淺談制造業(yè)3D設(shè)計(jì)平臺(tái)建立方法

江邊鳥

隨著社會(huì)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)軟硬件的突飛猛進(jìn),，機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)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(jì)系統(tǒng)就開始逐步的轉(zhuǎn)換到3D時(shí)代,；現(xiàn)在大部分企業(yè)都或多或少的在應(yīng)用3D設(shè)計(jì)軟件,，如PRO/E、NX（UG）,、CATIA等高端平臺(tái)的設(shè)計(jì)軟件,，SolidWorks、Invertor,、Solidedge等中端平臺(tái)的設(shè)計(jì)軟件都在不同的領(lǐng)域有這豐富的用戶群,，3D設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域也有大型、軍企等往中小型民營(yíng)企業(yè)推進(jìn),。
5 j2 r" H/ [* B現(xiàn)在中小型民營(yíng)制造業(yè)企業(yè)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：
5 z5 t2 B; q) i7 Q% P* O' L& g1：產(chǎn)品的品種相對(duì)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,；
2：模具、工裝基本由本企業(yè)的人員設(shè)計(jì)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(jì)，原創(chuàng)性設(shè)計(jì)很少,；
3：有大量的二維圖紙,，大部分設(shè)計(jì)人員對(duì)3D軟件的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少；
- Y% S( }) x; `: L5 G4 e. M0 J4：設(shè)計(jì)部門的領(lǐng)導(dǎo)層對(duì)3D設(shè)計(jì)軟件的作用和特點(diǎn)缺乏了解,。
- n) u( O+ v0 x9 ]! H) l) q以上特點(diǎn)就決定了在企業(yè)推廣應(yīng)用3D設(shè)計(jì)軟件的過程中,，會(huì)出現(xiàn)很多問題，諸如：“3D的設(shè)計(jì)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(jì)”等等,，有工程設(shè)計(jì)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?yàn)閷?duì)3D設(shè)計(jì)的特點(diǎn),、作用缺乏了解所致。
3D軟件的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)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(jì),、干涉檢查等等,，有許多2D設(shè)計(jì)沒法比擬的優(yōu)點(diǎn)，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(jì)平臺(tái),？
一 3D設(shè)計(jì)平臺(tái)構(gòu)建的過程：
筆者總結(jié)的3D設(shè)計(jì)搭建的3D設(shè)計(jì)平臺(tái)的基本過程如下，分三步走：
3D設(shè)計(jì)平臺(tái)比2D的設(shè)計(jì)平臺(tái)要復(fù)雜的多,，因?yàn)?D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(jì)工具即可。而3D的設(shè)計(jì)平臺(tái)的導(dǎo)入就復(fù)雜的多,，這里除了使用設(shè)計(jì)思維的變化,、設(shè)計(jì)習(xí)慣等問題，還有軟硬件平臺(tái),、企業(yè)環(huán)境等額外因素,。所以真正意義上的設(shè)計(jì)平臺(tái)是不可能一步就能完成的，需要逐步的導(dǎo)入和建立,。
1 X8 ~+ b  w" _7 }% l1 E第一階段：3D設(shè)計(jì)的導(dǎo)入階段
7 d- Q- ~+ D$ S9 g( F1.1 評(píng)估需求：
在上3D平臺(tái)前的評(píng)估十分重要,，有沒有必要上？上了有那些優(yōu)點(diǎn),？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(shí)等）。
1.2 軟件的選型：
, \  D2 E4 V: ^. }, ^+ m現(xiàn)在的3D設(shè)計(jì)軟件很多,，有高端的，有中端的,，需要根據(jù)企業(yè)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和內(nèi)外部環(huán)境以及企業(yè)的實(shí)力進(jìn)行選擇,，起始時(shí)除非有經(jīng)驗(yàn)豐富的人員評(píng)估，否則需要選擇2~3款軟件進(jìn)行評(píng)估,。
8 e3 d( r" R+ ]4 `6 |1.3 軟件測(cè)試：
這個(gè)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(diǎn),，滿足某某需求等，就忽略了實(shí)際的測(cè)試過程,，測(cè)試的人員需要至少進(jìn)行3個(gè)月以上的應(yīng)用,，根據(jù)企業(yè)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)過程進(jìn)行綜合評(píng)估。
+ @- S) n. u1 s+ f8 u: G6 a, z1.4 確定軟件
根據(jù)測(cè)試人員的測(cè)試數(shù)據(jù)和結(jié)果,，對(duì)測(cè)試的產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)估,。軟件確認(rèn)時(shí)的幾個(gè)要點(diǎn)：
A：能夠滿足企業(yè)的設(shè)計(jì)需求？
/ l5 v# T& r/ y3 ~6 a" J0 }3 |+ rB：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,？
1.5 成立應(yīng)用小組
在選定軟件后,，由各設(shè)計(jì)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(gè)小的項(xiàng)目組進(jìn)行軟件的學(xué)習(xí),、測(cè)試及日常設(shè)計(jì)應(yīng)用的大規(guī)模測(cè)試,，將可能在應(yīng)用過程中的問題點(diǎn)在這個(gè)時(shí)間段解決掉。
1.6 總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
小組在測(cè)試完成后,，保證在各個(gè)設(shè)計(jì)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(diǎn)和測(cè)試過程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，評(píng)估軟件的使用的問題點(diǎn)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(shí)各個(gè)設(shè)計(jì)組的“應(yīng)用專家”同設(shè)計(jì)組內(nèi)遇到的問題由種子用戶負(fù)責(zé)解決。
2 J, C! m* b7 y/ y: H/ d1.7 企業(yè)的整體推廣：
3 e9 y/ g" c; }, h在種子用戶回到各個(gè)設(shè)計(jì)部門后,，企業(yè)指定整體的教育培訓(xùn)計(jì)劃,，在3~6個(gè)月內(nèi)將企業(yè)的設(shè)計(jì)平臺(tái)轉(zhuǎn)變到3D上。
( k6 _+ R9 W& _2 }+ `第二階段：效率提升階段
' I5 {2 V" b$ n企業(yè)花費(fèi)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(shí)實(shí)在在的見到成效，見到效益,，否則就是“失敗”3D設(shè)計(jì)的好處有很多,，但是確往往降低了設(shè)計(jì)的效率，對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件要求也比2D高,，而且對(duì)應(yīng)用人員的要求也高,，企業(yè)無形中的支出成本會(huì)增加；企業(yè)又缺少規(guī)劃和管理,，還再用2D的經(jīng)驗(yàn)去應(yīng)用3D軟件,，往往會(huì)降低設(shè)計(jì)的效率，雖然可能會(huì)提高設(shè)計(jì)成功率降低設(shè)計(jì)失誤,。所以3D軟件大規(guī)模應(yīng)用后,，就存在一個(gè)如何提高設(shè)計(jì)效率的問題。
2.1 基于3D特點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化的建立
( K  B" ?( U% A& N6 W$ r設(shè)計(jì)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)化的建立,，而且是基于3D特點(diǎn)和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與管理特點(diǎn)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。
2.2 標(biāo)準(zhǔn)件庫的建立
& x6 a6 j; w0 R* P) q; G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：
) |( }* R! g$ t- }5 d5 s" |1 VA：國標(biāo)件
/ e- \" F9 O) ?- m8 sB：采購件（外企標(biāo)準(zhǔn)件,，如MISUMI等）
( R2 R: ]! K! w6 [: c- o$ l4 |C：企業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)件（企業(yè)自己的標(biāo)準(zhǔn)件）
2.3 設(shè)計(jì)庫的建立
) j: [4 y- g4 \, e9 b# L' U根據(jù)各個(gè)設(shè)計(jì)組的設(shè)計(jì)特點(diǎn),，創(chuàng)建設(shè)計(jì)庫，用過3D軟件的人都知道,，在創(chuàng)建單零件級(jí)別的零件時(shí),，熟練的畫制圖形也許2D和3D的時(shí)間不會(huì)相差很大，但是如果對(duì)現(xiàn)有圖形進(jìn)行修改,，3D的優(yōu)勢(shì)就很明顯,，在設(shè)計(jì)意圖不變的情況下，大部分的設(shè)計(jì)只需要更改參數(shù)（3D設(shè)計(jì)的尺寸驅(qū)動(dòng)幾何體技術(shù)）即可完成設(shè)計(jì),，BOM和工程圖和刀路等都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變更,，所以設(shè)計(jì)庫就是基于以上特點(diǎn)進(jìn)行建立。將有代表性的零件,、裝配體單獨(dú)出來創(chuàng)建設(shè)計(jì)庫,，這樣在設(shè)計(jì)類似的產(chǎn)品時(shí)，直接Copy模型進(jìn)行修改,，即可完成設(shè)計(jì),。
設(shè)計(jì)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(jì)等要素，實(shí)現(xiàn)模型一定程度上的自動(dòng)化,，如更改一個(gè)尺寸后,，相關(guān)的尺寸通過方程式、約束等自動(dòng)變更,。這些元素的應(yīng)用,，除了簡(jiǎn)化模型的更改設(shè)計(jì)，而且固化的大量的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)公式在其中,，降低了普通人員的設(shè)計(jì)難度和設(shè)計(jì)失誤的發(fā)生。
7 D* U' K; S: h2 L2.4 設(shè)計(jì)庫的應(yīng)用
$ S5 q# z9 w+ ^+ T$ ?3 V設(shè)計(jì)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(duì)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(dòng)化。設(shè)計(jì)主管和領(lǐng)導(dǎo)也要監(jiān)督普通的設(shè)計(jì)人員最大程度利用設(shè)計(jì)庫進(jìn)行設(shè)計(jì),，以提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化,。
5 s" u: D( _9 m* s1 B7 Q9 k第三階段：企業(yè)自己的3D設(shè)計(jì)平臺(tái)
第二階段效率雖然有一定程度的提升，但是設(shè)計(jì)人員還是需要去讀懂模型,，需要去手動(dòng)的修改尺寸,，需要做很多不必要的重復(fù)性勞動(dòng),，所以此時(shí)要想進(jìn)一步的提高設(shè)計(jì)效率，就需要建立企業(yè)自己的3D設(shè)計(jì)平臺(tái),。
3.1 總結(jié)設(shè)計(jì)庫成果
9 J0 o# ]9 ]  D+ W1 \9 ~設(shè)計(jì)庫的積累過程很重要,，沒有這個(gè)過程就需要去總結(jié)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有了設(shè)計(jì)庫,，此過程就比較簡(jiǎn)單了,，將設(shè)計(jì)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(jì)提供第一手的資料,。
! ^( C$ }0 X/ M. o$ H1 P( J2 a3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于總結(jié)和整理的文檔，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的架構(gòu),、界面等,，這個(gè)需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的參與。
9 q& W0 C  d1 m4 v8 O$ d$ _3.3 開發(fā)系統(tǒng)
這個(gè)過程有兩種方案：
0 @4 n$ X! E! S/ O/ j) e, P    第一種是企業(yè)自己基于3D軟件開發(fā)系統(tǒng),，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)的界面會(huì)很直觀,，效率會(huì)高一些，缺點(diǎn)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,。
    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(tái)下的DriveWorks,。通過這種軟件,，普通的設(shè)計(jì)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(jiǎn)便，缺點(diǎn)是,，界面可能不是很直觀,。
3.4 系統(tǒng)測(cè)試
+ d; J; S; @) U5 c8 o& [系統(tǒng)開發(fā)完畢后，有各個(gè)設(shè)計(jì)組的關(guān)鍵人員進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試,，及時(shí)解決出現(xiàn)的問題,。
3.5 應(yīng)用設(shè)計(jì)系統(tǒng)
7 ~% p$ x& K3 e0 x系統(tǒng)測(cè)試完成后，普通人員只需要輸入設(shè)計(jì)參數(shù),，即可完成設(shè)計(jì),，最大程度上提高設(shè)計(jì)效率。
二 在實(shí)施過程中的注意事項(xiàng)：
1 正確認(rèn)識(shí)需求和效益：
設(shè)計(jì)部門的直屬領(lǐng)導(dǎo)層要正確的認(rèn)識(shí)企業(yè)的需求,，認(rèn)識(shí)3D設(shè)計(jì)平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)和給企業(yè)帶來的好處,，要綜合考量整個(gè)設(shè)計(jì)開發(fā)流程在引入3D設(shè)計(jì)后能夠給企業(yè)帶來那些效益,，如果本企業(yè)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)決定使用3D設(shè)計(jì)沒有效益或者效率很差，那就建議不上,，不能夠?yàn)榱怂�謂的業(yè)績(jī)或者“政績(jī)工程”而上3D的設(shè)計(jì)平臺(tái),。
2 推廣過程不易太急
經(jīng)過綜合考量后，認(rèn)識(shí)到3D設(shè)計(jì)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),，決定將設(shè)計(jì)推廣到3D平臺(tái)后,，要加強(qiáng)宣導(dǎo)，培養(yǎng)種子用戶,，開始進(jìn)行試點(diǎn),。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(shí)施軟件導(dǎo)入時(shí),，都強(qiáng)調(diào)所謂的“一把手”工程（幾乎所有的計(jì)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(yàn)豐富的應(yīng)用人員，也沒有統(tǒng)一認(rèn)識(shí),，企業(yè)設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)熱情很差,，思想上有抵觸情緒；所以上3D平臺(tái)應(yīng)由點(diǎn)到線,，由線到面,，逐步推廣。
' O  Y; h- n" M4 B  U3 根據(jù)本企業(yè)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化,，構(gòu)建設(shè)計(jì)庫和標(biāo)準(zhǔn)件庫
9 K) @% M1 n! l! n7 m2 ]基于制造業(yè)的特點(diǎn),，設(shè)計(jì)過程基本為重復(fù)性設(shè)計(jì)，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(dòng)幾何體的優(yōu)勢(shì),，構(gòu)建設(shè)計(jì)模板庫，設(shè)計(jì)庫可以是單零件級(jí)別的,，也可以是部件或者總裝級(jí)別的,，需要根據(jù)企業(yè)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)決定,。設(shè)計(jì)庫的構(gòu)建過程是統(tǒng)一設(shè)計(jì)思路,，集成設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的過程，3D模型的構(gòu)建過程本身就是經(jīng)驗(yàn)的一種積累,，配合方程式,、配置等功能及設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化,，大部份的零件就是更改幾個(gè)參數(shù)就完成設(shè)計(jì)，而不是從頭到尾的重新建模,。要充分利用3D設(shè)計(jì)的“尺寸驅(qū)動(dòng)幾何體”技術(shù)（靠更改現(xiàn)有模型的參數(shù)完成設(shè)計(jì)）,，構(gòu)建豐富的設(shè)計(jì)庫，要把70%以上的設(shè)計(jì)納入到設(shè)計(jì)庫,，使得大部分的設(shè)計(jì)過程中的重復(fù)性工作去除掉,，提高設(shè)計(jì)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(duì)使用人員的素質(zhì)要求比2D要高很多，比如說：一個(gè)2D模型,，所有人基本上都會(huì)畫3視圖,，繪制的過程基本上不會(huì)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(duì)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(gè)同樣的模型也會(huì)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(dòng),，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,。
以上四點(diǎn)，簡(jiǎn)單的總結(jié)了在導(dǎo)入3D設(shè)計(jì)軟件時(shí),，一些需要注意的地方,，3D設(shè)計(jì)平臺(tái)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(jì)人員要有自信心和進(jìn)取心,，方能真正的從3D平臺(tái)中獲益。

深南大道

貌似很理想，其實(shí)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?yàn)榕cautodesk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(shí)計(jì)算機(jī)性能的提高和普及,，3d肯定會(huì)逐步取代2d,，尤其是隨著設(shè)計(jì)庫的廣泛建立，出圖效率可以大大提高,。同時(shí)帶來的好處是加工出錯(cuò)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(huì)更加完美,。