产品协同设计平台化必由之路

产品协同设计平台化必由之路

------Denova，助力卓越设计

北京锐峰协同科技股份有限公司

一．引言

随着知识经济时代的到来，人们越来越认识到企业研发的重要性，研发过程是整个产品生命周期中最重要的环节，该过程决定了产品70%的成本、利润、性能和质量。企业正是认识到这一点，也都纷纷不遗余力地增强企业的研发能力，例如引进先进的数字化应用软件—CAD\CAE\CAM\PDM等。研发数字化不仅能提高产品设计效率,缩短研发周期,提高研发质量,降低成本。而且有利于更新企业传统的设计思想,建立全新的产品开发和设计模式,为产品创新设计提供了保障。

目前我国企业研发信息化应用状况可以从两个方面说明:从企业方面,我国大型企业

整体研发水平已经达到了一个较高的程度,有些已经接近国际先进水平。而中小企业研发信息化水平还比较低,相当多还是简单用二维CAD进行设计、出图、生产的模式。从应用软件方面,工具软件相对成熟,如三维CAD、CAE的使用已经比较普遍,而对这些工具软件所产生的数据模型进行有效管理和深层利用却相对薄弱，没有一个很好将这些设计数据、仿真数据、试验数据进行协同管理的平台系统。虽然现在企业大都实施了PDM系统，并解决了CAD数据和一些文档数据的管理问题，但其对CAE数据的管理、以及CAD/CAE等多学科之间的协同过程的支撑却很薄弱。随着科技发展,产品复杂度也越来越高,这种多学科、多专业协同的重要性越来越高，对相关平台的要求也愈发迫切。

如何在先进的科研思想体系下，结合协同设计、协同仿真、虚拟试验以及制造方面等先进的理念，整合已有的工具和专业系统，发挥它们的整体效能,这将是研发数字化所面临的重要课题。

二．产品研发面临的挑战

随着企业信息化的深入推进。企业在研发数字化方面引入了各种CAD/CAE/CAM等工具软件，这为企业带来了便利的同时，也带来了各系统的异构问题，并引发各个专业领域在数据协同、过程协同、知识共享等方面的挑战。

1、设计过程人工协调，过程不可控：虽然企业掌握了很多先进的设计软件和工具，但实际上工程师在操作这些软件的过程中，他们的协作过程仍然是靠人工来协调，工作量非常大，而且从领导层来看，很难对具体的执行细节进行监控。

2、存在信息孤岛：目前现存的设计、分析包括实验等等方面数据，由于系统的结构不同，厂家不同等原因,导致还存在着信息孤岛问题，而解决这个问题也需要向平台化发展。

3、设计知识、经验分散，没有按照一定的规则固化和重用：知识是企业宝贵的财富，在设计过程当中，通常会积累了很多的经验、知识以及过程的方法，如何把这些知识积累和管理起来,这对企业的创新和后续发展意义重大.但是目前并没有一个很好的手段对这

些经验知识进行固化和重用。很多的宝贵的经验知识随着科技人员的退出而流失，没有成为企业的核心能力。

4、缺少专业化的快速设计工具：缺少面向具体产品的专业化的设计环境来支撑工程师们进行快速的设计。实际上，这些掌握优秀技能的工程师、行业专家在工作中都不得不花费

很多精力在一些重复的、低效能的环节。

5、多专业、多学科协同困难：目前的设计已经不是一个学科的问题，而是多专业，多学科共同协作的问题，那么由于前面所述的信息孤岛以及过程控制方面等原因，实际上目前在多学科协同方面依然存在着很多困难，如果要进行一个有效的协同，也要有一个统一的平台，使多学科的专业技术人才在上面进行充分的协作。

6、中间数据没有传承，过程难以追溯：目前对设计成果可以进行一些有效的管理，但是这个过程中产生的一些中间数据，一些很有价值的经验数据没有得到传承和共享。而且当设计出现问题需要查找原因修改时，因为过程很难追溯，就会造成设计迭代周期显着增长。延误了产品的设计研发。

7、专业间的壁垒，导致方案迭代困难：由于多学科之间并没有得到有效的互联互通，导致企业很难在大范围全产品周期的层面上进行很快的多学科优化设计工作，也使得多学科优化(MDO)的应用也受到了很大的限制。

图1现状及不足

三．卓越设计的目标

针对研发中的各种挑战，依然采用现有的技术方法和手段，已经难以得到满意的答案。因此，“卓越设计”正是针对这些挑战而提出的思想方法和理念，其目标可以概括为两个：第一个目标是设计任务的优质完成，这也是传统设计所追求的。但传统设计往往是面向任务型的，无论是来自市场的需求或是来自国家型号研制的需求，研制企业只要想方设法按时交出产品即可，至于如何得到这个结果，并不需要很大的关注。因此，企业在成本、交付周期的压力下，可能会采取设计外包等方式来完成任务，忽视了核心竞争力的长期积累建设。

卓越设计的第二个目标，正是针对上述弊端提出的，即通过先进的信息化平台，在保证企业高效完成任务的同时，使企业核心的设计能力得到持续的积累。例如把设计过程中产生的各种有效过程数据，好的经验和方法传承下来，把它从工程师的头脑中提炼出来，成为一个企业的核心设计知识。不管具体人员怎么变化，企业有自己的流程，仍然可以支撑企业持续地向前发展。减少因为人才流失而带来的知识流失。

为了满足这两个核心目标，协同设计平台应该具备以下四个要素:

1、必须要有一个灵活又强大的业务流程系统，支撑协作过程，同时也可以进入过程数据以及过程的组织方法中，这样既可以把过程知识承用下来，成为企业的经验，同时也可以加速设计的协作。

2、支持快速设计的模板，企业在进行一些产品模型建模或分析的时候，有很多重复的劳动，经常要反复进行类似的工作，这都可以封装成一种模板，用户只需要输入初始化的参数,系统就会快速为用户提供想要的结果。而不用从基础的一些建模工作做起。大大加快设计的速度。同时，在封装成模板的时候，可以把企业的规范贯彻在这些模板当中，进而规范企业的设计。

3、各个专业的紧密集成,就是打通专业之间的数据孤岛，实现各个专业设计之间数据的协同和共享,提高专业间信息传递、识别、转换的自动化程度，减少花人为错误和时间投入。

4、提供多学科优化设计的方法，通过自动化的快速迭代和寻优算法，能辅助设计师在更大的设计空间尝试更多的设计方案，获得更优化的设计结果。