搭建基于三维的尺度化设计平台，你准备好了吗？

导读：搭建企业尺度化设计平台是企业谋划和生长的重头戏，无论是现代的尺度化设计方法、企业规范体系制定、建设通用要素库还是企业知识继续体系的完善，每一个环节无不维系企业的生死生死。作者：李伟 | 泉源：互联网海内三维CAD应用现状 基于三维模型的产物设计与制造已成为我国制造业的主流模式，由于产物三维模型具有可视化、数字化和虚拟化等特点，使其成为产物开发各环节( CAD、CAE、CAPP、CAM 等) 不行或缺的基础载体。

虽然三维CAD已经进入普实时代，但事实上，许多企业的三维CAD的应用只是停留在简朴的软件功效应用和产物造型上，三维CAD的应用并没有到达企业预期的效果。许多企业接纳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，产物设计效率不光没有提升，反而有所下降，如何更好的搭建三维尺度化设计平台，是大多数企业普遍面临的最为迫切的问题。搭建基于三维的尺度化设计平台 搭建基于三维的尺度化设计平台，你准备好了吗？笔者曾经针对这个问题，走访了海内的30多家大中小型企业，没有获得肯定的谜底。

究其原因，这些企业在搭建基于三维的企业设计平台的历程中，普遍面临如下几个问题：一般而言，产物方案设计（观点设计）阶段的设计周期很是短，使用三维CAD举行产物方案设计无法满足设计周期的要求。海内大多数企业的加工制造阶段还是依赖于二维工程图纸，现在主流的三维CAD软件的二维工程图功效不完善，无法满足企业要求。

大部门企业的产物设计历程都是“相似设计”，改型和变型的产物比力多。大部门企业恒久积累了大量的二维CAD资源库，设计借用和挪用利便快捷。相反的，三维CAD资源库的建设历程庞大，建设周期较长，不能满足企业当前的设计需要。

三维CAD软件运行速度较慢，特别是大型装配体，对盘算机软硬件的设置要求较高，企业需要投入大量的资金举行硬件革新。三维CAD所生成的设计数据后期很难重用，模型修改容易堕落。三维CAD软件的操作者造就周期长，大多数企业的人员流动大，经常碰面临“无人可用，无人能用”的尴尬局势。

综上所述，我们来总结一下企业使用三维系统的历程中为什么会举步维艰？归纳综合起来无非是如下几个个方面的问题。缺乏尺度化设计的理论和方法没有企业统一的规范体系没有建设通用元素库，三维CAD设计效率低下不具备企业知识继续体系。机械产物自己的最大特点是存在着相似性。研究和统计分析讲明，在新产物开发中，约40%是重用已往的部件设计，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、尺度化技术和模块化技术，可以把90%的结构要素尺度化，把60%-70%的零件规范化，把这部门零部件模块化。这部门尺度化、规范化和模块化的零部件是产物设计的基础，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物的成组化、尺度化和模块化设计，就可以将重新设计的零部件数量控制在10%-20%规模内，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，这就能大大缩短产物的设计周期和开发周期，提高整体的效率。因此，提高企业产物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、尺度化技术、模块化技术以及其他先进的设计和制造技术，这是二维CAD软件没有措施实现的，这也就是大部门制造企业已经从最初的二维CAD制图转向了三维CAD应用的最基础的原因所在。产物设计阶段，企业追求的主要目的就是提高设计效率。

提高设计效率最直接的方法就是提高设计数据的重复使用率。三维CAD数据比二维数据庞大，提高设计数据的重复使用率的难度更大。笔者认为，提高设计数据的重复使用率的关键是量体裁衣，搭建切合企业自身需要的企业尺度化设计平台体系。什么是企业尺度化设计平台？ 企业尺度化设计平台就是把种种有助于产物研发的实用技术集成为一个可共享的技术系统，为快速、优质的举行研发事情，提供一个科学的、综合的坚实的基础（平台）。

企业尺度化设计平台可以将相关技术知识和实际履历相联合，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。

单就产物研发而言，就是为研发团队缔造一个规范化的、高效的、有助于发挥缔造性的运动舞台。通常情况下，企业尺度化设计平台由4大要系组成，如下图所示：图1 企业尺度化设计平台由4大要系组成尺度化设计平台之尺度化体系 1、什么是尺度化尺度化是指在经济、技术、科学和治理等社会实践中，对重复性的事物和观点，通过制订、公布和实施尺度到达统一，以获得最佳秩序和社会效益。

公司尺度化是以获得公司的最佳生产谋划秩序和经济效益为目的，对公司生产谋划运动规模内的重复性事物和观点，以制定和实施公司尺度，以及贯彻实施相关的国家、行业、地方尺度等为主要内容的历程。2、基于三维的尺度化设计必须做好的两件事情基于三维的尺度化设计必须做好两件事情：第一，必须将CAD软件举行企业化定制。第二，三维CAD应用技术必须联合现代尺度化设计方法论，与现今的设计、制造理论和方法相联合。（1）举行企业化CAD定制CAD软件企业化定制的目的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，酿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罗以下几个方面的内容：统一CAD软件的使用情况，包罗盘算机治理、网络情况治理、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软件深条理的二次开发，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。包罗CAPP、CAM、ERP、MES等。

杭州新迪数字工程系统有限公司的制造云服务平台，专为中国工业企业提供专业的定制化服务，主要包罗：CAD软件二次开发、企业应用软件开发、3D产物展示、3D工业动画、3D产物视频、网站开发建设、APP软件开发、产物设计服务等，资助企业高效的推进尺度化设计平台的建设与应用，打造全面、专业、高效的企业信息化服务生态系统。（2）现代尺度化设计方法尺度化设计是指在一定时期内，面向通用产物，接纳共性条件，制定统一的尺度和模式，开展的适用规模比力广泛的设计，适用于技术上成熟，经济上合理，市场容量丰裕的产物设计（摘自百度百科）。产物尺度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个方面组成，这是产物设计分类的主要依据，也是建设产物通用元素库的焦点思想基础。

简化：削减多余的、可替代的、低功效的工具，到达事物的“精练”和“合理”。简化方案的论证应该以特定的时间和空间规模做为前提，简化的效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，现在市场上销售的电脑，大多简化掉了原来的软盘设备，而且随着USB技术的普及，光驱设备也不再做为盘算机的尺度设置。再如下图所示，我们绘制工程图时常用的“简化画法”，也是尺度化设计中简化形式的一种体现和应用。

图2 简化轮廓图表现法 统一化：统一化是把同类事物两种以上的体现形态合并为一种或限定在一个规模内的尺度化形式。是在差别的工具或规模中合并到达一致性。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须要的多样性而引起的杂乱，为正常的事情运动建设配合遵守的秩序。例如我们熟知的公共汽车，公共产物线那一张张的“公共脸”，让我们“傻傻分不清楚”。统一化能突显品牌的亮点，又能最大水平的淘汰设计历程，减小产物成本。

统一化的缺点也显而易见，那就是与个性化的矛盾。图3 示例图通用化：通用化是指在相互独立的系统中，选择和确定具有功效交换性或尺寸交换性的子系统或功效单元的尺度化形式。对产物的多种基本要素（例如，元器件、零部件、原质料、性能参数、结构要素等）举行通用化，不仅可淘汰产物组成要素品种规格，而且可淘汰相关要素的品种规格。

在差别类型或同类型差别规格产物中的零部件，其尺寸功效相同，相互可以交换通用，这种零部件称作通用件。通用件的选用原则是最大限度限制其品种规格，例如： ●以大代小，以长代短。●接纳同一种螺钉头结构，淘汰工具品种。

●选用螺钉组合件，缩短装配时间。●需常拆卸的面板、盖板，接纳松不落螺钉。如直接用手拆装，选用滚花头螺钉或蝶形螺母。

●在适用的地方，尽可能接纳自攻螺钉（免攻丝和修配过孔） ●只管接纳同一类毗连器，以多芯取代少芯，淘汰品种规格。●选用徒手快速解脱毗连器，提高装卸效率。●优先选用有导向、锁紧、护套 和系留结构的毗连器。

系列化：系列化一般是指产物系列化，它主要凭据技术经济的原则，思量生产和使用的要求，统一产物结构，简化品种规格，实行同类合并、参数分档，形成有规则的排列，以指导生产和品种生长的一种尺度化形式。系列产物的特点是具有相同的功效、事情原理和尽可能相同的制造方法。

产物系列化历程经常接纳的方式是优先数和优先数系。凭据GB/T 321-2005的划定，优先数和优先数系适用于种种量值的分级，特别是在确定产物的参数或参数系列时，必须最大限度地接纳该尺度的划定，这就是“优先”的寄义。系列化产物的开发步骤如下图所示： 图4 系列化产物的开发步骤组合化：组合化是指预先设计并制造可剖析、组合具有通用性强的若干单元，按设计要求组合成差别用途产物的一种尺度化形式。组合化的特点是组合的单元具有通用性及交换性；组合成产物或结构的单元，可以拆、装、剖析；组合的单元可以重复性使用。

如下图所示，组合化是多次重复使用统一化单元或零部件来组成物品的一种尺度化形式。图5 组合化模块化：模块通常是由元件或零部件组合而成的、具有独立功效的、可成系列单独制造的尺度化单元，通过差别形式的接口与其它单元组成产物，且可分、可合、可交换。模块化是以模块为基础，综合了通用化、系列化、组合化的特点，用以解决庞大系统快速应变的尺度化形式。

模块化是市场需求多样化、多变化与产物开发能力尖锐矛盾情况下，“以稳定应万变”和“以少变求多变”的产物开发计谋。可以说，模块化是尺度化的高级形式。

由新迪数字工程系统有限公司开发的企业资源云库，是一款功效强大的零部件治理系统。新迪数字为企业资源云库赋予了零部件分类治理功效，能够让企业利便的应用尺度化设计方法论，对产物设计要素举行分类和存储。

云库可买通设计部门、尺度化部门、采购部门以及ERPPDMPLM系统的数据壁垒，让企业拥有统一的零部件设计尺度，让产物设计切合通用化、系列化、模块化等设计尺度化的生长要求，为制造业企业的产物设计打造一个高效的尺度化设计体系。尺度化设计平台之规范化体系 尺度化设计平台的规范体系是为了适应企业的实际需要，对上级尺度的二次开发和拓展，对企业成熟履历和结果的归纳和提升。规范使得企业各事项有章可循，同时适应人员流动的需要，规范可使新员工迅速掌握已有技术，使企业的各项事情具有继续性和稳定性。

三维尺度化设计平台的常见规范包罗： ●三维CAD软件安装规范 ●三维CAD软件情况设置规范 ●零部件编码规范 ●零部件命名规范 ●设计数据迁移规范 ●通用建模方法例范 ●产物设计规范 ●业务流程规范 ●典型零部件尺度画法例范“世界上本没有规范，只不外设计做的多了，便泛起了规范”。产物设计时会遇到问题，也是制定“设计规范”的原因所在。设计规范其实就是将设计历程中泛起的种种设计要素举行归类，统一，制定尺度，并加以形貌。

三维尺度化设计与设计规范体系相互促进，设计是第一步，然后从设计中将规范完善，期间会遇到种种各样的客观因素制约，同时使用规范约束设计，使设计越发合理。尺度化设计平台之通用要素库 通用要素库枚举设计及生产需用的、成熟的种种要素，便于设计时利便挪用。

通用要素库不光可以提高三维CAD设计效率，还可以控制设计品种和规格，约束各种设计要素的无序膨胀。通用要素库通常为要素预览图加表格再加说明的形式，并能够列出优选、可用、限用、专用等要素级别。通用要素库的内容通常包罗三维CAD模型、图样、公差、通用结构要素、代码、术语等。

一般的企业通用要素库应该包罗： ●金属质料及其选用 ●非金属质料及其选用 ●元件及其选用 ●器件及其选用 ●电缆、毗连器及其选用 ●通用件及其选用 ●外购件及其选用3DSource零件库由杭州新迪数字工程系统有公司开发，是现在海内支持CAD软件最多、支持尺度最新、包罗零件种类最为富厚的3D零件库软件，同时也是海内起步最早、生长最快、用户数最多的Web零件库平台。提供了3300多万个尺度件、厂商件的三维CAD模型，资助50万工程师用户提高设计品质和效率，助力中国制造。上万家企业客户正在使用3DSource零件库，为企业提供尺度化及定制模型，资助企业研发部门提高设计效率，节约项目成本。

这些客户包罗机械制造企业、设计研究院、大型国企、高校等。图6 3DSource零件库尺度化设计平台之知识继续体系 知识继续体系是指从企业的实际需求出发，选取各学科中及应用技术中的有关内容，按一定的原则和主题，整合成一个新的实用知识体系。知识继续的目的是提供在本企业事情所需的知识，作为企业技术和治理事情的“配合语言”。

一般情况下，知识继续体系由设计技术知识和辅助技术知识两部门组成。设计技术知识是设计师必备的基本知识，是设计的实用知识。而辅助技术知识是对设计技术知识的扩展和增补，具备这些知识才气设计（研发）出具有时代感强的、品质优良的、经济的产物，并有助于提高设计效率。

例如某整机配套企业知识继续体系组成如下图所示： 图7 企业知识继续体系组成作为三维设计平台的应用主体——研发工程师在企业中起到至关重要的作用，没有优秀的人才，再好的解决方案，也难以发挥出预期的效果，人才的造就始终是企业重中之重。新迪数字工程系统有限公司基于在线平台的“制造云开讲”，定期为企业工程师培训尺度化设计的相关知识，造就设计主干。

“制造云开讲”竣事之后，工程师可以实现企业内部自我培训，形成企业内部自培训机制，在企业内部形成良好的学习交流气氛，从而具备造血功效。“制造云开讲”平台是企业知识继续体系最佳的途径和增补。总之，搭建企业尺度化设计平台是企业谋划和生长的重头戏，无论是现代的尺度化设计方法、企业规范体系制定、建设通用要素库还是企业知识继续体系的完善，每一个环节无不维系企业的生死生死。

搭建企业尺度化设计平台的学问许多，在详细实施历程中另有许多的问题需要探索和总结，要想将尺度化设计的事情落到实处，后续的事情任重道远。

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