日趨激烈的市場競爭對機(jī)械制造行業(yè)提出了越來越多的要求，從產(chǎn)品提案之初，設(shè)計(jì)者就要做足準(zhǔn)備，充分了解市場需求，制定產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)計(jì)劃。在設(shè)計(jì)過程中，產(chǎn)品又要接受反復(fù)的錘煉， 經(jīng)歷無數(shù)次的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和修改。直到產(chǎn)品投入市場，如何擬定直觀有力的產(chǎn)品展示方案，又成了銷售部門的頭等難題。設(shè)計(jì)的整體性、靈活性以及交互性成了設(shè)計(jì)者們關(guān)注的焦點(diǎn)。
傳統(tǒng)的自下而上的設(shè)計(jì)理念很難滿足市場的這些需求，由此人們開始尋找新的方法。三維設(shè)計(jì)的應(yīng)用，將設(shè)計(jì)者的目光匯聚在了新的理念上—— 自頂向下的設(shè)計(jì)理念。通過對已經(jīng)完成的產(chǎn)品實(shí)例進(jìn)行分析，自頂向下設(shè)計(jì)。由此，可從主裝配開始，將產(chǎn)品分解為裝配和子裝配，并對其關(guān)鍵特征進(jìn)行逐一標(biāo)識，通過了解組件內(nèi)部及組件之間的關(guān)系，評詁產(chǎn)品的裝配方式。掌握了這些信息，就能進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)并能在模型中體現(xiàn)總體設(shè)計(jì)意圖。主裝配的確立與元件間的獨(dú)立性提高了設(shè)計(jì)的整體性與靈活性，依托三維設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)表達(dá)能力產(chǎn)品的模型與功能也變得更加直觀。
上海建設(shè)路橋機(jī)械設(shè)備有限公司（以下簡稱上海路橋設(shè)備）在2011年全面引入了“自上而下”的設(shè)計(jì)理念，通過與歐特克公司合作，上海路橋設(shè)備逐步由最初的二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向應(yīng)用三維設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)驗(yàn)證與三維動畫制作等功能應(yīng)用到了自己的生產(chǎn)與銷售環(huán)節(jié)中，真正開始了自己三維設(shè)計(jì)之路。
上海路橋設(shè)備是上海市高新技術(shù)企業(yè)，前身為上海建設(shè)機(jī)器廠，工廠創(chuàng)立于1946年，1989年與路橋（香港）有限公司合資。企業(yè)堅(jiān)持以市場需求為導(dǎo)向，通過轉(zhuǎn)變經(jīng)營理念，轉(zhuǎn)換企業(yè)經(jīng)營機(jī)制，積極開拓國內(nèi)外市場，抓緊開發(fā)、研制、生產(chǎn)適銷對路的產(chǎn)品，從而使企業(yè)綜合競爭能力大大加強(qiáng)。2003年企業(yè)資產(chǎn)總額達(dá)到5億元；銷售收入11億元；出口創(chuàng)匯1100萬美元，從—個(gè)產(chǎn)品單一、名不見徑傳的小廠，發(fā)展成為中國機(jī)械行業(yè)具有影響的高新技術(shù)企業(yè)。
上海路橋設(shè)備一直以來都是應(yīng)用二維CAD軟件AutoCAD進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作，三維CAD軟件Autodesk Inventor的應(yīng)用全面改善了上海路橋設(shè)備的設(shè)計(jì)過程。Inventor完全顛覆了AutoCAD自下而上的設(shè)計(jì)理念，放棄了每個(gè)設(shè)備都要先做零件再一點(diǎn)點(diǎn)做裝配、做結(jié)構(gòu)的過程，在大量的改型設(shè)計(jì)中應(yīng)用新理念，在模型的基礎(chǔ)上生成零件及裝配工程圖。從而激發(fā)了舊數(shù)據(jù)的新活力，也將更多的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)在一起，使設(shè)計(jì)構(gòu)思數(shù)據(jù)化。焊接機(jī)架是上海路橋設(shè)備的重要設(shè)計(jì)項(xiàng)目之一， 由于不同機(jī)械產(chǎn)品對機(jī)架形態(tài)的需求存在很大差異，加工過程又不需要復(fù)雜的工裝設(shè)備，焊接機(jī)架多以單件設(shè)計(jì)、小批量生產(chǎn)為主。相對于機(jī)架的焊接制造過程，機(jī)架的設(shè)計(jì)過程更為復(fù)雜，圖形表達(dá)繁瑣，設(shè)計(jì)工作量很大。機(jī)架桿件材料的樣式多變，同一型號機(jī)架需要運(yùn)用多種桿件型材。機(jī)架構(gòu)造與桿件鏈接也要求頗高，既要滿足機(jī)架強(qiáng)度、剛度需求，又要易于裝配、造型美觀。傳統(tǒng)二維CAD系統(tǒng)采用的模型功能單一，難以記錄焊接機(jī)架的功能信息，對于桿件之間連接關(guān)系也很難高效繪制。
三維CAD軟件Inventor的應(yīng)用，對于焊接機(jī)架設(shè)計(jì)的效率有很大提升。Inventor內(nèi)置的結(jié)構(gòu)件生成器直接提供了大量的鋼結(jié)構(gòu)模型庫，為設(shè)計(jì)工作提供了很大便利；通過建立個(gè)性化的機(jī)架桿件模型庫，上海路橋設(shè)備以往的設(shè)計(jì)模型得到了充分的利用，新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的大量改型設(shè)計(jì)可以直接調(diào)用已完成的零件與部件；Inventor多實(shí)體設(shè)計(jì)的模式，將設(shè)計(jì)模型表達(dá)變得更為直觀，良好的人際交互性能也使得設(shè)計(jì)人員更有效的把握機(jī)架結(jié)構(gòu)，合理、完整的對模型進(jìn)行布局。
應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)幫助設(shè)計(jì)師省去了很多設(shè)計(jì)與系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間。通過對設(shè)計(jì)中不同功能或相同功能、不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析，上海路橋設(shè)備將產(chǎn)品劃分為多個(gè)功能模塊，并依此設(shè)計(jì)出模塊對應(yīng)的零件與裝配。結(jié)合設(shè)計(jì)產(chǎn)品的前期規(guī)劃與初步設(shè)計(jì)，選定不同的功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成不同的定制產(chǎn)品。這樣不僅縮短了單個(gè)產(chǎn)品的上市周期，也保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)范化。
參數(shù)化設(shè)計(jì)功能將設(shè)計(jì)修改與設(shè)計(jì)改型變得更加容易，零件設(shè)計(jì)模型的建立速度是決定整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)效率的關(guān)鍵。產(chǎn)品開發(fā)初期，零件形狀和尺寸具有一定的模糊性，通過裝配驗(yàn)證、性能分析和數(shù)控編程之后零件的參數(shù)才能逐步確定。因此，零件模型的修改柔性十分重要，參數(shù)化設(shè)計(jì)方法將模型中的定量信息變量化，使之成為任意調(diào)整的參數(shù)。通過對于變量化參數(shù)賦予不同數(shù)值，就可得到不同大小和形狀的零件模型。在修改單一零件的設(shè)計(jì)尺寸時(shí)，無需對每個(gè)零件進(jìn)行逐一調(diào)整，就可以完成整個(gè)裝配的修改，大大節(jié)省了設(shè)計(jì)變更的時(shí)間。
由于Inventor與上海路橋設(shè)備過去應(yīng)用的二維設(shè)計(jì)軟件AutoCAD師出同門，在二維圖紙的轉(zhuǎn)化與出工程圖方面，Inventor也表現(xiàn)優(yōu)良，成功的將記錄多年的二維設(shè)計(jì)資料轉(zhuǎn)移到三維環(huán)境中。在二維設(shè)計(jì)向三維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變的過程中，AutoCAD電子圖中的圖形結(jié)構(gòu)可以直接復(fù)制進(jìn)Inventor三維環(huán)境中，大大簡化了整個(gè)設(shè)計(jì)圖的三維建模。遇到一些版本信息很難轉(zhuǎn)變的圖紙也可以靈活運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)件，比如螺栓、螺母以及各種型鋼，完成產(chǎn)品的修復(fù)與再設(shè)計(jì)工作，大大提高了工作效率，減少了設(shè)計(jì)軟件升級帶來的附加工作量。
參數(shù)化設(shè)計(jì)與模塊化設(shè)計(jì)功能大幅減輕了設(shè)計(jì)者的工作量，從而優(yōu)化了設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高了設(shè)計(jì)效率。在上海路橋設(shè)備的大量改型設(shè)計(jì)中，Inventor 帶來了可觀的效率提升，以電機(jī)設(shè)計(jì)為例，上海路橋設(shè)備的電機(jī)設(shè)計(jì)種類繁多，異步電機(jī)設(shè)計(jì)、同步電機(jī)設(shè)計(jì)、直流電機(jī)設(shè)計(jì)、變壓器設(shè)計(jì)及特種電機(jī)設(shè)計(jì)都有所涉及，針對不同種類、不同型號的產(chǎn)品，零件的設(shè)計(jì)尺寸與型號都有所異同， 通過對原始設(shè)計(jì)的統(tǒng)計(jì)分析，制定尺寸列表，利用參數(shù)化設(shè)計(jì)手段可以一次性完成多臺不同種類與型號的電機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與改型，在原有的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上提高效率超過100%。
“Inventor的每個(gè)功能對我們來說都很實(shí)用，比如拉伸、旋轉(zhuǎn)和放樣， 對我們的設(shè)計(jì)工作有很大的推動作用，大量的零件、調(diào)用、裝配以及螺絲標(biāo)準(zhǔn)件庫對我們的設(shè)計(jì)也都很有幫助。”上海路橋設(shè)備工程師陳波說。上海路橋設(shè)備還將三維設(shè)計(jì)與制作應(yīng)用到了產(chǎn)品的銷售環(huán)節(jié)中，通過應(yīng)用Inventor以及3ds Max， 上海路橋設(shè)備的工程師逐步實(shí)踐完成了多個(gè)項(xiàng)目的演示動畫與三維展示樣機(jī)制作工作。產(chǎn)品演示動畫與三維展示樣機(jī)為產(chǎn)品的流程開發(fā)、信息交流和決策提供了一個(gè)平臺，在最少實(shí)體樣機(jī)的情況下，以最低成本為用戶提供全面、真實(shí)的產(chǎn)品參考，對于產(chǎn)品推廣及公司形象都有很大的促進(jìn)作用，同時(shí)，新的演示模式為上海路橋設(shè)備的產(chǎn)品銷售帶來了約10%的業(yè)績提升。
三維設(shè)計(jì)工具的應(yīng)用為上海路橋設(shè)備的整個(gè)設(shè)計(jì)過程帶來了一次變革，這種變革不僅是一個(gè)“維度”的變革，更是一種設(shè)計(jì)理念的變革，一次設(shè)計(jì)理念的大反轉(zhuǎn)。通過貫徹自頂至下的設(shè)計(jì)理念，越來越多的設(shè)計(jì)師、銷售人員以及企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)不再只是伏案做設(shè)計(jì)、低頭賣設(shè)計(jì)，他們也開始逐漸地抬頭看設(shè)計(jì)、起身走進(jìn)設(shè)計(jì)。
上海建設(shè)路橋機(jī)械設(shè)備有限公司外景
上海建設(shè)路橋機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)車間
關(guān)注本刊微信訂閱號