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随着经济的发展,中国的制造业面临着巨大的挑战。要想赢得未来竞争的胜利,中国的制造业企业必须通过优化整个产品生命周期的业务链来缩短产品上市时间、提高产品质量、降低成本,同时还要不断通过研发创新来满足客户的变化需求。在此,许多企业采用三维CAD技术,缩短了机械设计周期,同时采用模块化、标准化设计,大幅度地提高了设计和生产效率。在用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了3~5倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。
1 三维标准化设计简介
模块化与系列化已成为现今装备产品发展的一个趋势。在保持产品基本模块的基础上,通过模块化、系列化设计,可以方便地实现内部功能的整合、外部功能的扩展,既保持了成熟产品的内在优势,又大大拓宽了产品创新发展的空间。模块化是“现代标准化”的核心和前沿,是标准化原理在信息时代的应用上的发展。就产品结构而言,它是特征尺寸模数化、结构典型化、部件通用化、参数系列化、装配组合化(积木化)的综合体。模块是部件级甚至子系统级的通用件,由模块可以直接构成整机以至大的系统,从而在更高层次上实现了简化;就企业而言,则是建立以模块化产品平台为基础的模块化运营机制。模块化是标准化的高级形式,它使标准化获得了新生,是标准化的革命。
产品三维标准化设计分两大块:
(1)标准件设计
通过建立标准件库,设计师在设计过程中可以直接调用标准件库里的产品,大大提高设计速度。
(2)通用件库建立
通用件库建立是企业标准化设计的重要内容,通过对企业产品的分解,我们可以将产品进行模块化设计,将常用部件进行规范化、标准化设计,建立通用件库,在新产品的设计生产中就可以对不同的模块进行组合,达到快速设计和生产。
2 三维标准化设计优点
(1)通过三维标准化建模可以直观的进行产品设计,提高设计质量与设计速度。模块是产品知识的载体,大量利用经过生产和市场验证的模块,可以降低风险,提高产品的可靠性和设计质量。模块实现产品功能的分配和隔离,使问题的发现和设计的改进变得容易。
(2)通过三维标准化建模可以让设计师更快的熟悉产品结构,提高设计水平。模块实现功能的抽象和实现分离,使设计人员容易掌握产品全局,可以进行并设计、开发和并行试验、验证。模块的不同组合能满足用户的多样性需求,易于产品的配置和变型设计,同时又能保证这种配置变型可以满足企业批量化生产的需求。
(3)通过三维标准化建模有助于提高生产效率,设计和零部件的重用可以大大缩短设计周期,并行的产品开发和测试可以大大缩短设计周期。利用已有成熟模块可大大缩短采购周期,从而加快产品上市时间。
(4)通过三维标准化建模有助于企业加强成本控制 ,模块和知识的重用可以大大降低设计成本。采用经过生产验证的成熟模块,可以提高采购批量,降低采购和物流成本;可以大大减少由于新产品的投资对生产系统调整的频率,使新产品更容易生产;产品平台及平台之间存在大量的互动模块,可以降低售后服务成本。
(5)通过三维标准化建模有助于改进企业管理制度,通过采用模块化设计,有利于研发团队分工,规范不同团队间的信息借口,进行更为深入的专业化研究和不同模块化系统的并行开发。
(6)通过三维标准化建模可在设计前期对各种装配干涉和设计错误进行及时更正。
(7)通过骨架控制设计思路,将减少数据传递带来的错误,有利于整个产品的规划。
(8)三维模型所作改动自动在工程图中生成,减少数据校核工作。
3 三维标准化设计方法简介
完成了一定数量的零部件模块库或基型产品型号库,形成了各模块间接口的主要结构特征匹配固化,并建立了相关的统一分类管理框架之后,即可进行Top-down自顶向下的新产品模块化、系列化设计工作,并在实际的产品变形设计、产品组合设计及产品创新设计中,不断扩充通用模块库、型号库和标准化的模块接口特征定义,逐步实现Top-down设计的优化。
在Pro/ENGINEER Wildfire野火版环境中,通过方案规划设计Layout技术,导入系列化的主产品结构定义,建立系统模块骨架模型,控制设计意图在系统模块间的接口参数传递,形成产品模块化系列化的逻辑装配,依靠通用模块库和接口特征库的支持,实现产品的详细设计和完全装配,最终实现系列产品完整样机的数字化模拟装配。
4 三维标准化设计方法意义
标准化是企业竞争的利器,大规模定制要求对企业进行模块化改造,转向“模块化企业”。模块化产品以其低成本、短周期,并易于满足用户的个性化需求的特点,而成为各大企业所追逐的目标。企业为使产销畅通,应对组织管理机制进行重构,使企业的机构设置、生产线的布局、人员及设备的配备、流程的设计等,全面适应模块化的要求,使整个企业的运营转向“模块化企业”的轨道。被誉为现代管理革命的“流程再造”理论的实质,就是以市场为导向,而对业务模块(组织与功能)及其流程的重组。面临“模块化时代”的到来,面对激烈的国际竞争,深入研究模块化原理和方法,在更广泛的范围内、更高的层次上推广应用,已是时不我待。
1 三维标准化设计简介
模块化与系列化已成为现今装备产品发展的一个趋势。在保持产品基本模块的基础上,通过模块化、系列化设计,可以方便地实现内部功能的整合、外部功能的扩展,既保持了成熟产品的内在优势,又大大拓宽了产品创新发展的空间。模块化是“现代标准化”的核心和前沿,是标准化原理在信息时代的应用上的发展。就产品结构而言,它是特征尺寸模数化、结构典型化、部件通用化、参数系列化、装配组合化(积木化)的综合体。模块是部件级甚至子系统级的通用件,由模块可以直接构成整机以至大的系统,从而在更高层次上实现了简化;就企业而言,则是建立以模块化产品平台为基础的模块化运营机制。模块化是标准化的高级形式,它使标准化获得了新生,是标准化的革命。
产品三维标准化设计分两大块:
(1)标准件设计
通过建立标准件库,设计师在设计过程中可以直接调用标准件库里的产品,大大提高设计速度。
(2)通用件库建立
通用件库建立是企业标准化设计的重要内容,通过对企业产品的分解,我们可以将产品进行模块化设计,将常用部件进行规范化、标准化设计,建立通用件库,在新产品的设计生产中就可以对不同的模块进行组合,达到快速设计和生产。
2 三维标准化设计优点
(1)通过三维标准化建模可以直观的进行产品设计,提高设计质量与设计速度。模块是产品知识的载体,大量利用经过生产和市场验证的模块,可以降低风险,提高产品的可靠性和设计质量。模块实现产品功能的分配和隔离,使问题的发现和设计的改进变得容易。
(2)通过三维标准化建模可以让设计师更快的熟悉产品结构,提高设计水平。模块实现功能的抽象和实现分离,使设计人员容易掌握产品全局,可以进行并设计、开发和并行试验、验证。模块的不同组合能满足用户的多样性需求,易于产品的配置和变型设计,同时又能保证这种配置变型可以满足企业批量化生产的需求。
(3)通过三维标准化建模有助于提高生产效率,设计和零部件的重用可以大大缩短设计周期,并行的产品开发和测试可以大大缩短设计周期。利用已有成熟模块可大大缩短采购周期,从而加快产品上市时间。
(4)通过三维标准化建模有助于企业加强成本控制 ,模块和知识的重用可以大大降低设计成本。采用经过生产验证的成熟模块,可以提高采购批量,降低采购和物流成本;可以大大减少由于新产品的投资对生产系统调整的频率,使新产品更容易生产;产品平台及平台之间存在大量的互动模块,可以降低售后服务成本。
(5)通过三维标准化建模有助于改进企业管理制度,通过采用模块化设计,有利于研发团队分工,规范不同团队间的信息借口,进行更为深入的专业化研究和不同模块化系统的并行开发。
(6)通过三维标准化建模可在设计前期对各种装配干涉和设计错误进行及时更正。
(7)通过骨架控制设计思路,将减少数据传递带来的错误,有利于整个产品的规划。
(8)三维模型所作改动自动在工程图中生成,减少数据校核工作。
3 三维标准化设计方法简介
完成了一定数量的零部件模块库或基型产品型号库,形成了各模块间接口的主要结构特征匹配固化,并建立了相关的统一分类管理框架之后,即可进行Top-down自顶向下的新产品模块化、系列化设计工作,并在实际的产品变形设计、产品组合设计及产品创新设计中,不断扩充通用模块库、型号库和标准化的模块接口特征定义,逐步实现Top-down设计的优化。
在Pro/ENGINEER Wildfire野火版环境中,通过方案规划设计Layout技术,导入系列化的主产品结构定义,建立系统模块骨架模型,控制设计意图在系统模块间的接口参数传递,形成产品模块化系列化的逻辑装配,依靠通用模块库和接口特征库的支持,实现产品的详细设计和完全装配,最终实现系列产品完整样机的数字化模拟装配。
4 三维标准化设计方法意义
标准化是企业竞争的利器,大规模定制要求对企业进行模块化改造,转向“模块化企业”。模块化产品以其低成本、短周期,并易于满足用户的个性化需求的特点,而成为各大企业所追逐的目标。企业为使产销畅通,应对组织管理机制进行重构,使企业的机构设置、生产线的布局、人员及设备的配备、流程的设计等,全面适应模块化的要求,使整个企业的运营转向“模块化企业”的轨道。被誉为现代管理革命的“流程再造”理论的实质,就是以市场为导向,而对业务模块(组织与功能)及其流程的重组。面临“模块化时代”的到来,面对激烈的国际竞争,深入研究模块化原理和方法,在更广泛的范围内、更高的层次上推广应用,已是时不我待。