三維設計在裝備制造、汽車、模具加工、消費電子等行業(yè)的應用已較為普及，然而應用效果距離供應商描述的美麗圖景還有很大的提升空間。 而中小企業(yè)應用二維圖紙的現(xiàn)狀也急待改善。 yO7y`;Q(sF  
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在與二維設計的比較中，三維工具的優(yōu)勢不言而喻。二維設計使用的是工程制圖語言，用以描述產品的形狀、特征、加工精度、材質等信息，員工必須經過專門的培訓才能掌握。對于需要多視圖、多剖面描述的復雜產品，二維設計缺乏直觀的效果且難免造成不必要的誤會和差錯。三維設計用完全真實的尺寸和形狀在計算機屏幕上展現(xiàn)產品的形狀、特征、加工狀態(tài)、材質等信息，便于產品數(shù)據的交流和共享。計算機可以對虛擬的產品三維模型進行實物模型無法實現(xiàn)的各種操作，例如對零件或裝配件進行各種形式的剖切、尺寸干涉條件下的裝配和運動模擬等等。具有很高知識含量的三維模型還廣泛地應用到靜/動態(tài)干涉檢查、有限元分析、性能仿真、數(shù)控加工軌跡計算和模擬等領域，在設計前期就完成所有零件、工裝和裝配件的數(shù)字化預裝配工作，可以顯著地減少設計變更、錯誤和返工。 .O1w-,=  
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“現(xiàn)在已經不是“要不要上三維”的問題了，這是大勢所趨。不論企業(yè)處于激烈的競爭環(huán)境還是在保護傘下，都會面臨產品創(chuàng)新的壓力。而三維設計是顯著提升企業(yè)的設計效率、響應市場需求的有效利器。”西門子產品管理軟件產品市場經理郭濤講到。 3WF]%P%  
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郭濤認為目前阻礙三維普及和深入應用的最大障礙是設計標準規(guī)范的缺失。在軍工、造船等復雜制造行業(yè)，多年的發(fā)展已經積累了完善的基于二維設計的流程和規(guī)范，包括出圖、審批、測試等等環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)將根據三維設計應用的特點而大幅度改變，而三維設計目前又沒有形成行業(yè)統(tǒng)一的流程規(guī)范設計標準，因此企業(yè)在推廣三維設計時往往有盲目之感，沒有教科書可循。同時，企業(yè)所處的快速增長階段和市場競爭策略也影響實施三維設計的力度。 #~nXAs]Q  
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三維設計應用浮于表面的企業(yè)往往不能正確認識建立標準流程與行為規(guī)范的重要性，而三維數(shù)據管理的完整性和可追溯性也為三維的深層應用增加了難度。 j!i*&  
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西門子產品管理軟件高級顧問、國內PLM知名專家莫欣農認為，二維圖紙直接對應最終的物料，這是以往產品種類很少的情況下行之有效的一維管理空間，它難以勝任目前產品更新頻繁、高度定制的特點。而三維模型的不同版本分別描述同一個零件或產品對應不同批次、日期、配置條件的物料，此時需要通過不同版本的產品對象將不同的設計數(shù)據和物料聯(lián)系起來。三維數(shù)據模型具有比二維圖紙豐富得多的知識含量。在三維設計過程中，需要每一個設計單元和每個設計人員都能清楚地了解整體規(guī)劃以及自己所設計的零部件的位置空間。只有實行嚴格、優(yōu)化和靈活的協(xié)同工作流程才能真正發(fā)揮三維模型的高效、快捷的優(yōu)勢。 Kt*
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沒有三維設計流程和規(guī)范，產品數(shù)據管理將無從談起，或形同虛設�！耙驗檎嬲�的產品數(shù)據管理不是一個簡單的文件屬性管理，而是要大量用到三維的設計和工程信息。如果流程不規(guī)范，意味著數(shù)據的精準度達不到要求，好比建立在沙灘上的大廈，這個平臺一定運轉不起來�！蹦�老談道。 "[~yu* S  
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在目前的階段為了不影響企業(yè)正常的設計生產任務，三維設計在國內的實施大多采取在企業(yè)內選擇一個重點項目或科室做三維設計的試點，并與其他部門的二維設計保持順暢地業(yè)務聯(lián)接，直到采取階段性成功再逐步擴展三維的應用，最后創(chuàng)建企業(yè)級的三維設計平臺，貫徹到整個設計、加工、制造環(huán)節(jié)。這樣實施對于中小企業(yè)而言比較穩(wěn)健，也能在前期試點過程中有效地培養(yǎng)三維設計員工的良好習慣以及設計標準的確立。 .:}<4;Qz94  
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無論是試點工程還是一步到位，郭濤強調企業(yè)需要認識到三維設計的實施不單單是買來軟件安裝上，而是牽涉到一系列的標準和流程的制定，以及觀念和設計習慣的更改。他認為三維設計的確立離不開“三個標準”： xIm2t~i
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其一，建立企業(yè)自身統(tǒng)一的CAD環(huán)境： 建立有企業(yè)特色且企業(yè)級的各種標準庫（零件等），對符號、注釋、圖層、裝配的表達形成規(guī)范化； eUQmW^  
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其二，建立新的設計標準、軟件的使用規(guī)范、以及設計行為規(guī)范：包括出圖作業(yè)（標注、線形、字體等）的標準化以及加工環(huán)境（包括刀具庫、后處理程序等）的標準化；建立總文件、標準零件族等等。 X5/j8=G H`  
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其三，在員工應用三維軟件作為主體設計工具以后，按照企業(yè)自身的特點和原有流程，總結出標準的基于三維設計的設計流程，在全企業(yè)間貫徹，并在應用中不斷補充和改善，實現(xiàn)良性循環(huán)。 #BP0MY&  
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“這三個標準對于成功應用三維設計缺一不可�！� 郭濤講到。而目前三維應用效果不理想其主要原因是企業(yè)三維設計的經驗不足，認為標準設立不能立竿見影地提高產品設計速度，因此不夠重視。在國外，通常是主任設計師來擔當標準化的制定；而在國內，由于企業(yè)的資源有限，對于型號產品的設計任務比較緊急，因此經常委派經驗不夠豐富、剛參加工作不久的設計人員來負責標準化的工作。殊不知，只有設計流程統(tǒng)一，標準庫建立以后，才能得出可以復用的標準模板，簡化設計標準零件的時間；而且對于經常加工的零件，實現(xiàn)加工程序標準化，可以提升新品上市速度，并在此基礎上做精度分析，優(yōu)化設計和加工環(huán)節(jié)，甚至做到“傻瓜模式”的加工程序，不用培訓直接加工，縮短新品上市時間。 siCi+Y  
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另外，標準化也使三維的檢索功能落在實處。只有將零件的各種描述規(guī)范后，才能使工程師在設計過程中快速檢索到相關歷史零件庫，也可以固化設計人員的思路和經驗，放到企業(yè)平臺中共享。 5*Zz_ .  
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設計流程的優(yōu)化 fDns r"T  
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常聽到企業(yè)設計人員由于對二維設計形成習慣，對三維的推廣進行抵觸。三維推廣面對的阻力很大程度是針對設計流程的變化。對此莫老作了詳細的解釋： “二維設計通常從總裝配圖開始逐級分解到最終的零件圖。三維設計主要是由一個個零件逐級組裝成產品，也可以把一個大件切分成若干個子件。因此二者的設計流程有非常大的區(qū)別。前者只有自上而下的設計流程，后者既有自下而上，又有自上而下的流程�！�
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例如，在汽車設計中首先通過分解產品的主要組成部分，搭建由車身、發(fā)動機、底盤等一級大部件組成的產品結構。然后，專業(yè)工程師把一級大部件分解成車門、缸體、制動等總成，接著再分解各種零件分別掛接到對應的總成下面形成汽車的設計產品結構樹。在搭建結構樹的過程中必須定義每個節(jié)點的各項技術指標和設計原則。在施工設計時又將模具、工裝等數(shù)據掛接到相應的零部件節(jié)點，形成汽車的制造產品結構樹。上述產品結構樹可以只有純粹的邏輯關系，也可以帶有部分三維模型或參數(shù)化草圖。設計工程師按照計劃從底層開始三維建模，也可從其他產品中借用標準件、通用件和常用件等，逐級向上組裝成部件、總成、大部件和整車。在每一個環(huán)節(jié)還要進行必要的分析和仿真，保證各種錯誤在設計早期被發(fā)現(xiàn)和改正。 /c=8$y\%@  
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實際上三維設計流程為設計人員提供了更大的空間和靈活的選擇，提高了設計精準度以及與加工裝配制造的聯(lián)動。但是它需要相關部門對數(shù)十年以來的工作流程作出改變。以審批流程為例。審批包括校對和審核。 二維的審批流程建立在多年的經驗基礎上，從簡單設計、通俗設計、約定設計有一套完整的潛規(guī)則。但是到了三維設計階段，在三維模型中所有的細節(jié)都呈現(xiàn)在眼前，二維的約定和表達方式沒有了存在的必要。在二維中審核只負責檢查圖紙是否缺失而不看設計細節(jié)，不負責整體設計和質量測試。但在三維中審核需要將剖面，測量等各部分設計集成統(tǒng)一，要對后續(xù)的加工和裝配環(huán)節(jié)負責。 <tbs,lcw;  
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在二維設計中甚至在三維設計發(fā)展的初期，由于當時的CAD許可權限價格不菲，企業(yè)通常不要求審核人員使用CAD模型。而輕量化CAD閱讀器的出現(xiàn)徹底解決了這個問題。目前通過輕量級閱讀器，三維模型用一般的瀏覽器就可以觀看，方便審核人員以及時發(fā)現(xiàn)問題，并可以跨部門使用，把應用不同CAD工具做的模型裝配在一起，其精度已達到制造加工的水平。技術的不斷進步，使設計流程不斷優(yōu)化，而設計人員的職責和分工也在發(fā)生相當大的轉變。 u;nn:K1QFr  
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在定單和市場份額的壓力下，國內企業(yè)往往沒有資源和時間完全由二維一步到位轉向三維。要形成三維設計的標準化流程需要企業(yè)的領導層重視三維應用的務實。“如果我們意識到標準化流程的必要性，花人力花精力去做，三維設計應用的層次一定能提升。目前，主流PLM解決方案供應商已經具有了垂直行業(yè)的標準化流程的實踐經驗，只要用戶配合，結合企業(yè)自身的需求和行業(yè)特點，最初的框架型的標準化工作在幾天到數(shù)星期內完全可以完成�！惫鶟�說。而一旦標準庫以及設計行為規(guī)范確立，將作為企業(yè)制度得到推廣和普及，對于設計項目的順利進行將起到堅實的保障作用。 ]@z!r2[  
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在總結三維設計應用的難點時，郭濤認為，企業(yè)在選擇三維設計軟件和服務商時，要考察企業(yè)的表達需求是否能實現(xiàn)，能實現(xiàn)多少，實施顧問的行業(yè)經驗是否能幫助企業(yè)建立適合的標準庫和切實可行的設計流程，是否有能力保證員工的培訓質量。 yO7H!}y_  
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軟件不但要保證滿足現(xiàn)在的企業(yè)需求，對于加工、分析、裝配，制造等環(huán)節(jié)是否能夠實現(xiàn)數(shù)據交換，是否能解決由于零件修改造成模型生成失敗的問題。從這個意義上講，選擇能滿足CAD、CAM甚至CAE一體化的平臺具有相當?shù)膬?yōu)勢。企業(yè)在規(guī)劃投資時也要考察現(xiàn)有的硬件設備能否支持三維的系統(tǒng)。 hk5!
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郭濤強調，在三維的實施過程中，項目的成敗關鍵在于企業(yè)決策者的意志。因為使用三維設計的最初階段需要擺脫二維設計的固定思維模式，員工要有一個適應期。這需要管理層堅定三維設計的信念，反復強調三維設計的優(yōu)勢，有強制力地推行三維工具在全企業(yè)范圍內使用以及標準化的確立。 n Yx[9H