浅谈企业三维标准化设计平台的搭建

基于三维模型的产品设计与制造已成为我国制造业的主流模式，由于产品三维模型具有可视化、数字化和虚拟化等特点，使其成为产品开发各环节( CAD、CAE、CAPP、CAM 等) 不可或缺的基础载体。虽然三维CAD已经进入普及时代，但事实上，很多企业的三维CAD的应用只是停留在简单的软件功能应用和产品造型上，三维CAD的应用并没有达到企业预期的效果。很多企业采用三维设计软件后的很长时间内，三维应用水平始终停滞不前，无法实现全三维数字化设计。同时，产品设计效率不但没有提升，反而有所下降，如何更好的搭建三维标准化设计平台，是大多数企业普遍面临的最为迫切的问题。

搭建基于三维的标准化设计平台，你准备好了吗？笔者曾经针对这个问题，走访了国内的30多家大中小型企业，没有得到肯定的答案。究其原因，这些企业在搭建基于三维的企业设计平台的过程中，普遍面临如下几个问题：

综上所述，我们来总结一下企业使用三维系统的过程中为什么会举步维艰？概括起来无非是如下几个个方面的问题。

机械产品本身的最大特点是存在着相似性。研究和统计分析表明，在新产品开发中，约40%是重用过去的部件设计，约40% 是对已有设计部件的微小修改，而只有约20% 是完全新的设计。通过成组技术、标准化技术和模块化技术，可以把90%的结构要素标准化，把60%-70%的零件规范化，把这部分零部件模块化。这部分标准化、规范化和模块化的零部件是产品设计的基础，可供设计者选用。这些零部件一旦选中，其数字化模型、图纸、工艺、制造代码、工装、量具都是现成的，无需设计或制造，可直接开始生产。因此，只要按相似性原理做好产品的成组化、标准化和模块化设计，就可以将重新设计的零部件数量控制在10%-20%范围内，其余零部件的结构设计、工艺设计、工装设计和数控代码设计等都可以省略，这就能大大缩短产品的设计周期和开发周期，提高整体的效率。因此，提高企业产品设计的整体效率而言，需要应用三维CAD技术来实现成组技术、标准化技术、模块化技术以及其他先进的设计和制造技术，这是二维CAD软件没有办法实现的，这也就是大部分制造企业已经从最初的二维CAD制图转向了三维CAD应用的最根本的原因所在。

产品设计阶段，企业追求的主要目标就是提高设计效率。提高设计效率最直接的方法就是提高设计数据的重复利用率。三维CAD数据比二维数据复杂，提高设计数据的重复利用率的难度更大。笔者认为，提高设计数据的重复利用率的关键是量体裁衣，搭建符合企业自身需要的企业标准化设计平台体系。

企业标准化设计平台就是把各种有助于产品研发的实用技术集成为一个可共享的技术系统，为快速、优质的进行研发工作，提供一个科学的、综合的坚实的基础（平台）。企业标准化设计平台可以将相关技术知识和实际经验相结合，转换为适于工程应用的、具有可操作性的、适合于企业特点的、实用的共享技术。搭建企业设计平台，可以使企业取得最大效益。单就产品研发而言，就是为研发团队创造一个规范化的、高效的、有助于发挥创造性的活动舞台。

标准化是指在经济、技术、科学和管理等社会实践中，对重复性的事物和概念，通过制订、发布和实施标准达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。

公司标准化是以获得公司的最佳生产经营秩序和经济效益为目标，对公司生产经营活动范围内的重复性事物和概念，以制定和实施公司标准，以及贯彻实施相关的国家、行业、地方标准等为主要内容的过程。

基于三维的标准化设计必须做好两件事情：第一，必须将CAD软件进行企业化定制。第二，三维CAD应用技术必须结合现代标准化设计方法论，与现今的设计、制造理论和方法相结合。

（1）进行企业化CAD定制

CAD软件企业化定制的目标是把一个买来的商用支撑性CAD系统，通过系统分析和系统设计，变成一个能够实现企业需求的CAD应用系统，或者把一个已经初具规模的CAD应用系统进一步充实和完善。CAD软件企业化定制一般包含以下几个方面的内容：

●统一CAD软件的使用环境，包括计算机管理、网络环境管理、CAD软件安装、基础通用数据（设计模板、BOM模板等）、软件选项设置等；

●CAD软件深层次的二次开发，以满足企业个性化需求；

●通用PLM（PDM）系统的二次开发与集成；

●与其他系统的接口与集成。包括CAPP、CAM、ERP、MES等。

（2）现代标准化设计方法

标准化设计是指在一定时期内，面向通用产品，采用共性条件，制定统一的标准和模式，开展的适用范围比较广泛的设计，适用于技术上成熟，经济上合理，市场容量充裕的产品设计（摘自百度百科）。

产品标准化设计的主要形式和方法有简化、统一化、通用化、系列化、组合化和模块化6个方面构成，这是产品设计分类的主要依据，也是建立产品通用元素库的核心思想基础。

简化：

削减多余的、可替代的、低功能的对象，达到事物的“精练”和“合理”。简化方案的论证应该以特定的时间和空间范围做为前提，简化的结果必须保证在既定的时间内足以满足一般需要，不能因简化而损害消费者的利益。例如，目前市场上销售的电脑，大多简化掉了原来的软盘设备，并且随着USB技术的普及，光驱设备也不再做为计算机的标准配置。再如下图所示，我们绘制工程图时常用的“简化画法”，也是标准化设计中简化形式的一种体现和应用。

图2 简化轮廓图表示法

统一化：

统一化是把同类事物两种以上的表现形态归并为一种或限定在一个范围内的标准化形式。是在不同的对象或范围中归并达到一致性。是从个性中提炼共性，着眼于一致性。统一化的目的是去除不必要的多样性而引起的混乱，为正常的工作活动建立共同遵守的秩序。例如我们熟知的大众汽车，大众产品线那一张张的“大众脸”，让我们“傻傻分不清楚”。统一化能突显品牌的亮点，又能最大程度的减少设计过程，减小产品成本。统一化的缺点也显而易见，那就是与个性化的矛盾。