面向未來的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

王君

SOLIDWORKS E1ectrical軟件在風(fēng)電1.5Mw直驅(qū)風(fēng)機(jī)塔基柜和2.0Mw風(fēng)機(jī)變槳軸控柜的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)與常規(guī)的柜體3D布局設(shè)計(jì)不同，該設(shè)計(jì)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(zhǎng)），元件清單，如圖1所示。

經(jīng)過前一段時(shí)間SOLIDWORKS Electrical軟件應(yīng)用培訓(xùn)和工程實(shí)踐，東方電氣自動(dòng)控制工程有限公司新能源部已成功完成了1.5MW直驅(qū)風(fēng)機(jī)塔基柜和2.0MW風(fēng)機(jī)變槳軸控柜的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)。經(jīng)過對(duì)部分線纜的實(shí)際測(cè)試，軟件布線計(jì)算的長(zhǎng)度與實(shí)際布線長(zhǎng)度保持較好的一致性。該軟件實(shí)現(xiàn)了機(jī)-電信息的互聯(lián)互通，當(dāng)你在柜體中任意選中一個(gè)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(hào)和主要電氣參數(shù)，方便故障的分析處理。在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，它可以使設(shè)計(jì)人員與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系的更加緊密。在元件數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，設(shè)計(jì)原理圖時(shí)，連接的不再是兩個(gè)簡(jiǎn)單的電氣符號(hào)，而是通過選型將兩個(gè)“實(shí)在的元件”用“導(dǎo)線”連接起來，然后在電氣3D環(huán)境下進(jìn)行布局和布線，最終形成與真實(shí)產(chǎn)品一致性較高的“數(shù)字樣機(jī)”。

通過對(duì)“數(shù)字樣機(jī)”的數(shù)據(jù)提取和應(yīng)用，可以方便生產(chǎn)單位盡早熟悉新產(chǎn)品，并提前進(jìn)行相關(guān)準(zhǔn)備；設(shè)計(jì)人員可以據(jù)此提前編制直觀形象的產(chǎn)品技術(shù)文檔，提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量；也可以將其進(jìn)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(shè)計(jì)，3D設(shè)計(jì)提供了更加豐富的數(shù)據(jù)信息，能夠更加直觀地傳遞設(shè)計(jì)者的意圖。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員先是運(yùn)用投影法將想象的產(chǎn)品進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并繪制成2D工程圖，然后“圖紙用戶”再通過視圖關(guān)系在頭腦里重構(gòu)出產(chǎn)品的形狀。這對(duì)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)則大大降低了對(duì)“圖形用戶”的要求。看圖時(shí)，不再需要工程師在頭腦重構(gòu)產(chǎn)品的3D模型，降低識(shí)圖難度，如果再運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，你或許還可以感受到產(chǎn)品溫度。

隨著移動(dòng)智能終端運(yùn)儲(chǔ)能力的增強(qiáng)和普及，以及高速網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，直觀化和形象化的圖形文本、動(dòng)畫有聲文本的優(yōu)勢(shì)將更加明顯，隨時(shí)隨地都可以在智能移動(dòng)終端上互動(dòng)操作，體驗(yàn)?zāi)闼信d趣的產(chǎn)品。然而這些都依賴于對(duì)3D數(shù)據(jù)的深度開發(fā)與應(yīng)用，對(duì)于設(shè)計(jì)人員而言，就是要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，創(chuàng)造出3D的“數(shù)字樣機(jī)”，而且是一個(gè)將產(chǎn)品的各類信息（材料、機(jī)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(jī)”，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(shè)計(jì)中都面臨一個(gè)同樣的問題，那就是如何減少重復(fù)性勞動(dòng)，讓設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。Boeing 777客艙共有8個(gè)艙門，雖然每個(gè)艙門的結(jié)構(gòu)都不一樣，但是其98%的機(jī)械零件都是通用的。如果每個(gè)艙門都去從頭設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)化，將相似部分參數(shù)化，將省去大量的重復(fù)性工作，從而提高設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)就不再是當(dāng)前計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），而是輔助創(chuàng)新。然而，這一切要依賴于智能化元件庫(kù)的建設(shè)，讓模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和參數(shù)化的元件信息更加的豐富、全面和智能。

對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)者來講除了構(gòu)造產(chǎn)品外，對(duì)產(chǎn)品性能的分析評(píng)估是必不可少的環(huán)節(jié)。當(dāng)前運(yùn)用3D數(shù)據(jù)進(jìn)行力學(xué)仿真可以在設(shè)計(jì)時(shí)就在電腦屏幕上看見產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)形式、動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特征、熱或物質(zhì)的輸運(yùn)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(yàn)數(shù)據(jù)形式，那么設(shè)計(jì)分析就不再是計(jì)算機(jī)輔助分析，而是輔助認(rèn)知。這樣在仿真的過程中，你就不只是“看到”，而是能夠“體驗(yàn)到”它的力度和溫度，“見證到”它的變化。這或許會(huì)讓設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品的功能進(jìn)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(duì)產(chǎn)品有更加深刻的直觀體驗(yàn)和認(rèn)知，引導(dǎo)和觸發(fā)其理性購(gòu)買的愿望。這樣的設(shè)計(jì)將會(huì)讓設(shè)計(jì)者，同產(chǎn)品的協(xié)作者以及客戶的心貼的更近。