E! F以上特點就決定了在企業(yè)推廣應(yīng)用3D設(shè)計軟件的過程中，會出現(xiàn)很多問題,，諸如：“3D的設(shè)計軟件不如2D的好用”,、或者“我用2維的能夠進(jìn)行更快速的設(shè)計”等等，有工程設(shè)計人員的抵觸情緒也有領(lǐng)導(dǎo)層的種種誤解,�,？偟膩碚f還是因為對3D設(shè)計的特點、作用缺乏了解所致,。
: K6 Q: D8 G3 G, I7 H; [: O3D軟件的設(shè)計優(yōu)點在這里就不一一重復(fù)的了,，介紹性的資料很多，諸如：可視化,、關(guān)聯(lián)設(shè)計,、干涉檢查等等，有許多2D設(shè)計沒法比擬的優(yōu)點,，但為什么許多企業(yè)在推廣3D過程中遇到哪么多的問題,？導(dǎo)致進(jìn)度緩慢？企業(yè)該如何去正確的推廣3D的設(shè)計平臺,？
5 [  Z) A  Y, c9 d% S' c- m一 3D設(shè)計平臺構(gòu)建的過程：
1 f- C" S8 [( b/ P筆者總結(jié)的3D設(shè)計搭建的3D設(shè)計平臺的基本過程如下,，分三步走：
' A/ B! L# U7 t& g! m: ^3D設(shè)計平臺比2D的設(shè)計平臺要復(fù)雜的多，因為2D和手工的繪制習(xí)慣沒有本質(zhì)的區(qū)別,，所以使用人員只需要熟悉設(shè)計工具即可。而3D的設(shè)計平臺的導(dǎo)入就復(fù)雜的多,，這里除了使用設(shè)計思維的變化,、設(shè)計習(xí)慣等問題,，還有軟硬件平臺、企業(yè)環(huán)境等額外因素,。所以真正意義上的設(shè)計平臺是不可能一步就能完成的,，需要逐步的導(dǎo)入和建立。
第一階段：3D設(shè)計的導(dǎo)入階段
1.1 評估需求：
' [* J# N( A: q3 ]; h在上3D平臺前的評估十分重要,，有沒有必要上,？上了有那些優(yōu)點？能給企業(yè)帶來那些效益,？目前推廣可能存在的問題,？（人員素質(zhì)、資金,、領(lǐng)導(dǎo)層的認(rèn)識等）,。
4 Q9 q, S0 a+ S( M1.2 軟件的選型：
現(xiàn)在的3D設(shè)計軟件很多，有高端的,，有中端的,，需要根據(jù)企業(yè)的設(shè)計特點和內(nèi)外部環(huán)境以及企業(yè)的實力進(jìn)行選擇，起始時除非有經(jīng)驗豐富的人員評估,，否則需要選擇2~3款軟件進(jìn)行評估,。
7 O& g- w% P; r% R9 b7 T1.3 軟件測試：
這個環(huán)節(jié)，很多企業(yè)都忽略了,，很多企業(yè)都是聽別人說或者銷售說,，具有某某優(yōu)點，滿足某某需求等,，就忽略了實際的測試過程,，測試的人員需要至少進(jìn)行3個月以上的應(yīng)用，根據(jù)企業(yè)的設(shè)計特點和設(shè)計過程進(jìn)行綜合評估,。
, E( n) g' ^. ?1.4 確定軟件
" i* d" D- r# f根據(jù)測試人員的測試數(shù)據(jù)和結(jié)果,，對測試的產(chǎn)品進(jìn)行評估。軟件確認(rèn)時的幾個要點：
& u7 F7 y1 w7 F+ \9 cA：能夠滿足企業(yè)的設(shè)計需求,？
: V1 f/ _2 V3 G% |0 ]: T' J7 mB：是否易學(xué)易用,？
C：與相關(guān)的CAM、CAE,、PDM/PLM,，ERP等的配合是否有問題？
) l  }( P; L& s7 O8 m! \1.5 成立應(yīng)用小組
在選定軟件后,，由各設(shè)計部門抽調(diào)精英人員（學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的,，有上進(jìn)心的人員）組成一個小的項目組進(jìn)行軟件的學(xué)習(xí)、測試及日常設(shè)計應(yīng)用的大規(guī)模測試，將可能在應(yīng)用過程中的問題點在這個時間段解決掉,。
1.6 總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗
小組在測試完成后,，保證在各個設(shè)計組的日常應(yīng)用不存在重大的技術(shù)問題后，總結(jié)不同部門的應(yīng)用特點和測試過程中的經(jīng)驗教訓(xùn),，評估軟件的使用的問題點和優(yōu)劣,，將小組人員確定為種子用戶，使其下面企業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用時各個設(shè)計組的“應(yīng)用專家”同設(shè)計組內(nèi)遇到的問題由種子用戶負(fù)責(zé)解決,。
  f; c2 ]* M& I1.7 企業(yè)的整體推廣：
1 B' g; L+ F( ?) h1 X7 C: R" B在種子用戶回到各個設(shè)計部門后,，企業(yè)指定整體的教育培訓(xùn)計劃，在3~6個月內(nèi)將企業(yè)的設(shè)計平臺轉(zhuǎn)變到3D上,。
& G$ B- s9 }% }0 I2 |4 U( M第二階段：效率提升階段
企業(yè)花費了這么多人力物力引進(jìn)3D軟件后,，不是拿來炫耀的，而是應(yīng)實實在在的見到成效,，見到效益,，否則就是“失敗”3D設(shè)計的好處有很多，但是確往往降低了設(shè)計的效率,，對計算機(jī)的硬件要求也比2D高,，而且對應(yīng)用人員的要求也高，企業(yè)無形中的支出成本會增加,；企業(yè)又缺少規(guī)劃和管理,，還再用2D的經(jīng)驗去應(yīng)用3D軟件，往往會降低設(shè)計的效率,，雖然可能會提高設(shè)計成功率降低設(shè)計失誤,。所以3D軟件大規(guī)模應(yīng)用后，就存在一個如何提高設(shè)計效率的問題,。
6 \. D! d! D9 y; m2 i% B: `, W. l/ E/ Q2.1 基于3D特點的標(biāo)準(zhǔn)化的建立
) f3 H8 s$ F. A% [* ^5 k設(shè)計效率的提升離不開企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化,，沒有標(biāo)準(zhǔn)化也就沒有效率，所以如果企業(yè)沒有標(biāo)準(zhǔn)化體系,，首先第一步就要進(jìn)行企業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)化的建立,，而且是基于3D特點和計算機(jī)設(shè)計與管理特點的標(biāo)準(zhǔn)化的建立，在這里我們就不詳細(xì)的論述如何建立標(biāo)準(zhǔn)化了,。
6 n0 c  f9 Z4 @& O0 I, g2.2 標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立
% i5 s4 \+ R! n4 E# S8 U* Q有了標(biāo)準(zhǔn)化自然就有標(biāo)準(zhǔn)件,，一般企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)件可以分為3類：
A：國標(biāo)件
$ K- i" u( p+ g& x7 T: @. |B：采購件（外企標(biāo)準(zhǔn)件，如MISUMI等）
C：企業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件（企業(yè)自己的標(biāo)準(zhǔn)件）
3 _7 V7 E7 A% J5 A5 c6 P2.3 設(shè)計庫的建立
  @, q. f, W& ^. ?根據(jù)各個設(shè)計組的設(shè)計特點,，創(chuàng)建設(shè)計庫,，用過3D軟件的人都知道，在創(chuàng)建單零件級別的零件時,，熟練的畫制圖形也許2D和3D的時間不會相差很大,，但是如果對現(xiàn)有圖形進(jìn)行修改,，3D的優(yōu)勢就很明顯，在設(shè)計意圖不變的情況下,，大部分的設(shè)計只需要更改參數(shù)（3D設(shè)計的尺寸驅(qū)動幾何體技術(shù)）即可完成設(shè)計,，BOM和工程圖和刀路等都能實現(xiàn)自動變更，所以設(shè)計庫就是基于以上特點進(jìn)行建立,。將有代表性的零件、裝配體單獨出來創(chuàng)建設(shè)計庫,，這樣在設(shè)計類似的產(chǎn)品時,，直接Copy模型進(jìn)行修改，即可完成設(shè)計,。
2 o2 U; r7 E! ]( C! q4 w9 P( J設(shè)計庫中的零件建模的思路要合理,，并且盡可能多的應(yīng)用方程式、約束,、關(guān)聯(lián)設(shè)計等要素,，實現(xiàn)模型一定程度上的自動化，如更改一個尺寸后,，相關(guān)的尺寸通過方程式,、約束等自動變更。這些元素的應(yīng)用,，除了簡化模型的更改設(shè)計,，而且固化的大量的設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計公式在其中，降低了普通人員的設(shè)計難度和設(shè)計失誤的發(fā)生,。
5 F3 x% I$ G5 A' _( M2.4 設(shè)計庫的應(yīng)用
: q. \& n) c) z/ N8 h設(shè)計庫創(chuàng)建后,，需要有專人進(jìn)行維護(hù)，不要將普通的模型隨便的“丟“進(jìn)來,，需要有專人對其進(jìn)行優(yōu)化和整理,，最大程度滿足模型的可讀性、可被更改性和自動化,。設(shè)計主管和領(lǐng)導(dǎo)也要監(jiān)督普通的設(shè)計人員最大程度利用設(shè)計庫進(jìn)行設(shè)計,，以提高設(shè)計效率和設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化。
第三階段：企業(yè)自己的3D設(shè)計平臺
第二階段效率雖然有一定程度的提升,，但是設(shè)計人員還是需要去讀懂模型,，需要去手動的修改尺寸，需要做很多不必要的重復(fù)性勞動,，所以此時要想進(jìn)一步的提高設(shè)計效率,，就需要建立企業(yè)自己的3D設(shè)計平臺。
3.1 總結(jié)設(shè)計庫成果
1 }4 x, c2 V! h7 D% J) |設(shè)計庫的積累過程很重要,，沒有這個過程就需要去總結(jié)設(shè)計特點,、設(shè)計經(jīng)驗有了設(shè)計庫,，此過程就比較簡單了，將設(shè)計庫中模型的更改元素抓出來,，總結(jié)并歸納整理,，為下一步企業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計提供第一手的資料。
3.2 系統(tǒng)設(shè)計
6 s% B% H$ C# e基于總結(jié)和整理的文檔,，設(shè)計系統(tǒng)的架構(gòu),、界面等，這個需要系統(tǒng)設(shè)計人員的參與,。
& I: N; G4 U+ q1 v3.3 開發(fā)系統(tǒng)
這個過程有兩種方案：
    第一種是企業(yè)自己基于3D軟件開發(fā)系統(tǒng),，優(yōu)點是系統(tǒng)的界面會很直觀，效率會高一些,，缺點是,，一旦程序開發(fā)好，更改就比較困難,，而且需要專業(yè)的程序開發(fā)人員,。
+ v- \. w  I' d- M# ^5 x& B    第二種方法是使用現(xiàn)成的解決方案，直接定制就可以,，如SolidWorks平臺下的DriveWorks,。通過這種軟件，普通的設(shè)計人員就可以定制了,，不需要專業(yè)的開發(fā)人員和開發(fā)工具,，而且維護(hù)建議，操作簡便,，缺點是,，界面可能不是很直觀。
3.4 系統(tǒng)測試
系統(tǒng)開發(fā)完畢后,，有各個設(shè)計組的關(guān)鍵人員進(jìn)行應(yīng)用測試,，及時解決出現(xiàn)的問題。
3 H9 }1 }$ F2 h- Q# B3.5 應(yīng)用設(shè)計系統(tǒng)
- O4 v9 c& p- T1 Q' p系統(tǒng)測試完成后,，普通人員只需要輸入設(shè)計參數(shù),，即可完成設(shè)計，最大程度上提高設(shè)計效率,。
二 在實施過程中的注意事項：
* B+ M$ x% I5 v1 正確認(rèn)識需求和效益：
; R  x0 x/ T7 N, w設(shè)計部門的直屬領(lǐng)導(dǎo)層要正確的認(rèn)識企業(yè)的需求,，認(rèn)識3D設(shè)計平臺的優(yōu)點和給企業(yè)帶來的好處，要綜合考量整個設(shè)計開發(fā)流程在引入3D設(shè)計后能夠給企業(yè)帶來那些效益,，如果本企業(yè)的設(shè)計特點決定使用3D設(shè)計沒有效益或者效率很差,，那就建議不上，不能夠為了所謂的業(yè)績或者“政績工程”而上3D的設(shè)計平臺,。
2 推廣過程不易太急
經(jīng)過綜合考量后,，認(rèn)識到3D設(shè)計平臺的優(yōu)勢,，決定將設(shè)計推廣到3D平臺后，要加強(qiáng)宣導(dǎo),，培養(yǎng)種子用戶,，開始進(jìn)行試點。之所以進(jìn)行這一步,，是為企業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用人才,，現(xiàn)在大部分的3D軟件商在實施軟件導(dǎo)入時，都強(qiáng)調(diào)所謂的“一把手”工程（幾乎所有的計算機(jī)系統(tǒng)的導(dǎo)入試試都強(qiáng)調(diào)“一把手”,，這是種很不正常的現(xiàn)象）,，之所以強(qiáng)調(diào)一把手的作用，就在于企業(yè)沒有經(jīng)驗豐富的應(yīng)用人員,，也沒有統(tǒng)一認(rèn)識，企業(yè)設(shè)計人員學(xué)習(xí)熱情很差,，思想上有抵觸情緒,；所以上3D平臺應(yīng)由點到線，由線到面,，逐步推廣,。
* a/ A8 _$ i6 Z$ f, K3 根據(jù)本企業(yè)的設(shè)計特點和標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)建設(shè)計庫和標(biāo)準(zhǔn)件庫
基于制造業(yè)的特點,，設(shè)計過程基本為重復(fù)性設(shè)計,，根據(jù)產(chǎn)品的類似程度，分類,、總結(jié),、并利用3D軟件的關(guān)聯(lián)性、尺寸驅(qū)動幾何體的優(yōu)勢,，構(gòu)建設(shè)計模板庫,，設(shè)計庫可以是單零件級別的，也可以是部件或者總裝級別的,，需要根據(jù)企業(yè)的設(shè)計特點決定,。設(shè)計庫的構(gòu)建過程是統(tǒng)一設(shè)計思路，集成設(shè)計經(jīng)驗的過程,，3D模型的構(gòu)建過程本身就是經(jīng)驗的一種積累,，配合方程式、配置等功能及設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化,，大部份的零件就是更改幾個參數(shù)就完成設(shè)計,，而不是從頭到尾的重新建模。要充分利用3D設(shè)計的“尺寸驅(qū)動幾何體”技術(shù)（靠更改現(xiàn)有模型的參數(shù)完成設(shè)計）,，構(gòu)建豐富的設(shè)計庫,，要把70%以上的設(shè)計納入到設(shè)計庫,，使得大部分的設(shè)計過程中的重復(fù)性工作去除掉，提高設(shè)計的效率,。
4 建立培訓(xùn)和溝通機(jī)制
在剛開始使用3D軟件的人員和熟練使用3D軟件的人員,，工作的效率是相差很大的，3D軟件對使用人員的素質(zhì)要求比2D要高很多,，比如說：一個2D模型,，所有人基本上都會畫3視圖，繪制的過程基本上不會有太大的區(qū)別（最多就是技巧性的區(qū)別）,，而3D的模型則要負(fù)責(zé)的所,，構(gòu)建模型是思路最重要，還有對各種工具的數(shù)量應(yīng)用,，同一零件不同特征的關(guān)聯(lián)關(guān)系,，以及不同零件的關(guān)聯(lián)關(guān)系，零件的可更改性等等因素決定了即使一個同樣的模型也會體現(xiàn)出繪制人員不同的素質(zhì),。所以培訓(xùn)和溝通很重要,，要定期的舉辦企業(yè)內(nèi)部的學(xué)習(xí)交流活動，增強(qiáng)人員的應(yīng)用素質(zhì),，不要掖著藏著,，不要掩蓋問題，要勇于暴露自己的問題,。要不斷進(jìn)取,，自我改變。
& ]: _) K/ ~& J" P# D* ?以上四點,，簡單的總結(jié)了在導(dǎo)入3D設(shè)計軟件時,，一些需要注意的地方，3D設(shè)計平臺的構(gòu)建過程是不可能一蹴而就的,，企業(yè)要有耐心,，工程設(shè)計人員要有自信心和進(jìn)取心，方能真正的從3D平臺中獲益,。

深南大道

貌似很理想,，其實在中國，除非很大的公司,，否則很難做到這些,。。,。

寂靜天花板

基本就看公司的高手用的是什么3D軟件,，如果用SW的多,，就用SW；如果用inventor的多,，就用inventor,，不過inventor因為與autodesk的反盜版策略聯(lián)系在一起了，用戶買inventor,，autodesk就不追究用戶盜版autocad的責(zé)任了,，結(jié)果恰恰相反，用戶全買了SW了,。

ytysy

隨時計算機(jī)性能的提高和普及,，3d肯定會逐步取代2d，尤其是隨著設(shè)計庫的廣泛建立,，出圖效率可以大大提高,。同時帶來的好處是加工出錯率可以有效降低，三維效果的展現(xiàn)更可讓非專業(yè)人員參與進(jìn)來,，產(chǎn)品當(dāng)然也會更加完美,。