多CAD环境下产品设计的最佳实践

2013-08-09 by:逆向工程中心-设备设计组来源:仿真在线

多CAD环境下产品设计的最佳实践

如今,不管是否愿意,大多数制造商都在使用各种3DCAD软件开发产品。一些公司特意采用不同的CAD工具来帮助执行不同的设计流程,例如机械设计和电气设计;而另一些公司因收购或客户要求的缘故而被迫使用多种工具。

尽管使用了各种工具,但今天的全球化开发团队仍必须以“整体”方式设计产品。这意味着:工程师必须了解与产品设计相关的所有元素和组成部分,以便能够将产品作为一个整体进行设计,从而防止因处理设计方案不同步而导致的返工。

如今的产品和供应链都很复杂,因此,如果设计师脱离相关的零件和装配来设计产品,那么肯定无法设计出一流的产品。此外,如果不能清楚地了解整个产品的状况,那么,即使设计工作做得再出色,也可能导致设计方案质量低下和返工问题严重。

要想在今天快节奏的全球化产品开发领域中取得成功,公司必须能够管理当今复杂的设计环境,具体对策是,为所谓的多CAD产品设计提供支持,即,在企业级数据管理环境内使用各种CAD应用程序创建单一产品设计方案。

一、多CAD产品开发环境

当前的制造业呈现出以下几种趋势。

(1)更高的产品复杂性。与以前相比,现在的产品不仅品种更多,而且还包含更高级别的技术和提供更多的功能。这种复杂性要求公司使用多种创作工具(可能包括机械、电气和软件设计解决方案),因此,必须跨专业和系统管理信息。

(2)产品开发的全球化。制造商已经全球化,不仅跨越不同的时区,而且还需要在不同的地点复制设计数据。因此,制造商需要适应使用不同CAD工具的供应链合作伙伴,以便开展协作。

(3)行业合并。在如今的全球市场中,合并和收购更加屡见不鲜。整合不同的企业需要有效地同化旧的CAD基础结构,以便保持数据完整性。

在如今复杂的市场中,要想开发出可盈利的产品,关键是能够在多CAD环境下有效地进行产品开发。明确定义的多CAD产品设计流程创造了一个环境,使不同的工程师可以同时设计产品的不同部分,从而帮助制造商蓬勃发展业务。因此,制造商越来越需要改善多CAD环境的管理流程。

二、多CAD设计环境的流程管理

在实施多CAD流程的公司中,可以按照复杂程度和完善程度分为三种不同级别(图2),其中,公司的多CAD流程的完善度与制造商的产品、供应链和开发需求的复杂性直接相关。具体地,多CAD流程完善度的三种级别如下。

(1)基本级(离散型产品设计)。单个PDM(产品数据管理)数据库,管理独立(非交互)的产品结构和CAD格式。此方法涉及到使用多个CAD系统,而且所使用的每个CAD软件包都有一个不同的数据库。

(2)中级(综合型产品设计)。单一产品结构,使用异构的CAD;以可视化方式装配产品,但无设计交互。

(3)高级(上下文相关的异构设计)。在一种CAD工具中找到所要的元件,然后在另一种CAD工具中用于进行上下文相关的设计。

上述这种高级方法更有价值,但对于产品或者设计环境比较简单的企业组织可能不必要。但从另一方面看,在全球分布的复杂环境下,这种高级的上下文相关异构设计方法变得更为重要。

要有效管理多CAD环境,必须建立一致和高效的流程,并要使用集成、灵活的软件来支持这些流程。PTC建立了一套最佳实践并开发了相应的软件,可帮助制造商建立一流的多CAD流程——PTC在世界各地执行了数以千计的客户合同,从中识别出四项与管理多CAD设计环境相关的重大挑战,以及克服这些挑战所要遵循的最佳实践。

1.获得完整的数字化产品定义

挑战:在使用多个CAD系统时,如何建立并保持产品的单一定义?

解决方案:建立单一的数据存储库,以允许使用任意数量的CAD工具开发出一个完整的数字化产品定义。通过整合产品定义,可以为项目生成单一、准确且版本可跟踪的记录,从而改善产品质量。此方法可让工程师在一种CAD工具中高效地进行设计,同时使用异类数据在其他工具中进行上下文相关的设计,如图3所示。

这种集中式方法还提高了工程效率,因为所有设计师都能实时地看到在各CAD工具中进行的设计的状态。此外,此集中式方法允许设计师使用熟悉的工具,从而帮助制造商消除了转换工具和重新培训员工所产生的费用。还有,此方法带来了较低的总体拥有成本,因为制造商建立的是单一的数据库,这就意味着他们不必负担因维护多个孤立信息源而产生的过高成本。

PTC擅长于帮助设计团队创建单一、完整的数字化产品定义,同时还允许设计师使用熟悉的CAD工具开展天衣无缝、可伸缩的协作,以便让所有设计师都能使用正确版本的数据。

最终,设计师能非常高效地完成设计评审,并能更快地获得最佳的产品定义。

图3单一产品结构中的完整数字化产品定义

最佳实践如下。

(1)跨专业集成的BOM。让工程师使用熟悉的开发工具开展无缝的协作,这就意味着所有人都能使用正确版本的数据,从而加快创建整体产品定义的过程。

(2)高效的异构设计方案评审。在一个系统内为多CAD环境下的产品数据提供了安全、可伸缩、协作式的可视化,可持续不断地收集反馈,从而能高效地准备和执行设计评审并跟进其结果。

2.支持并行设计

挑战:设计团队如何能在各CAD系统中查找、重复使用和同步准确的数据,以促进总体设计方案的完善?

解决方案:允许动态访问、重复使用和同步各CAD工具中跨专业的设计数据,以高效和准确地促进总体设计方案的完善。

制造商必须在单个系统中捕捉和控制多专业、多CAD的设计信息,以及在各关联团队中高效地同步复杂的设计和相关的变更。

能快速访问综合设计方案可加速创建单一产品结构,通过此结构可以立即看到各CAD工具中的相应状态。此方法可让制造商改善产品质量,同时还能通过准确的版本控制来减少错误、返工和报废。它还有助于最大程度地集中工程资源来改善质量而不是管理数据。

PTC的软件能在产品的整个生命周期中让电气和机械设计团队轻松搜索、检索、组合、同步和传递异类的数据,从而出色地为并行设计提供支持。

最佳实践如下。

(1)集成异构的设计环境。

(2)自动在各MCAD系统之间同步信息。PTC提供自动在各MCAD系统之间同步信息的功能,因此,能够轻松地在一个CAD系统中重复使用其他系统中包含的源信息。

(3)ECAD/MCAD协作。PTC通过在各ECAD/MCAD系统中准确地控制版本提供自动传递设计变更的功能。

3.实现全球分布式设计

挑战:如何在分散于全球各地并且使用多种CAD系统的团队中管理设计的集成?

解决方案:创造安全的协同设计环境,并且允许在全球各地高效和可伸缩地交换多CAD的设计数据。

通过创造一个便于进行设计协作的全球化环境,可确保准确和最新的信息在单个系统中顺畅地流动。此方法能减少花在处理冗余路径上的时间,并能减少搜索信息的次数,从而提高工作效率。

全球化的协同设计环境还使制造商能够减少新产品的错误,因为有关各方能及早和经常地跨专业进行沟通。制造商还能缩短评审周期,因为他们能持续不断地收到质量越来越高的反馈。通过在全球各地协同管理数据,制造商能在系统和地点之间保持设计数据的完整性。

最佳实践:外部合作伙伴的协作。PTC提供多种灵活的方法,以高效地共享产品数据、集中开展工作和捕捉多CAD的可视数据,以便重复使用设计方案。

(1)在安全、协同的工作区中共享产品数据。

(2)定义和共享丰富、可跟踪的工作包。

(3)将内部和外部的有关各方包括进来。

(4)灵活地控制对多CAD的数据的访问。

(5)简化设计变更的集成工作。

(6)支持将最符合要求的供应商吸收进来(在不知道其使用何种CAD系统的情况下),以增强协作力度。

4.可伸缩的性能

挑战:如何确保在全球各地快速访问最新的产品数据?解决方案:实施可伸缩的IT解决方案,以便控制用户对丰富的多CAD产品数据的访问(无论用户身在何方),从而克服网络的限制。可伸缩的解决方案可让制造商快速且经济高效地建立安全、灵活的新用户站点。此方法使制造商能够自动地在全球各地的站点之间同步内容,这就意味着,设计师可以使用为外包的设计业务提供的轻量级可视化内容快速访问产品信息,并与之交互。它还确保在本地快速访问重量级内容(如CAD模型)。

最佳实践:数据复制和WAN加速。PTCWAN加速技术合作伙伴不仅提供经过验证能充分利用网络资源的解决方案,而且还提供可下载并允许在本地高速访问内容的文件服务器。

(1)邀请远程参与者加入整体式、访问受控的环境。

(2)允许在每个协作站点下载和安装远程文件服务器。

(3)应用智能复制规则来最大程度减小网络负荷,以及最大程度地为用户提高内容的可用性。

(4)优化低带宽、高延迟的网络的性能。

(5)使用文件服务器或WAN加速器。

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