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基于SolidWorks的产品开发模式的研究

发表时间: 2017/7/25 作者: 许弟洪*黄战*彭浩歌*郑钦尹 来源: 互联网
本文从设计史的角度分析了设计工具对产品开发模式的影响和决定作用,从现代设计理论与数字化设计工具融合的视角,探讨了基于设计重用的模块化设计模式、多学科协同设计模式、面向制造的设计模式。数字化设计技术是一种“使能”技术,必将引起产品研发模式的颠覆式创新,探索与数字化设计工具相适应的产品开发模式具有重要意义。
 

    一、产品开发模式

    模式是事件如何运行的标准样式或通常呈现出来的样式。产品开发模式描述产品开发过程中不断重复发生的工作流程,以及该流程运行过程中涉及的关键技术和解决方案。决定产品开发模式的因素包括:特定历史时期的产品制造模式、人们进行沟通的方式、设计师可以利用的设计手段和工具。

    使能技术(enabling technology)是一种颠覆创新技术,该技术出现之前不可能实现的事情由于该技术的出现而变得轻而易举,这种技术就是“使能”技术。比如“千里眼”和“顺风耳”是中国古代传说中的两位神仙,这种传说中的“法力”在移动互联网时代变得轻而易举。CAD/CAE/CAM/PDM技术(本文后续将简称为C3P技术)是信息时代产品研发的“使能”技术,该技术将彻底颠覆传统的制造模式和产品研发模式。根据制造模式和设计工具的不同,笔者将人类的设计制造活动划分为三个阶段,对应三种产品开发模式。

    1.手工艺时代的产品开发模式

    在几千年的文明史上,人类完成了许多浩大的工程,在这些工程的设计过程中,图样是表达设计思想的主要手段。早期的图样主要靠徒手绘图,我国古人发明了规和矩等绘图工具,故有“没有规矩,不成方圆”之说。北宋时期李诫(字明仲)的《营造法式》是世界上最早地一部建筑规范巨著,该书收集了大量的图样,包括平面图、立面图、剖面图、详图及构件图,还有大量的立体图。这个时期的设计师通常也是艺术家。

    2.大工业时代的产品开发模式

    18世纪中叶,第一次工业革命带来了制造模式的巨大变革,大工业生产模式代替了手工艺制造模式,对设计的需求猛增。为了更加简单、规范地表达设计思想,法国的蒙日创立了画法几何学,确立了画法几何学在工程领域的地位。丁字尺、三角板和圆规是大工业时代的主流设计工具、二维工程图是大工业时代生产制造的基础,在设计、工艺、制造、销售和供应等各个环节信息流的传递均以二维工程图为媒介。

    3.信息时代的产品开发模式

    20世纪末期,人类迎来了第三次浪潮,信息技术以势不可挡的趋势融入到制造业的每一个环节。C3P技术成为现代制造业的常规设计工具。20世纪90年代美国提出了许多新的设计思想与哲理,如DFX设计、虚拟设计、产品全生命周期设计、并行工程与网络协同设计等等,2013年德国提出了“工业4.0”,为信息时代的制造模式描绘了一幅清晰的蓝图。

    尽管C3P技术得到普遍应用,但制造业的制造模式及设计流程却还停留在大工业时代,严重制约了C3P技术的应用。深入分析信息技术为产品开发带来的革命性变化,探索信息时代的产品开发模式具有重要意义。

    4.几个概念的约定

    为了本文叙述的方便,先约定几个概念。

    产品模型:描述产品零部件功能要求建立的3D模型,也可以称为设计模型,是零部件制造的依据。

    分析模型:对产品模型进行简化,压缩掉对CAE分析影响不大的细小结构,如小孔、倒角和退刀槽等,而形成的简化模型,用于仿真分析。最佳方式是先建立分析模型,仿真验证通过后,再在分析模型的基础进行深化设计形成产品模型。

    工艺模型:在制造零件的过程中,为了加工的需要,为特定工序建立的描述该工艺过程加工要求的3D模型。通常一个产品模型可对应多个工艺模型。常见的工艺模型如铸造、锻造毛坯模型、焊接件模型和数控加工模型。

    C3P技术:CAD/CAE/CAM/PDM技术简称,由福特汽车提出的一种产品研发平台构架。

 




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责任编辑:郝秋红