前言
我们经常在不同的工程领域谈到“知识捕捉”这个术语。
知识捕捉与数据重用的差别在于:知识捕捉不仅包括几何体的重用,线框、曲面及弧形的复制/粘贴。更重要的是,它能够捕捉构造几何体的思维过程和输入,并重用此类知识以创造新的设计。基于此,设计师或工程师所掌握的专业知识便可以转变为数据资产,为其他用户所用。
过去,知识捕捉或基于知识的工程(KBE)系统高度专业化,与其说是一种以用户为中心的工具,毋宁说是一种咨询机制。这些系统往往价格高昂,且从构思到编程的过程需耗费大量时间。假若使用咨询机制需要六个月的时间才能完成流程自动化,而设计师或工程师却只需一周的时间,那么,使用该工具还有意义吗?
虽然事实证明,在非常复杂的应用程序中,如涡轮发动机的概念工程设计等,基于知识的工程系统的确有所助益,但在主流应用程序中,花费大量的人力、财力安装此类系统通常毫无意义。那么,这是否意味着基于知识的工程无法大规模应用吗?实则不然。
从知识捕捉中获得价值
西门子团队在NX中建立的工具使得我们可以大规模应用基于知识的工程。
多年来,NX及其前身一直包含知识捕捉与重用工具——即知识熔接(Knowledge Fusion—KF)。这一工具需使用可视化编程语言来定义每一次的知识捕捉与重用,虽然功能强大,但非常复杂,且编程需耗费大量时间。在后期的版本中西门子推出了新的工具Product Template Studio——PTS,用以捕捉设计和工程知识。新工具不仅功能强大,且极易于使用,标志着此类功能的研发达到成熟阶段。
PTS是捕捉时常重复和重用的过程、工作流及任务的突破性工具,并且使得该类知识便于重用,参数化建模工具、基于逻辑和等式的参数化操作(使用表达式)、以及一个允许任何人通过图形方式创建模板的环境相结合,且无需编程,下面是建立产品模板的一般工作流程:
图1 建立产品模板的一般工作流程
如上显示,PTS的知识捕捉以几何体为起始点,可以将知识直接交予客户。欧洲的一家体育运动器材制造公司所面临的最大挑战之一是如何满足希望根据自己的独特风格和当地条件定制个性化的滑雪板,以满足铁杆滑雪迷的需求?
“对于任何想要成为行业领导者的高端优质品牌而言,滑雪板定制服务至关重要。” 其首席执行官如是说。
该公司基于网络的定制化设计系统使得注册客户得以从公司 的标准产品系列中挑选模型,然后根据其所需的尺寸要求变更设计。用户可以根据自己的喜好调整板长、板尖、板鼻与板尾宽度、以及板的厚度。
图2 滑雪板模型
NX中的PTS非常适合对定制滑雪板的按订单设计系统进行原型化处理。工程师们利用拖放工具创建了一个简单的用户界面,驱动参数化模型。该界面可作为模板,用以创造公司基于网络的界面。使用PTS还能加快多种参数组合测试,以确保模型的坚固性。此外,复杂的有限元分析过程也被固化在流程里面,任何设计工程师可以轻松完成产品的性能评估,校验。
图3 网络的界面
原始NX模型是最理想的,因它包含驱动其外形与功能所需的所有参数和表达式。不过,对于以往的数据,甚至是非原始数据,西门子同步技术(Synchronous Technology——ST)也有一定的助益,即可利用其对几何体快速进行再参数化,进而基于最初的几何体的新版本创建模板。除完善的几何模型之外,还可在模板中融入其他任务。从根本上而言,可将在NX环境中所使用的、用以定义产品外形与功能的一切纳入其中。其中最具代表性的,是越来越常用的计算机辅助工程(CAE)或仿真。不仅可将仿真研究集成到模板中,以验证所创建的几何体,还可以向其他领域提供反馈信息,如根据客户要求或性能限值检查部件。
PTS的一大关键创新在于:合成模板由图形化用户界面加以驱动,通常与普通NX中所使用的界面毫无二致。通过该用户界面可直接访问参数化模型及相关过程。对话框中的输入值范围已设定,从而避免机构内部各部门在重用模板时超出既定范围与限值。
如果机构正在使用Teamcenter,则也可以将产品模板与设计要求、计算工作表、对话框映像、表列工程数据、帮助文档及其他储存于产品数据管理(PDM)系统中的相关知识资源相连。知识变更可快速在产品模板中反映出来,从而确保所有用户都能获得基于最新信息所完成的设计。
完成模板定义,且一切均已准备就绪后,便可以开始部署模板。西门子一直致力于将数据重用机制集中至NX中。与重用库整合后,模板可超出典型的标准特性、部件和组件库,成为定位可重用数据的核心区间。任何机构内部人员都能将适当的模板拖放至其工作区间,充分利用任务关键知识。
知识重用的价值
我们都已清楚地认识到当前设计与工程专业之间存在的知识差异。业内普遍面临的挑战是,老员工陆续退休,但却很少有新人加入,致使机构遭受大量的知识与专业技能流失。
此外,大量时间被消耗在重复劳动上,即便我们自己没有重复劳动,整个机构内部却一定存在重复劳动。设计与工程通常只是根据新要求对现有产品、部件或概念进行适当调整的过程。一切工作均需从头开始,毫无意义可言。
NX等设计工具的确有所帮助,但问题是,即便以数字形式捕捉到知识,有需要的用户却时常不知该如何查找知识。
而这正是NX PTS与重用库的意义所在:捕捉知识与专业技能,将之正式化,并使之便于使用。同时,任何需要使用这些模板的人员都能在必要时使用它们,这一点同样至关重要。综合这两大要素,你会发现,机构充分实现了知识捕捉的切实价值。
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本文标题:通过NX从知识捕捉中获得价值