前言

      “一位美資企業(yè)結(jié)構(gòu)部主管遇到件麻煩的事，他收到馬來(lái)西亞制造工廠來(lái)郵件，產(chǎn)品試制組裝遇到重大干涉，這是一個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤，卻造成了60多萬(wàn)美元的經(jīng)濟(jì)損失，更導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)思科對(duì)產(chǎn)品認(rèn)證時(shí)間窗口，失去思科的第一供應(yīng)商資質(zhì),公司上下震怒無(wú)比。究其原因是他手下一位年輕工程師忘了做三維干涉檢查。”這是一件真事，據(jù)這位主管跟我講，他們?nèi)S用得還不錯(cuò)，設(shè)計(jì)質(zhì)量被工程師的水平?jīng)Q定了，而工程師之間水平差異較大，他希望找到一種可以系統(tǒng)性規(guī)避低級(jí)錯(cuò)誤以及全面提升設(shè)計(jì)規(guī)范&效率的方法，并能夠真正落地。”

二

現(xiàn)狀分析

      的確雖然當(dāng)今三維CAD已經(jīng)進(jìn)入普及時(shí)代，但事實(shí)上，很多企業(yè)三維CAD的應(yīng)用還停留在原生態(tài)CAD軟件的簡(jiǎn)單功能應(yīng)用，三維CAD的應(yīng)用并沒(méi)有達(dá)到企業(yè)預(yù)期的效果，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，三維僅是用于建模驗(yàn)證，二維工程圖還與三維模型沒(méi)有相關(guān)性，產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率不但沒(méi)有提升，反而有所下降。如何實(shí)現(xiàn)真正的全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，如何實(shí)現(xiàn)搭建合適的三維數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)平臺(tái)，如何實(shí)現(xiàn)更好的三維模型知識(shí)庫(kù)重用，從而走上三維數(shù)字化設(shè)計(jì)規(guī)范&設(shè)計(jì)效率提升之路，是大多數(shù)制造企業(yè)普遍面臨的最迫切需要解決的問(wèn)題。

三

解決方案

      企業(yè)三維研發(fā)應(yīng)用成熟度國(guó)際上有5個(gè)階段，第一階段是2D階段，第二階段是2D/3D并存階段，第三階段是以3D為主的階段，第四階段是MBD全3D開發(fā)階段，第五階段是MBD全3D智能開發(fā)階段。

      當(dāng)下大多數(shù)企業(yè)僅處于第二階段（2D/3D并存階段），即企業(yè)購(gòu)買主流的三維工具軟件后，在軟件原生態(tài)的配置環(huán)境下開展基礎(chǔ)常規(guī)應(yīng)用。而企業(yè)這樣對(duì)軟件的常規(guī)用法，并不能發(fā)揮三維工具軟件最大的功效，也不能最大限度地提高設(shè)計(jì)效率，更談不上設(shè)計(jì)規(guī)范，故三維軟件使用過(guò)程中會(huì)碰到很多低級(jí)混亂的問(wèn)題，如前序的低級(jí)干涉問(wèn)題或低級(jí)的可制造性問(wèn)題等；

      如此要系統(tǒng)解決上述問(wèn)題，企業(yè)需要基于自身業(yè)務(wù)特點(diǎn)，在三維工具軟件基礎(chǔ)上，定制開發(fā)三維數(shù)字化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)平臺(tái)及模型重用知識(shí)庫(kù)。從人員技能、設(shè)計(jì)環(huán)境、設(shè)計(jì)規(guī)范、數(shù)據(jù)自檢、高效工具、最佳實(shí)踐、重用知識(shí)庫(kù)、智能設(shè)計(jì)等角度出發(fā)加強(qiáng)研發(fā)平臺(tái)及知識(shí)庫(kù)建設(shè)（詳見(jiàn)下段），達(dá)到系統(tǒng)性規(guī)避低級(jí)錯(cuò)誤，確保全面提升三維數(shù)字化設(shè)計(jì)規(guī)范&效率的目標(biāo)真正落地，并向先進(jìn)的MBD全3D智能開發(fā)模式邁進(jìn)。

企業(yè)數(shù)字化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)平臺(tái)建設(shè)包括如下7部分：

1. 規(guī)范統(tǒng)一：建立統(tǒng)一的結(jié)合CAD軟件使用規(guī)范

2. 數(shù)據(jù)合規(guī)：建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)檢查工具

3. 環(huán)境統(tǒng)一：建立統(tǒng)一&專用的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境

4. 效率工具：建立統(tǒng)一&高效的二維標(biāo)注工具

5. 效率工具：建立統(tǒng)一&高效的三維標(biāo)注工具

6. 最佳實(shí)踐：提煉統(tǒng)一&標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開發(fā)流程

7. 學(xué)習(xí)平臺(tái)：建立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)精確學(xué)習(xí)

企業(yè)數(shù)字化模型重用知識(shí)庫(kù)建設(shè)包括如下4部分：

1. 特征重用：建立常用特征庫(kù)

2. 模型重用：建立通用模型庫(kù)

3. 模塊重用：建立產(chǎn)品模塊設(shè)計(jì)模板庫(kù)

4. 智能設(shè)計(jì)：建立產(chǎn)品模塊的參數(shù)化快速設(shè)計(jì)庫(kù)。

1企業(yè)數(shù)字化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)平臺(tái)

1.1建立統(tǒng)一的結(jié)合CAD軟件使用規(guī)范

      根據(jù)企業(yè)的產(chǎn)品特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要match求以及根據(jù)三維CAD軟件的特點(diǎn)，建立統(tǒng)一的軟件使用規(guī)范。所有工程師在設(shè)計(jì)過(guò)match程中必須遵守這些規(guī)范，從而使產(chǎn)生的龐大數(shù)據(jù)易于管理，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的有條理性，方便技術(shù)人員之間的交流及協(xié)同設(shè)計(jì)，提升設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，提高設(shè)計(jì)效率。

      軟件使用規(guī)范建立前首先做基礎(chǔ)研究，充分了解國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)流程、產(chǎn)品特點(diǎn)，了解相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)&特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，開展規(guī)范編寫。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范一般包括：

· 軟件設(shè)計(jì)環(huán)境類，如：軟件&標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境安裝、環(huán)境配置維護(hù)指南等

· 軟件基礎(chǔ)應(yīng)用類，如：通用建模規(guī)范、二維出圖規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)件建立及維護(hù)指南、外購(gòu)件模型要求等

· 軟件高級(jí)應(yīng)用類，如：線纜設(shè)計(jì)規(guī)范、管路設(shè)計(jì)規(guī)范、運(yùn)動(dòng)分析規(guī)范

· 產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用類，如：產(chǎn)品總體裝配結(jié)構(gòu)規(guī)范、產(chǎn)品總布置骨架規(guī)范、部件衍生處理方法、部件設(shè)計(jì)骨架規(guī)范等

· 數(shù)據(jù)管理應(yīng)用類，如：數(shù)據(jù)整理檢入PLM規(guī)范、工作區(qū)維護(hù)清理規(guī)范等

       1.2建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)檢查工具

      如何確保設(shè)計(jì)低級(jí)錯(cuò)誤歸零？能快速自動(dòng)檢查所有工程師的產(chǎn)出數(shù)據(jù)是否符合企業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求及可制造性要求的定制開發(fā)工具非常有必要，數(shù)據(jù)自動(dòng)檢查工具確保了企業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)范及可制造性要求得到徹底的貫徹落實(shí)；并可以把自動(dòng)檢查結(jié)果與檢入PLM系統(tǒng)要求結(jié)合起來(lái)，使不符合規(guī)范的模型無(wú)法進(jìn)入發(fā)放環(huán)節(jié)，從而確保設(shè)計(jì)低級(jí)錯(cuò)誤歸零。

自動(dòng)檢查內(nèi)容包括：

· 屬性類，如：參數(shù)名、參數(shù)值、物料號(hào)、單位等

· 建模規(guī)范類，如：特征循環(huán)參照，不完全裝配等

· 二維圖規(guī)范類，如：圖框、假尺寸、字體等

可制造性類，如：有效干涉、孔到邊距離（鈑金）、槽底圓角（機(jī)加）、標(biāo)準(zhǔn)孔徑等

     主流三維工具軟件一般不具備適合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的檢查工具，需要定制二次開發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能，檢查結(jié)果可以按企業(yè)要求格式報(bào)表輸出。

       1.3 建立統(tǒng)一&專用的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境

      根據(jù)國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、企標(biāo)以及企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，配置開發(fā)CAD軟件，建立符合企業(yè)要求的、統(tǒng)一的、專用的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，并部署到所有工程師客戶端，使所有工程師在統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，規(guī)范的開發(fā)環(huán)境提供經(jīng)確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)各類庫(kù)（如：材料庫(kù)、圖框庫(kù)、符號(hào)庫(kù)等），工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)高效的調(diào)用，從而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。

產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境包括：

· 軟件功能配置、界面配置、快捷方式

· 三維模板、整套二維圖框、整套二維符號(hào)庫(kù)

· 材料庫(kù)、注釋庫(kù)、打印配置庫(kù)

· 批量轉(zhuǎn)化PDF、DXF功能

· 自動(dòng)保存機(jī)制、快速清除歷史版本

· 批量刪除、增加、修改屬性功能

        1.4 建立統(tǒng)一&高效的二維標(biāo)注工具

      當(dāng)前主流三維工具軟件原生態(tài)二維標(biāo)注功能，在符合國(guó)標(biāo)要求及標(biāo)注效率方面都不理想，需要在工具軟件標(biāo)準(zhǔn)功能基礎(chǔ)上，二次開發(fā)出既符合我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)又高效的二維標(biāo)注工具，從而全面提升三維轉(zhuǎn)二維出圖的效率及規(guī)范性，真正實(shí)現(xiàn)二維工程圖與三維模型一致并相關(guān)性。 

二維快速標(biāo)注工具功能包括：

· 三維模型轉(zhuǎn)二維快速投影視圖、標(biāo)注各類尺寸、各類修飾、各類公差、各類粗糙度、各類基準(zhǔn)、各類行位公差、各類焊接、技術(shù)要求、明細(xì)欄、球標(biāo)等。

· 一鍵智能快速出圖，自動(dòng)去二維圖名稱、自動(dòng)選圖框、自動(dòng)投影視圖，快速公差等級(jí)選取，加強(qiáng)草繪功能，快速球標(biāo)排序等。

        1.5 建立統(tǒng)一&高效的三維標(biāo)注工具

      當(dāng)前在航空、航天、高科技行業(yè)的領(lǐng)頭羊企業(yè)，已經(jīng)逐漸不采用二維工程圖來(lái)指導(dǎo)工藝生產(chǎn)，而是直接在三維模型上表達(dá)工藝制造信息，讓帶三維標(biāo)注的模型直接下廠指導(dǎo)工藝生產(chǎn)。這種研發(fā)數(shù)據(jù)源唯一，模型及工藝制造信息集中于三維數(shù)字化模型一體的表達(dá)方式，確保工藝制造信息與模型的真正一致性，減少試制問(wèn)題數(shù)量，減少二維工程圖環(huán)節(jié)，減少了工藝師理解圖紙的時(shí)間，大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。

       要把眾多工藝制造信息表達(dá)在一個(gè)三維模型上，對(duì)標(biāo)注信息的管理提出新的要求，否則模型會(huì)成為刺猬模型，不利于讀取，所以在三維工具軟件基礎(chǔ)上二次開發(fā)出規(guī)范&高效的三維標(biāo)注工具很有必要。

 三維快速標(biāo)注工具功能包括：

· 全面高效的基于三維模型的標(biāo)注工藝制造信息方式，包括標(biāo)注各類尺寸、修飾、公差、粗糙度、基準(zhǔn)、行位公差、焊接、技術(shù)要求等；

· 特有三維工程圖管理模式，確保復(fù)雜零件三維標(biāo)注快速明確查看。

     1.6 提煉統(tǒng)一&標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開發(fā)最佳實(shí)踐流程

      每個(gè)人的建模造型設(shè)計(jì)方法就好比人的個(gè)性一樣千變?nèi)f化，這種多樣性造成模型質(zhì)量不穩(wěn)定；同樣的零部件模型，由資深工程師與資淺工程師設(shè)計(jì)出來(lái)的質(zhì)量差別很大，這種質(zhì)量不穩(wěn)定將影響衍生零部件模型變更的難度和效率，甚至影響產(chǎn)品本身質(zhì)量的不穩(wěn)定。我們需要對(duì)產(chǎn)品中關(guān)鍵的或復(fù)雜的典型零部件開展研究，提煉出它們的最佳實(shí)踐開發(fā)流程，這樣既可以大幅提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量穩(wěn)定性，還可提高設(shè)計(jì)效率及變更效率。

 最佳實(shí)踐流程的建立過(guò)程如下：

建立典型零件的最佳實(shí)踐建模流程并編寫成設(shè)計(jì)規(guī)范，更易于積累。

     1.7 建立在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，基于角色推送精確的培訓(xùn)課程

      良好有效的培訓(xùn)是新技術(shù)推廣的必要條件，但設(shè)計(jì)師們大多很難集中起來(lái)開展脫產(chǎn)的面授培訓(xùn)；建立企業(yè)內(nèi)部在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，設(shè)計(jì)師可以利用碎片化時(shí)間及時(shí)有效學(xué)習(xí)，不需要脫產(chǎn)培訓(xùn)不會(huì)影響手頭工作，就能學(xué)到新技術(shù)。在培訓(xùn)的同時(shí)可形成企業(yè)一整套的技術(shù)學(xué)習(xí)傳遞方法，逐步融合到企業(yè)人才培訓(xùn)體系中。

學(xué)習(xí)平臺(tái)需包括如下功能：

· 具備7X24可登陸學(xué)習(xí)

· 基于角色（工作崗位）的課件及學(xué)習(xí)包可以推送給相應(yīng)的用戶

· 課程內(nèi)容按主題劃分，確保精確學(xué)習(xí)

· 可以把定制的培訓(xùn)課件導(dǎo)入學(xué)習(xí)平臺(tái)

· 具備必要的考試功能

2企業(yè)數(shù)字化模型重用知識(shí)庫(kù)

      2.1 建立常用特征庫(kù)

      對(duì)產(chǎn)品中經(jīng)常用到的重復(fù)特征分類整理，定義適合企業(yè)的常用特征庫(kù)，如：凸包組合特征，凸包本身由3個(gè)普通特征組成，建成凸包組合特征后，從原來(lái)需要10幾次鼠標(biāo)的操作，減少為3次鼠標(biāo)操作，大大提高了建模效率，同時(shí)提高了這類特征建模的規(guī)范化，這類規(guī)范特征變更很方便。

常用特征庫(kù)包括功能：

· 包含企業(yè)常用的特征庫(kù)

· 特征庫(kù)按功能分類，可實(shí)施名稱快速搜索，可預(yù)覽組合特征形狀

· 組合特征使用過(guò)程有簡(jiǎn)圖示意放置規(guī)則和方法

· 組合特征方便創(chuàng)建、修改、刪除&后期的維護(hù)

      2.2建立通用模型庫(kù)

      設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常用到緊固件模型、行標(biāo)模型、企標(biāo)模型、外購(gòu)模型，如果沒(méi)有模型庫(kù)，只能自己建模，這種臨時(shí)創(chuàng)建的通用件模型，既不規(guī)范也會(huì)導(dǎo)致重復(fù)工作，這種設(shè)計(jì)模式降低了設(shè)計(jì)效率，及設(shè)計(jì)質(zhì)量。這些通用件模型應(yīng)由標(biāo)準(zhǔn)化牽頭統(tǒng)一建成規(guī)范的模型庫(kù)，并開發(fā)出便于應(yīng)用的相應(yīng)功能，如：搜索、預(yù)覽等；從而實(shí)現(xiàn)通用模型庫(kù)應(yīng)用效率及可維護(hù)性的大大提高。

通用件模型庫(kù)功能包括：

· 常用的國(guó)標(biāo)緊固件、行標(biāo)模型、企標(biāo)模型、外購(gòu)模型在整理后都放在模型庫(kù)中管理及應(yīng)用。

· 通用模型庫(kù)中先按標(biāo)準(zhǔn)分類，如國(guó)標(biāo)緊固件、行標(biāo)模型等，在某標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)中按模型類型分類，如：螺栓、螺釘、螺母等，在模型類型中按國(guó)標(biāo)號(hào)分類，如GB72、GB10等。

· 支持名稱搜索、屬性搜索、關(guān)鍵字搜索、圖片預(yù)覽、參數(shù)預(yù)覽、快速裝配。

· 支持經(jīng)固件組合智能裝配、自動(dòng)打孔

· 支持與集成PLM系統(tǒng)，確保與PLM系統(tǒng)中模型統(tǒng)一。

         2.3 建立產(chǎn)品設(shè)計(jì)模板庫(kù)

       針對(duì)產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)的相似性，為了避免重復(fù)工作，將產(chǎn)品按照模塊化劃分&分類，并將每一類的模塊典型實(shí)例共性抽取設(shè)計(jì)為模板，模板包含可參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的模型和關(guān)聯(lián)的二維工程圖；未來(lái)在進(jìn)行某種產(chǎn)品的定單設(shè)計(jì)時(shí)，在模板庫(kù)中找到相應(yīng)的模板，參數(shù)化驅(qū)動(dòng)調(diào)整模板主體參數(shù)，快速生成該模塊大部分特征，再增加細(xì)節(jié)特征，即可快速生成需要的新產(chǎn)品模塊和對(duì)應(yīng)的工程圖，大大提高設(shè)計(jì)效率。

         2.4 建立產(chǎn)品模塊的參數(shù)化快速設(shè)計(jì)庫(kù)

      對(duì)產(chǎn)品各模塊中共性的結(jié)構(gòu)，在三維工具軟件基礎(chǔ)上二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在CAD工具專有的界面中選擇類型及輸入?yún)?shù)的方式，快速得到產(chǎn)品模塊三維模型、二維工程圖模板以及BOM清單，整體提高三維模型設(shè)計(jì)效率80%以上，提高二維出圖效率60%以上，提高出BOM清單效率90%以上。

對(duì)不同企業(yè)不同產(chǎn)品的模塊參數(shù)化快速設(shè)計(jì)功能都不一樣，總體來(lái)說(shuō)業(yè)務(wù)價(jià)值如下：

· 較大提高三維模型、二維工程圖、物料清單設(shè)計(jì)效率

· 確保標(biāo)準(zhǔn)化工作落地，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)確的融入三維模型設(shè)計(jì)之中

· 實(shí)現(xiàn)新進(jìn)工程師高質(zhì)量設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)質(zhì)量穩(wěn)定

· 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)、模板庫(kù)的積累

總結(jié)

       通過(guò)構(gòu)筑企業(yè)三維數(shù)字化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)平臺(tái)和模型重用知識(shí)庫(kù)能夠帶來(lái)的潛在收益：提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)效率、提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量及質(zhì)量穩(wěn)定性，縮短產(chǎn)品研制周期并整體降低產(chǎn)品研制成本。