纵观企业产品设计的发展历史,我们经历了从手工绘制图,二维计算机绘图,到三维设计。二维的大面前推广应用,为企业快速提高设计速度做出了重大贡献。三维设计对提高设计质量、建立新的设计理念起到了一定作用。然而与企业预期的目标有很大的差距。今后企业三维设计将如何发展,让三维软件在设计生产中真正发挥效益,值得探讨。
一、目前存在的问题
1、二维设计理念根深蒂固。相当一部分设计师用着三维设计软件,设计理念仍然是二维的。三维设计是让软件本身参与到真正的设计过程中来,设计者通过软件进行设计的构思,并对设计构思在结构上、机械性能和物理化学性能上进行不断的检验。单纯把三维软件用于绘图,是对设计资源的浪费,这也是我们以往推广应用的一个误区。
2、三维数模制造部门没有利用。设计部门虽然已经利用三维软件设计了零件,但是发送到到车间的仍然是二维图纸。制造部门需要在消化设计图样的前提下,重新录入数据。数据的重新录入一方面加大了工艺师的工作量,另一方面也会带来重新录入数据出错的可能。
3、设计基础数据急需梳理,设计重用率、标准化率低。随着市场竞争的不断深入,设计周期原来越短。设计车型越来越多。设计没有时间将成熟的产品线、车型、结构、零部件进行梳理。接到订单,为了赶进度抢时间,设计师往往是拷贝相似的几何图形,修改生成新的图形,不断重复发明“新”的零部件,造成了设计数据空前的膨胀。这样的设计模式,设计周期缩短了,后续的工艺、采购、制造部门所需的时间却大大增加了。车型设计的重用率、标准化率大大降低。直接造成了企业现在工艺、制造部门繁忙的局面。
4、缺少企业级信息支撑系统PDM。质量是企业生存的根本。单纯从下游部门抓质量,忽视了企业上游产品质量、特别是忽略了上游产品数据是否准时、方便、有效地传递到下游,对产品质量起到了至关重要的作用。缺少统一的平台支持研发、设计上游数据及时有效地发放到工艺、生产下游部门。完全靠一些人为约束、电子表格、流程、部门级应用系统控制数据的发放,又没有统一的数据源,迟早要出问题的。保证质量根本无从谈起。
二、解决方案
1、树立正确的三维设计理念。
二维设计模式已在设计师头脑中根深蒂固,真正让设计师树立三维设计理念应该说是一项艰苦漫长的工作。三维设计先要建立三维模型,然后将模型装配,再出工程图,整个过程就比二维绘图要多花费许多时间。三维设计的优势不在出图,而是它的协同、分析、优化、特别是把原来二维设计时只能在下游工艺生产部门才能发现的问题。用加大设计周期换回如此大的产品整体效益的提高是值得的。
2、将三维数模直接发送到车间
基于三维模型的产品研发已经成为一个新的产品研发模式,并成为未来产品研制方向。随着数字化设计与制造技术的广泛应用,三维模型可以替代二维图样作为技术交流和信息传递的主要方式,二维图样不再是设计制造过程所必需的文件,无图的三维模型在许多国家的合同上已具有法律地位。因此,基于三维模型的产品研发已经成为一个新的产品研发模式,并成为未来产品研制方向。因此企业现在就应为今后的研发设计方式奠定基础。真正实现CAD/CAM的有效集成。
3、规范设计,提高设计标准化、重用化率
规范设计就是将现有的众多种类的产品进行梳理。这是一个相当艰苦和繁重的基础工作,需要有一个团队专门做此项工作,也是实施PDM的基础。要将众多的产品按车型、结构进行分类。归纳总结出标准的结构、标准的零部件。设计的过程不应该是不断出“新”的过程,而是尽量重复使用典型标准结构、标准件及配置的过程。
标准化的目标是,将某个产品的基本创新原理,尽可能体现在模块化组合产品系统的各个层次中。此时,不仅应该将注意力放在单个零件和部件上,更应该注重可组合的功能模块。在零件层,应该对整个产品系列的所有零部件制定企业标准。其核心任务是,通过分析设计草图,检索几何形状相似的零件。找到能满足功能要求的、尺寸结构相似的的替代零件。例如下图中对前6个零件几何形状进行分析,在保证功能的前提下,找到下图中圈红的零件完全可以替代前面6个零件。
图1 零件几何形状分析
这是完成变形设计的第一步。下一步就可以用变形的零件来构建变型的部件。从而形成最高层次的企业标准。产品标准化还非常有利于产品的制造过程,较高的零件重用频率,较短的加工准备时间,较少的工装夹具数量和较简单的仓库管理就是其中相当可观的效益。一句话,企业的精细化工作要从源头:设计部门抓起。
4、搭建企业级PDM系统
我们的目的是,实施一条贯通全局的过程链。从而可以对产品的整个形成过程进行灵活的控制。所需要的各种信息应该跨部门或者跨地域的在正确的时间,以正确的形式,传送到正确的地点,供正确的人员使用。PDM系统是各种应用软件的集成平台,利用统一的用户界面,对数据和过程进行管理并对所有用户的数据存取进行控制。构建并应用一个标准化的组合产品系统、产品重用必须有企业级的PDM工作支撑。
笔者认为企业要实施好PDM系统,首先必须是企业级领导高度重视,因为PDM的实施涉及到企业的多个部门,会涉及到业务流程的改变、设计理念的转变、大量的设计基础数据的梳理、改变现有的设计模式。二是要得到有经验的PDM实施商的支持,至于选用哪个PDM软件不重要,重要的是我们要做大量的基础工作,为实施打基础,否者再好的PDM软件没有企业良好管理基础作支撑,也是一纸空谈。
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本文标题:企业三维设计平台应用探讨