數(shù)字樣機技術提升中國制造業(yè)核心競爭力

林霸赫

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數(shù)字樣機技術提升中國制造業(yè)核心競爭力

（ Digital Prototype ）

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各位來賓,，早上好,。我是Autodesk公司制造業(yè)拓展經(jīng)理吳菌。我今天主要要講兩個方面,，數(shù)字化技術和企業(yè)競爭力,。

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什么是企業(yè)的競爭力呢？有人說是企業(yè)的品牌,，不錯,，品牌是企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和口碑完美的結合。有人說是價值,，我們來看看這個登機橋的設備,，大型的客機可能需要很長時間才能讓所有的乘客登機完畢，但是一家很小的加拿大企業(yè)首創(chuàng)了兩個登機門同時登機的設備,，那么我們說什么才是企業(yè)真正的核心競爭力呢,？在所有的品牌價值背后是什么？我們認為是源源不斷的創(chuàng)新力,。

當然,，我們說創(chuàng)造一個品牌來之不易，創(chuàng)新同樣來之不易,，我們看到要制造這樣的一臺登機設備的話,，你的產(chǎn)品跟以往的會有大不相同，要規(guī)避飛機的機翼和機艙,，并且找到準確的接口,。

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我們再來看看數(shù)字樣機的概念。早期的概念是指建立整個產(chǎn)品的全三維的數(shù)字化模型,，實現(xiàn)對復雜產(chǎn)品整體的現(xiàn)實和裝配過程的模擬�,，F(xiàn)在的概念是通過多種工具開發(fā)的數(shù)字化模型聯(lián)合體，能從多種感覺以及功能,、性能和行為上模擬真實產(chǎn)品,。

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那么沒有數(shù)字樣機的日子會怎樣呢？大家請看一下這個短篇,，各位有類似的經(jīng)歷嗎,？我有一位很好的同事，他在做火箭的研究工作時,，有一次火箭沒有夾緊掉下來了,，結果導致滿屋子的人都躲到了桌子底下。這些都是物理樣機的例子,，我們說數(shù)字樣機并不是要消除實物樣機,，而是減少這些樣機的數(shù)量和縮短發(fā)展的過程。數(shù)字樣機并不是新的概念,，十多年前就在用了,，世界上頂級的飛機廠、車廠、船廠,，都是世界一流的大型制造企業(yè),，他們可以投入數(shù)億、甚至是數(shù)十億的資金來做數(shù)字樣機,。我這里同樣要展示一份報告,，剛才西門子的莫先生也引用了這份報告，這是Autodesk與PTC,，以及當年的UGS共同進行的調(diào)查,。如果問誰才是真正的佼佼者這樣的問題的話，不一定是大型的企業(yè)才是佼佼者,，中小企業(yè)也可能是制造業(yè)的佼佼者,，這些佼佼者有什么共性嗎？我們發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀的企業(yè)都采用數(shù)字樣機技術,。使用數(shù)字樣機平均可以使企業(yè)的產(chǎn)品上市周期提前58天,，制造成本降低46%，這是全球優(yōu)秀企業(yè)的統(tǒng)計數(shù)據(jù),。中國也存在很多優(yōu)秀的制造業(yè)企業(yè),，這是e-works的調(diào)查數(shù)據(jù)，使用三維設計及數(shù)字樣機的企業(yè)比一般的企業(yè)在研發(fā)成本,、產(chǎn)品質(zhì)量,、設計周期、總體成本,、設計變更上面更優(yōu)秀,。這里有一個例子，這個50人的企業(yè)可以做到4000萬,，這個企業(yè)的競爭企業(yè)都是比他大十倍數(shù)十倍的企業(yè),，他們的體會是如果客戶在收到我們的報價單的同時能看到數(shù)字樣機，一般不會在價格上特別計較,。這個同樣是1992年成立的小企業(yè),，做到了全世界散熱器92%的市場，他能夠根據(jù)客戶的要求開發(fā)特定的產(chǎn)品,，在大規(guī)模的個性化定制的市場下,，他的產(chǎn)品比其他的競爭對手的響應時間要快30%，設計錯誤少了25%,，生產(chǎn)和裝配成本減少了20%，他的價格更低,，散熱效果比別人的要好,，道理就在這里。

Autodesk的數(shù)字樣機跟其他的數(shù)字樣機有什么不同呢？我們的理念是從概念設計開始,，到工程設計,、仿真、制造和后期的一系列推廣,，為大家提供了一個集成的開發(fā)環(huán)境,，能夠從一開始到最終完整的進行數(shù)字樣機的模擬，各個階段的數(shù)字樣機的模擬,。今天Autodesk強調(diào)的是所謂的概念設計,，在各個階段和設計中的概念。剛才看到的登機橋,，在概念設計的階段,，有一個幾何階段的模擬，滑過的軌跡和線路,。詳細的設計階段的時候,，每個工程師每天面對的大量的工作就是進行這種標準件的調(diào)用和詳細的齒輪和鏈條的設計，這里我們可以看到,，這些常用的工作是跟當前的設計集成在一起的,，我們要做的是輸入它的功率和所有要求的工作環(huán)境，而不是幾何尺寸,，同樣這個設計進行到后期詳細階段的時候,，可以用初期的模型延續(xù)到后面進行更詳細的仿真，由于有了詳細的數(shù)量可以算出詳細的加速度等等,，由物理參數(shù)和前期的設計參數(shù),，可以導出模型，進行仿真分析,，計算機自動幫您生成的所有結果,。

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這是動畫是一個裝備拆卸的過程，我們是在一個很小的幾十K的文件中做到的,，可以脫離CAD的軟件,，可以到終端。我們說這個數(shù)字樣機經(jīng)歷了幾個發(fā)展的過程,，用通俗的表述就是Autodesk做了兩件事情,，就是高端技術大眾化和普及化。

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這是一個世界上研發(fā)周期最短的概念車,，靈感來自蜥蜴,，整個的概念設計是借用了仿生學的理念，利用了很好的仿真技術,，借用了Autodesk最新的軟件,，在短短的不到6個月的時間,，把一個想法真正的轉化為產(chǎn)品。

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同樣的各位在做設計的時候,，要大量的面對了二維和三維的互相轉換的過程,，今天我們看到了一個集成的理念，因為不再認為二維或者三維是獨立存在的,，以往是做完設計之后從三維的模型轉為二維的工程圖紙,，有詳細的資料、標注和尺寸,，你的任務是把三維做的模型,，轉成本地的圖紙，再進行一個復雜的轉換,，這個轉換會有無數(shù)的問題,，在一個軟件中的文字，可能到另外的軟件中就變成了線,。在Autodesk的最新軟件里面可以直接的使用三維和參數(shù)化模型,，來生成后面的詳細的二維工程圖，就是直接在Autodesk的環(huán)境下生成DWG,，而不需要生成中間的轉化,，這二者之間是存在關聯(lián)的，修改二維模型這個三維的模型會相關聯(lián),，這是Autodesk在全球獨家采用的技術,。

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有時候一個設計會有多個管線和電纜，這家深圳的企業(yè)可以直接在數(shù)字模型中進行排線,，所有的工作步驟,，在一個CAD軟件環(huán)境下可以展現(xiàn)出來，渲染可以達到很多專業(yè)軟件達到的效果,，可以看到每一個工步里面所有零件的反光和材質(zhì),。

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再看這個例子，一個幾千噸的鋼架,，要從陸地挪到駁船上,，因為它的占地面積和重量，根本不可能進行預演,，所以必須一次成功,，中海油的工程師用了很簡單的軟件和硬件進行了模擬，以往是需要很多人很多時間來進行模擬,，他們是利用軟件在短短的幾周之內(nèi)完成了,。

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再看這個，這個是世界上最大的軋機系統(tǒng),，我們從這里可以看到里面有成千上萬的管道,，達涅利北京3名工程師經(jīng)過短期的培訓學習后,，利用Inventor方便易用的管路設計專業(yè)模塊,，用了比以前一半的人力和一半的時間完成了這項設計任務,。Autodesk提供了所有的技術，把很復雜的事情變得很簡單,、很容易,。

數(shù)據(jù)管理可能在座的都非常關心，無序的數(shù)據(jù)怎樣變成有序,？我們看到部門,、企業(yè)關心的內(nèi)容是不一樣的，很多的系統(tǒng)試圖從企業(yè)研發(fā)一直管到供應鏈的整合,，其實每人的要求是不一樣的,，所應用的工具也應該是不同的，我們?yōu)椴煌�的��,、不同的級別提供不同的系統(tǒng)工具,。在新一代的系統(tǒng)中，Autodesk和Office能進行有效的集成,，所有的界面非常的相似,，設計起來非常的簡單。三維的CAD都利用了瀏覽器的技術,。新一代的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中也會看到,，跨部門和跨企業(yè)之間的聯(lián)系會非常的簡單。

我們知道正在設計中的圖紙是不能用于生產(chǎn)的,，我們有的企業(yè)做了大量的工作來防止工人把正在設計的圖紙拿去生產(chǎn),，有效嗎？有時候是確實有效的,，但是如果采取我們的技術,，設計工程中的圖紙會有一個通欄的大紅字，隨著審核定版的結束之后,，這個大紅字才會消失,，工人是不會把這個有著大紅字的圖紙拿去生產(chǎn)的。

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下面是一段“俗”變成“�,！钡腁utodesk的廣告,。我們可以看到創(chuàng)新在這里面進行了完美的結合。誰能夠實現(xiàn),？依靠Autodesk的技術,。（短片）

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我們講到了孫悟空可以72變，我們說Autodesk的軟件,，可以把土的變成酷的,，變則通,，這就是數(shù)字樣機。在真實的現(xiàn)實之前,，可以把產(chǎn)品進行真實的仿真模擬,，把復雜的變成簡單的，數(shù)據(jù)管理我們面向的是未來的技術,，我們在未來的十年里會花很多的時間向我們的客戶學習,，如何進行數(shù)據(jù)管理。

為什么Autodesk能夠做到這一點,，因為Autodesk是一個跨行業(yè),、低成本，采用漸變技術的公司,。首先是產(chǎn)業(yè)橫跨了眾多的行業(yè),，也就是說今天你看到的所有的不是上帝創(chuàng)造出來的東西，可能都有Autodesk設計的影子,，同時Autodesk的強大的品牌推廣能力,，可以讓制造業(yè)的企業(yè)從根本上的沒有核心技術和創(chuàng)新力的形象大大改變。

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你想成為一流的制造企業(yè)嗎,？

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其實非常的簡單,，請看下面的短片。Autodesk本身也是一家十分具有創(chuàng)新精神的公司,，公司的員工是帶著這種理念在創(chuàng)作,。

謝謝各位。

我心飛翔2

嗯,！有些道理了,！呵呵！

dusurong

{:soso_e120:}

huawei-hw

數(shù)字樣機是挺好

機械龍911

學習啦
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猛龍C

多謝科普,！
+ H( \" O) J- z  k0 G請問,，Autodesk的3D和別的3D軟件區(qū)別很大嗎？還是都可以達到類似的效果,？比如SolidWorks。

林霸赫

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與SolidWorks等相似,，Autodesk靠autocad等系統(tǒng),，流行時間長（我剛工作時就用Autodesk的產(chǎn)品），名氣大些,，像windows一樣,且比windows流行的時間還長很多年,。{:soso_e100:}

林霸赫

數(shù)字樣機（ Digital Prototyping ）技術特點（轉貼）

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無論是狹義的還是廣義的Digital Prototyping數(shù)字樣機，都具有以下三個技術特點：

& h; P( k9 E+ k6 N% |' z（1）真實性,。數(shù)字樣機的根本存在目的是為了取代或精簡物理樣機,，所以數(shù)字樣機必須在仿真的重要方面具有同物理樣機相當或者一致的功能、性能或者內(nèi)在特性,，即能夠在幾何外觀,、物理特性以及行為特性上與物理樣機保持一致。
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0 |. z. Y$ v1 f6 K! {9 [2 T1 D（2）面向產(chǎn)品全生命周期,。數(shù)字樣機是對物理產(chǎn)品全方位的一種計算機仿真,，而傳統(tǒng)的工程仿真是對產(chǎn)品某個方面進行測試，以獲得產(chǎn)品該方面的性能,。數(shù)字樣機是由分布的,、不同工具開發(fā)的甚至是異構子模型的聯(lián)合體，主要包括CAD模型,、外觀模型,、功能和性能仿真模型、各種分析模型,、使用維護模型以及環(huán)境模型,。
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（3）多學科交叉性。復雜產(chǎn)品設計通常設計機械,、控制,、電子、流體動力等多個不同領域,。要想對這些產(chǎn)品進行能夠完整而準確的仿真分析,，必須將多個不同學科領域的子系統(tǒng)作為一個整體進行仿真分析,，使得數(shù)字樣機能夠滿足設計者進行功能驗證與性能分析的要求。

林霸赫

（轉貼）數(shù)字樣機概念
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) |) i3 e) c3 |9 Z, Z) [; M8 ^數(shù)字樣機技術是以CAX/DFX技術為基礎,，以機械系統(tǒng)運動學,、動力學和控制理論為核心，融合虛擬現(xiàn)實,、仿真技術,、三維計算機圖形技術，將分散的產(chǎn)品設計開發(fā)和分析過程集成在一起,，使產(chǎn)品的設計者,、制造者和使用者在產(chǎn)品的早期可以直觀形象地對數(shù)字化的虛擬產(chǎn)品原型進行設計優(yōu)化、性能測試,、制造仿真和使用仿真,，為產(chǎn)品的研發(fā)提供全新的數(shù)字化設計方法。
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% `5 M6 B& m' h! \狹義的數(shù)字樣機認識從計算就圖形學角度出發(fā),，認為數(shù)字樣機是利用虛擬現(xiàn)實技術對產(chǎn)品模型的設計,、制造、裝配,、使用,、維護與回收利用等各種屬性進行分析與和設計，在虛擬環(huán)境中逼真的分析與顯示產(chǎn)品的全部特征,，以替代或精簡物理樣機,。

廣義的數(shù)字樣機從制造的角度出發(fā)，認為數(shù)字樣機是一種基于計算機的產(chǎn)品描述,，從產(chǎn)品設計,、制造、服務,、維護直至產(chǎn)品回收整個過程中全部所需功能的實時計算機仿真,，通過計算機技術對產(chǎn)品的各種屬性進行設計、分析與仿真,，以取代或精簡物理樣機,。
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林霸赫

轉貼：ADEPT Airmotive

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ADEPT Airmotive是一家南非輕型飛機通用航空引擎制造商。

相關軟件及解決方案 Autodesk® Inventor®


   
                                                                     
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5 \0 d! N- G1 l. E" N( h客戶證言
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我們可以使用數(shù)字化樣機進行工程變更,，清晰查看變更影響,，確保變更的美觀性，還可以開發(fā)加工設備,。這是一個非常高效的流程,。

——ADEPT總經(jīng)理Richard Schulz
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數(shù)字化樣機對我們而言意義重大，因為這樣我們可以在設計、優(yōu)化,、制造以及市場宣傳等階段都使用統(tǒng)一的數(shù)字模型,。通過直觀清晰地演示設計方案，讓用戶盡早作出決策,。

5 B, y) b9 S8 V" l% \5 n4 x4 I——ADEPT總經(jīng)理Richard Schulz
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使用Inventor完成草圖創(chuàng)建和三維模型幾何圖形設計后意味著我們獲得了團隊合作的結晶,。進而我們在飛機上進行設計微調(diào)，執(zhí)行沖突檢測和最終的完善,。這款軟件非常高效,，也很直觀，是一款適用性很好的工具,。
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7 h( c/ ]8 j" ?/ l1 C' I——ADEPT設計師Raymond Bakker
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讓我們飛得更高

ADEPT公司運用歐特克數(shù)字化樣機解決方案開發(fā)極具市場競爭力的飛機引擎,。




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& c" s: t  c8 P5 S項目挑戰(zhàn)
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; O" m; b2 @' k& d; @: f位于南非的ADEPT Air motive (ADEPT) 成立四年后就明確了自己的目標：開發(fā)通用航空引擎，獲得絕對競爭力,。
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為了實現(xiàn)這一目標,，ADEPT決定采用業(yè)內(nèi)最先進的技術和流程。但是在南非,，航空和工程業(yè)規(guī)模不大，能獲得的補助也非常有限,。因此,，ADEPT的運營預算頗為緊張，他們必須最大程度控制成本,。

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9 X  g& |$ P# J, K. H# k* [通常而言,，飛機制造公司規(guī)模龐大，因此不會輕易采用新技術,。但ADEPT與眾不同,。ADEPT總經(jīng)理Richard Schulz介紹說：“我們公司規(guī)模小，資源集中,，員工充滿工作激情,。”雖然預算多年來并不寬裕,，但公司卻始終雄心勃勃,。Schulz說：“雖然汽車引擎技術發(fā)展迅速，但飛機制造業(yè)四十年來一直發(fā)展緩慢,。我們的目標就是跨越汽車引擎技術和通用飛機引擎技術之間的鴻溝,，設計出軍用項目以外的最先進的飛機引擎�,！�
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ADEPT致力于研發(fā)在重量,、能耗性能和設計上都擁有絕對競爭力的引擎，因此公司開發(fā)出了一款飛機制造業(yè)獨一無二的引擎架構——120度V6架構。這一架構遠遠領先于行業(yè)的標準空氣冷卻臥式四缸或六缸引擎,。但是這一方案也有一定的挑戰(zhàn),。Schulz說：“我們不能購買普通的元件，這意味著我們必須自己設計每個元件,，并依靠數(shù)字模型來驗證設計決策,、匹配性和功能。我們還需要設計自己的加工設備,�,！� ADEPT液冷引擎



起初，ADEPT使用另一款CAD程序來開發(fā)數(shù)字模型和二維工程圖,。雖然成本不高,，但該解決方案不能滿足ADEPT的根本需求。ADEPT設計師Raymond Bakker解釋說：“在設計已經(jīng)進展很久后對模型深處進行修改涉及大量返工,，這讓我們非�,？鄲溃�在模型中找到變更位置也非易��,。這種低效的流程極大阻礙了我們的發(fā)展,。”
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歐特克解決方案
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Autodesk數(shù)字化樣機解決方案不僅幫助ADEPT掃除了整個產(chǎn)品開發(fā)流程中的障礙,，還幫他們降低了成本,。從概念設計到制造，ADEPT公司利用單一的數(shù)字模型快速進行創(chuàng)新設計,，公司生產(chǎn)效率顯著提升,，并最大程度減少了代價昂貴的生產(chǎn)環(huán)節(jié)下游變更。

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Schulz介紹說：“數(shù)字化樣機對我們而言意義重大,，因為這樣我們可以在設計,、優(yōu)化、制造以及市場宣傳等階段都使用統(tǒng)一的數(shù)字模型,。通過直觀清晰地演示設計方案,，讓用戶盡早做出決策�,！�
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超前體驗,，恣意創(chuàng)想
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3 ~! \1 [, ^) L7 k) k' ?盡管引擎設計非常復雜，但借助歐特克數(shù)字化樣機解決方案的基礎軟件Autodesk Inventor的高效創(chuàng)新流程,，ADEPT成功實現(xiàn)了自己的創(chuàng)意,。Bakker介紹說：“使用Inventor完成草圖創(chuàng)建和三維模型幾何圖形設計后意味著我們獲得了團隊合作的結晶。進而我們在飛機上進行設計微調(diào),，執(zhí)行沖突檢測和最終的完善,。這款軟件非常高效，也很直觀，是一款適用性很好的工具,�,！�
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3 V- h) p7 \5 b3 i& f! B9 I事實上，先前導致大量返工的設計修改現(xiàn)在易如反掌,。Bakker說：“我們可以使用Inventor創(chuàng)建參數(shù)模型,，這樣我們就可以修改發(fā)動機包裝的厚度，而不用重新創(chuàng)建所有組件的模型,。這無疑為我們提供了巨大的優(yōu)勢,。”



1 ?* }# t4 _  d/ [' B# s8 q! `數(shù)字化樣機解決方案也可以減少制造中的問題,。ADEPT對自己使用Autodesk Inventor創(chuàng)建的數(shù)字模型非常自信,，因此常常不創(chuàng)建物理樣機。Bakker說“如果接下來的流程不需要物理樣機,，我們就可以使用數(shù)字化樣機直接制造各種元件,。如果元件是根據(jù)公差規(guī)格制造而成，并且經(jīng)過了沖突檢測,，我們就可以確信這些元件一定與最終產(chǎn)品匹配,。借助數(shù)字化樣機，我們基本上消除了匹配不當?shù)膯栴},�,！�

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0 e: |+ h- k5 Q$ L( O無縫設計，協(xié)作創(chuàng)新

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3 E6 W) S, b% \/ L* J' q! e  W數(shù)字化樣機幫助ADEPT實現(xiàn)了一個重要的目標：同步設計元件和加工設備,。數(shù)字化樣機幫助ADEPT消除了從概念設計到加工設備開發(fā)和制造的整個流程中的所有障礙，他們可以以更低的成本更快地完成創(chuàng)意十足的設計,。Bakker解釋說：“我們可以在設計元件前就將加工設備的設計考慮在內(nèi),，無需在下游對元件進行大量的改動來確保其可加工性。而且,，由于無需外包工具設計,，我們的成本也顯著降低�,！�
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3 c' h+ k1 Y$ i% F, U5 I$ @- Q數(shù)字化樣機還可以讓公司的設計師和工程師在開發(fā)流程中盡早開始合作,。因此，ADEPT的設計師不僅可以提前考慮加工因素,，還可以在設計早期考慮各種工程要求和限制,。Schulz說：“如果我們要設計一個具有某些特性的鐵板，我們就必須遵循一定的物理規(guī)律,。而且我們的設計要即美觀又實用,。“我們可以使用數(shù)字化樣機進行工程變更，清晰查看變更影響,，確保變更的美觀性,，還可以開發(fā)加工設備。這是一個非常高效的流程,�,！�
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項目成效


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5 c# T- F+ B: {, Z借助Autodesk Inventor和數(shù)字化樣機，ADEPT正在實現(xiàn)開發(fā)真正的創(chuàng)新通用航空引擎的目標,。公司制作的引擎樣機比同類樣機輕60千克,，能夠在幾分鐘內(nèi)完成過去需要耗費數(shù)小時的工作，最大程度的減少了加工工程中的變更,，以及減少投產(chǎn)前元件物理樣機的數(shù)量,。



" f  J; U$ R1 R% a1 n$ VBakker介紹說：“輕量化的引擎是一個巨大的優(yōu)勢，尤其對于參加飛行特技或速度比賽的飛機而言,�,！� 而之前需要數(shù)小時才能完成的流程，例如修改一個零件內(nèi)部的幾何圖形,，現(xiàn)在可以使用Inventor瞬間完成,。在不到兩年的時間里，一個由三人組成的核心團隊設計出了一個可以投產(chǎn)的引擎,，這是非常了不起的成就,。Schulz表示：“我們對Inventor軟件非常滿意�,！�
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ADEPT設計總監(jiān)Geoff Cronje也表示：“Inventor真是太棒了,！”“軟件擁有一流的用戶界面，可即購即用,，非常方便,。”