面向未來的產品設計

王君

SOLIDWORKS E1ectrical軟件在風電1.5Mw直驅風機塔基柜和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元件的3D布局，完成了柜內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直驅風機塔基柜和2.0MW風機變槳軸控柜的機電一體化設計。經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。該軟件實現了機-電信息的互聯互通，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，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實際聯系的更加緊密。在元件數據庫的支持下，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，最終形成與真實產品一致性較高的“數字樣機”。

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

相比于傳統(tǒng)的2D產品設計，3D設計提供了更加豐富的數據信息，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品進行轉化，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出產品的形狀。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?？磮D時，不再需要工程師在頭腦重構產品的3D模型，降低識圖難度，如果再運用虛擬現實技術，你或許還可以感受到產品溫度。

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品。然而這些都依賴于對3D數據的深度開發(fā)與應用，對于設計人員而言，就是要在產品設計過程中，創(chuàng)造出3D的“數字樣機”，而且是一個將產品的各類信息（材料、機械、電氣以及電子等）與之相鏈接，形成“有聲有色”的“數字樣機”，而不是傳統(tǒng)的“圖是圖、表是表、文檔是文檔”的產品信息“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品的創(chuàng)新和功能的優(yōu)化，提升產品設計的效率和質量。Boeing 777客艙共有8個艙門，雖然每個艙門的結構都不一樣，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品質量的可靠性和生產成本。如果我們的設計工具能夠富有聯想功能，就像現在的漢字拼音輸入法一樣，那么產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、標準化和參數化的元件信息更加的豐富、全面和智能。

對于產品設計者來講除了構造產品外，對產品性能的分析評估是必不可少的環(huán)節(jié)。當前運用3D數據進行力學仿真可以在設計時就在電腦屏幕上看見產品的運動形式、動力學響應特征、熱或物質的輸運模式以及未來的失效形式等。如果能將這些分析數據轉化為我們可以感知和體驗數據形式，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品的功能進行更加合理的優(yōu)化，操作更加人性化，讓生產單位能夠據此優(yōu)化制造工藝方法和流程，提高生產效率和產品質量，讓客戶對產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，同產品的協(xié)作者以及客戶的心貼的更近。