面向未來的產(chǎn)品設計

王君

SOLIDWORKS E1ectrical軟件在風電1.5Mw直驅(qū)風機塔基柜和2.0Mw風機變槳軸控柜的機電一體化設計與常規(guī)的柜體3D布局設計不同，該設計不僅完成柜體內(nèi)元件的3D布局，完成了柜內(nèi)幾百根電線及電纜的連接，還可以輸出電氣原理圖，線纜連接清單（含線長），元件清單，如圖1所示。

經(jīng)過前一段時間SOLIDWORKS Electrical軟件應用培訓和工程實踐，東方電氣自動控制工程有限公司新能源部已成功完成了1.5MW直驅(qū)風機塔基柜和2.0MW風機變槳軸控柜的機電一體化設計。經(jīng)過對部分線纜的實際測試，軟件布線計算的長度與實際布線長度保持較好的一致性。該軟件實現(xiàn)了機-電信息的互聯(lián)互通，當你在柜體中任意選中一個元件，即可便捷的在原理圖中查詢出位置，元件的線纜連接信息、型號和主要電氣參數(shù)，方便故障的分析處理。在工程設計實踐中，它可以使設計人員與生產(chǎn)實際聯(lián)系的更加緊密。在元件數(shù)據(jù)庫的支持下，設計原理圖時，連接的不再是兩個簡單的電氣符號，而是通過選型將兩個“實在的元件”用“導線”連接起來，然后在電氣3D環(huán)境下進行布局和布線，最終形成與真實產(chǎn)品一致性較高的“數(shù)字樣機”。

通過對“數(shù)字樣機”的數(shù)據(jù)提取和應用，可以方便生產(chǎn)單位盡早熟悉新產(chǎn)品，并提前進行相關準備；設計人員可以據(jù)此提前編制直觀形象的產(chǎn)品技術文檔，提高設計的效率和質(zhì)量；也可以將其進一步處理成用戶可以直觀體檢的展示數(shù)據(jù)。

相比于傳統(tǒng)的2D產(chǎn)品設計，3D設計提供了更加豐富的數(shù)據(jù)信息，能夠更加直觀地傳遞設計者的意圖。傳統(tǒng)設計中，設計人員先是運用投影法將想象的產(chǎn)品進行轉(zhuǎn)化，并繪制成2D工程圖，然后“圖紙用戶”再通過視圖關系在頭腦里重構(gòu)出產(chǎn)品的形狀。這對設計者和“圖紙用戶”都提出了較為專業(yè)的要求，然而基于3D的設計則大大降低了對“圖形用戶”的要求。看圖時，不再需要工程師在頭腦重構(gòu)產(chǎn)品的3D模型，降低識圖難度，如果再運用虛擬現(xiàn)實技術，你或許還可以感受到產(chǎn)品溫度。

隨著移動智能終端運儲能力的增強和普及，以及高速網(wǎng)絡的應用，直觀化和形象化的圖形文本、動畫有聲文本的優(yōu)勢將更加明顯，隨時隨地都可以在智能移動終端上互動操作，體驗你所感興趣的產(chǎn)品。然而這些都依賴于對3D數(shù)據(jù)的深度開發(fā)與應用，對于設計人員而言，就是要在產(chǎn)品設計過程中，創(chuàng)造出3D的“數(shù)字樣機”，而且是一個將產(chǎn)品的各類信息（材料、機械、電氣以及電子等）與之相鏈接，形成“有聲有色”的“數(shù)字樣機”，而不是傳統(tǒng)的“圖是圖、表是表、文檔是文檔”的產(chǎn)品信息“分離模式”。

不管是在2D還是在3D設計中都面臨一個同樣的問題，那就是如何減少重復性勞動，讓設計者更專注于產(chǎn)品的創(chuàng)新和功能的優(yōu)化，提升產(chǎn)品設計的效率和質(zhì)量。Boeing 777客艙共有8個艙門，雖然每個艙門的結(jié)構(gòu)都不一樣，但是其98%的機械零件都是通用的。如果每個艙門都去從頭設計一遍，顯然是不合理，如果能將這些相同的功能部分模塊化，將相同零件標準化，將相似部分參數(shù)化，將省去大量的重復性工作，從而提高設計的效率，同時利用成熟的模塊還能提高產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性和生產(chǎn)成本。如果我們的設計工具能夠富有聯(lián)想功能，就像現(xiàn)在的漢字拼音輸入法一樣，那么產(chǎn)品設計就不再是當前計算機輔助設計（CAD），而是輔助創(chuàng)新。然而，這一切要依賴于智能化元件庫的建設，讓模塊化、標準化和參數(shù)化的元件信息更加的豐富、全面和智能。

對于產(chǎn)品設計者來講除了構(gòu)造產(chǎn)品外，對產(chǎn)品性能的分析評估是必不可少的環(huán)節(jié)。當前運用3D數(shù)據(jù)進行力學仿真可以在設計時就在電腦屏幕上看見產(chǎn)品的運動形式、動力學響應特征、熱或物質(zhì)的輸運模式以及未來的失效形式等。如果能將這些分析數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為我們可以感知和體驗數(shù)據(jù)形式，那么設計分析就不再是計算機輔助分析，而是輔助認知。這樣在仿真的過程中，你就不只是“看到”，而是能夠“體驗到”它的力度和溫度，“見證到”它的變化。這或許會讓設計者對產(chǎn)品的功能進行更加合理的優(yōu)化，操作更加人性化，讓生產(chǎn)單位能夠據(jù)此優(yōu)化制造工藝方法和流程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，讓客戶對產(chǎn)品有更加深刻的直觀體驗和認知，引導和觸發(fā)其理性購買的愿望。這樣的設計將會讓設計者，同產(chǎn)品的協(xié)作者以及客戶的心貼的更近。