淺談制造業(yè)3D設(shè)計(jì)平臺(tái)建立方法

江邊鳥(niǎo)

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(kāi)始，國(guó)內(nèi)的制造業(yè)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)就開(kāi)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)。
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：
& D# t/ @: K% H1：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(shuō)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(kāi)發(fā)，模具的開(kāi)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；
) `6 Z# f4 B$ `% J$ j4：設(shè)計(jì)部門(mén)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。
* C# ]3 h4 {) m4 I$ E9 h* p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(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)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。總的來(lái)說(shuō)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(méi)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但為什么許多企業(yè)在推廣3D過(guò)程中遇到哪么多的問(wèn)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(guò)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(guò)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(méi)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(wèn)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。
第一階段：3D設(shè)計(jì)的導(dǎo)入階段
1.1 評(píng)估需求：
在上3D平臺(tái)前的評(píng)估十分重要，有沒(méi)有必要上？上了有那些優(yōu)點(diǎn)？能給企業(yè)帶來(lái)那些效益？目前推廣可能存在的問(wèn)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：
( u" f( S* f5 N5 X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。
$ {) q4 h4 D) e1.3 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(tīng)別人說(shuō)或者銷(xiāo)售說(shuō)，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(guò)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(guò)程進(jìn)行綜合評(píng)估。
1.4 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)：
5 V' A" W& Z6 Y0 H# x8 @7 WA：能夠滿足企業(yè)的設(shè)計(jì)需求？
& h3 N( q6 S0 ?( l( w3 |( bB：是否易學(xué)易用？
- g: `+ W* U% }; I9 ^  ^C：與相關(guān)的CAM、CAE、PDM/PLM，ERP等的配合是否有問(wèn)題？
1.5 成立應(yīng)用小組
9 ~7 p( o! M3 Q2 a在選定軟件后，由各設(shè)計(jì)部門(mén)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(guò)程中的問(wèn)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)
1 r$ H* }9 T- X5 q/ o1 y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(wèn)題后，總結(jié)不同部門(mén)的應(yīng)用特點(diǎn)和測(cè)試過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，評(píng)估軟件的使用的問(wèn)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(zhuān)家”同設(shè)計(jì)組內(nèi)遇到的問(wèn)題由種子用戶負(fù)責(zé)解決。
1.7 企業(yè)的整體推廣：
7 d: G" Q+ y" Z7 d在種子用戶回到各個(gè)設(shè)計(jì)部門(mén)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。
第二階段：效率提升階段
* J+ R" }8 l, N, n9 [, J% l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(lái)炫耀的，而是應(yīng)實(shí)實(shí)在在的見(jiàn)到成效，見(jiàn)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(wú)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(wèn)題。
2.1 基于3D特點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化的建立
設(shè)計(jì)效率的提升離不開(kāi)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化也就沒(méi)有效率，所以如果企業(yè)沒(méi)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。
+ g/ o+ P. M2 _, N! l! f2.2 標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立
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(lèi)：
0 \2 {" G* q+ K/ rA：國(guó)標(biāo)件
% u5 S" t* Y3 WB：采購(gòu)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）
$ o: g* R! N2 F8 e. z2.3 設(shè)計(jì)庫(kù)的建立
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(kù)，用過(guò)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(huà)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(kù)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(lái)創(chuàng)建設(shè)計(jì)庫(kù)，這樣在設(shè)計(jì)類(lèi)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(kù)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(guò)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。
  `  T' A3 m7 i5 r  |4 Y4 M2.4 設(shè)計(jì)庫(kù)的應(yīng)用
設(shè)計(jì)庫(kù)創(chuàng)建后，需要有專(zhuān)人進(jìn)行維護(hù)，不要將普通的模型隨便的“丟“進(jìn)來(lái)，需要有專(zhuān)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(kù)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。
8 ]4 v% m1 h8 D# ?6 N第三階段：企業(yè)自己的3D設(shè)計(jì)平臺(tái)
7 w# b% c4 O. t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(kù)成果
設(shè)計(jì)庫(kù)的積累過(guò)程很重要，沒(méi)有這個(gè)過(guò)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(kù)，此過(guò)程就比較簡(jiǎn)單了，將設(shè)計(jì)庫(kù)中模型的更改元素抓出來(lái)，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。
3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
# V" U" ^5 S' Z3 y6 S, Y' y  m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。
7 K( X% C9 \" C8 Q+ m8 ~( s3.3 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)
這個(gè)過(guò)程有兩種方案：
    第一種是企業(yè)自己基于3D軟件開(kāi)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(kāi)發(fā)好，更改就比較困難，而且需要專(zhuān)業(yè)的程序開(kāi)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(guò)這種軟件，普通的設(shè)計(jì)人員就可以定制了，不需要專(zhuān)業(yè)的開(kāi)發(fā)人員和開(kāi)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
系統(tǒng)開(kāi)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(wèn)題。
( [7 P, w* ^* Q7 Q$ a6 _' y3.5 應(yīng)用設(shè)計(jì)系統(tǒng)
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(guò)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(mén)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(lái)的好處，要綜合考量整個(gè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程在引入3D設(shè)計(jì)后能夠給企業(yè)帶來(lái)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(méi)有效益或者效率很差，那就建議不上，不能夠?yàn)榱怂^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(guò)程不易太急
經(jīng)過(guò)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(kāi)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(méi)有經(jīng)驗(yàn)豐富的應(yīng)用人員，也沒(méi)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。
3 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(kù)和標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)
基于制造業(yè)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)過(guò)程基本為重復(fù)性設(shè)計(jì)，根據(jù)產(chǎn)品的類(lèi)似程度，分類(lèi)、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(kù)，設(shè)計(jì)庫(kù)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(kù)的構(gòu)建過(guò)程是統(tǒng)一設(shè)計(jì)思路，集成設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程，3D模型的構(gòu)建過(guò)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(kù)，要把70%以上的設(shè)計(jì)納入到設(shè)計(jì)庫(kù)，使得大部分的設(shè)計(jì)過(guò)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
3 s9 g+ t, v/ V- f! y3 r* d$ k在剛開(kāi)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(shuō)：一個(gè)2D模型，所有人基本上都會(huì)畫(huà)3視圖，繪制的過(guò)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(wèn)題，要勇于暴露自己的問(wèn)題。要不斷進(jìn)取，自我改變。
9 P) B6 a) W+ J/ m$ w1 v: L) i' W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(guò)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(guó)，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(guò)inventor因?yàn)榕cautodesk的反盜版策略聯(lián)系在一起了，用戶買(mǎi)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(mǎi)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(kù)的廣泛建立，出圖效率可以大大提高。同時(shí)帶來(lái)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(zhuān)業(yè)人員參與進(jìn)來(lái)，產(chǎn)品當(dāng)然也會(huì)更加完美。