proeNGINEER Wildfire 激情燃燒

2013-06-26 by:ProE/Croe培訓(xùn)中心來源:仿真在線

proeNGINEER Wildfire 激情燃燒
在汽車、手機等持續(xù)火爆的產(chǎn)品市場中,產(chǎn)品的外觀造型是否美觀是否有新意已成為該產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵因素之一。有媒體調(diào)查顯示,3G手機之所以仍沒有被廣大消費者所接受的一個重要原因就是其外觀比較樸素,與目前市場上流行的手機相比,顯得笨拙。

前車之鑒還有很多,幸運的是,產(chǎn)品外觀的重要性已經(jīng)被越來越多的制造商認(rèn)同:創(chuàng)新、時尚、獨具風(fēng)格的產(chǎn)品不僅可以創(chuàng)造利潤、樹立品牌、贏得客戶,更能降低市場風(fēng)險。那么如何使產(chǎn)品的外觀更具吸引力,這就是“概念設(shè)計”要完成的任務(wù)了。

產(chǎn)品創(chuàng)新路漫漫

一般意義上的概念設(shè)計是指在產(chǎn)品的功能和原理基本確定的情況下,對產(chǎn)品外觀造型的設(shè)計過程。概念設(shè)計位于詳細(xì)設(shè)計之前,對整個產(chǎn)品開發(fā)、市場拓展及企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)的實現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。概念設(shè)計一旦確定,產(chǎn)品設(shè)計的60%~70%也就基本完成,而且詳細(xì)設(shè)計階段很難糾正概念設(shè)計產(chǎn)品的缺陷。

但有些時候,概念設(shè)計僅僅被視為工業(yè)設(shè)計的一個分支,沒有得到足夠的重視。當(dāng)然這與我國制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀有關(guān)。加入WTO后,中國正逐漸朝著“世界制造中心”的目標(biāo)邁進,但我國制造業(yè)在技術(shù)含量和附加值較高的中、高檔產(chǎn)品上仍缺乏國際競爭力,其中一個主要原因就是新產(chǎn)品開發(fā)水平的落后。以汽車工業(yè)為例,中國的汽車設(shè)計開發(fā)一直被認(rèn)為是汽車工業(yè)的“軟肋”。尤其是轎車,一向被認(rèn)為只有少數(shù)發(fā)達國家才能開發(fā),雖然很早就有人提出要自主研發(fā),但是這么多年過去了,滿大街跑的絕大多數(shù)依然是引進的外國車型,中國專門進行汽車設(shè)計的公司更是寥寥無幾。

相比之下,國外許多車型的設(shè)計都是通過設(shè)計公司來完成的。美國、日本和德國都有數(shù)百家大小汽車設(shè)計公司,全球最大的設(shè)計公司MSX約1.6萬人,年營業(yè)額超過20億美元。美國三大汽車公司新產(chǎn)品開發(fā)中,有50%設(shè)計任務(wù)交由設(shè)計公司完成;德國大眾公司約60%設(shè)計任務(wù)出自設(shè)計公司。而在中國,專門的設(shè)計公司還遠(yuǎn)沒有形成規(guī)模,大部分企業(yè)的設(shè)計部門要兼顧概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、工程分析幾乎全套的設(shè)計流程,再加上落后的設(shè)計習(xí)慣和設(shè)計工具,“以產(chǎn)品創(chuàng)新制勝”似乎成為紙上談兵。

制造業(yè)是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的命脈,它的發(fā)展反映了國家的綜合實力,對國家的經(jīng)濟地位和政治地位也具有至關(guān)重要的影響。正因為如此,世界各國紛紛加大投入,研究先進制造技術(shù),如美國提出“敏捷制造”研究計劃;日本提出“智能制造計劃”;我國政府也看清了這一發(fā)展方向,不失時機地提出了信息化帶動工業(yè)化的戰(zhàn)略構(gòu)想,并以“863/CIMS計劃”作為實際技術(shù)推動力量。隨著數(shù)字化、智能化、三維建模、虛擬制造等先進技術(shù)進入應(yīng)用階段,產(chǎn)品創(chuàng)新的技術(shù)基礎(chǔ)已經(jīng)穩(wěn)固;再加上愈加開放的市場環(huán)境,使越來越多的制造業(yè)企業(yè)認(rèn)識到產(chǎn)品的重要性,“產(chǎn)品至上”的理念已經(jīng)被廣為接受,產(chǎn)品創(chuàng)新也不再是一句空話。

概念設(shè)計從頭躍

產(chǎn)品創(chuàng)新的核心在于構(gòu)思創(chuàng)新的產(chǎn)品概念,既概念設(shè)計。只有在這一過程中把握了產(chǎn)品的個性化和創(chuàng)新性,該產(chǎn)品才能在市場中更具競爭力。這也迫使企業(yè)在著手新產(chǎn)品開發(fā)時,必須把概念設(shè)計水平提升到一個新的高度。

概念設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計中創(chuàng)造性設(shè)計的思維階段,在這一過程中,設(shè)計師將構(gòu)思快速轉(zhuǎn)化為草圖是一種相當(dāng)復(fù)雜的行為。因為一個好的設(shè)計方案既要有合理的功能結(jié)構(gòu)、美觀的造型、簡便的操作,同時還要富有創(chuàng)新性。因此,設(shè)計師一般需要計算機輔助設(shè)計工具的幫助,既CAD軟件系統(tǒng)來完成這一過程。

但是,傳統(tǒng)的CAD軟件主要應(yīng)用在產(chǎn)品造型方面,還停留在“三維繪圖”的應(yīng)用狀態(tài),不能滿足創(chuàng)新的需求,使用者需要長時間抽象嚴(yán)格的投影視圖和CAD系統(tǒng)復(fù)雜命令的訓(xùn)練,將傳統(tǒng)紙筆構(gòu)思完成好的設(shè)計方案通過計算機“造型”表達出來,并沒有幫助設(shè)計人員真正實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計,只是從二維草圖開始,由抽象的點、線、面按照嚴(yán)格的幾何約束關(guān)系和造型方法“繪制”成期望的三維圖形,對于已完成設(shè)計的任何改動都將成為令人頭疼的問題。

針對以上問題,近年來研究人員和各CAD軟件提供商做了大量工作,以求從根本上改變這一現(xiàn)狀。三維建模技術(shù)的崛起以及虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)為概念設(shè)計和產(chǎn)品創(chuàng)新提供了一種極好的工作平臺,設(shè)計者可以直接從三維概念和構(gòu)思入手,進行概念設(shè)計,形成產(chǎn)品的初步框架,然后進一步通過工程分析、數(shù)字仿真、虛擬現(xiàn)實等高新技術(shù)手段來分析和評價設(shè)計方案的可行性及未來產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性。這種設(shè)計方法尤其能充分發(fā)揮設(shè)計者的智慧和創(chuàng)新能力,不必拘泥于平面圖紙的限制和束縛,而把主要精力聚焦于創(chuàng)造性的勞動——創(chuàng)新。

如今的CAD軟件,不僅在三維造型上已經(jīng)不能與以往同日而語,更加強了美學(xué)設(shè)計和渲染能力,使其在概念設(shè)計方面的表現(xiàn)更加突出。

    CAD軟件顯崢嶸

    CAD軟件給人們的印象是作為計算機輔助工具主要應(yīng)用于產(chǎn)品的詳細(xì)設(shè)計階段,其實,目前市場上主流的CAD軟件都擁有強大的概念設(shè)計功能。

在CAD領(lǐng)域叱咤了近20年的PTC公司,于近日推出了其產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)解決方案的最新版本——proeNGINEER Wildfire 野火版2.0。在新版“野火”中,PTC在概念設(shè)計方面大做文章:通過類型齊全的扭曲功能,設(shè)計人員可以方便地對內(nèi)置幾何和導(dǎo)入幾何進行修改并妥善處理,從而達到在模型上即可改變設(shè)計的目的;野火版2.0的重新造型功能是根據(jù)掃描所得數(shù)據(jù)快速創(chuàng)建3D CAD模型的功能(即通常所說的逆向工程),它可以幫助設(shè)計人員把握設(shè)計意圖和維護重要數(shù)據(jù),供后續(xù)設(shè)計階段使用,而其中新增的“自動表面平整”功能,使野火版2.0生成3D模型的過程更加便捷;而且,野火版2.0進一步完善了實時渲染功能,使設(shè)計人員可以快速地動態(tài)渲染各種 proeNGINEER 模型;值得一提的是,由于“造型”(Style) 特征為設(shè)計者提供一組交互式曲線和曲面工具,使得設(shè)計人員能夠在最短的時間內(nèi)輕松創(chuàng)建復(fù)雜形狀,而曲面效果的完美和真實更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了同類軟件的水準(zhǔn)。

其實,在proeNGINEER的早期版本中就包含了一個工業(yè)設(shè)計模塊——Pro/Design,用于支持自上而下的投影設(shè)計,以及在復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計中所包含的許多復(fù)雜任務(wù)的自動設(shè)計。此模塊工具包括概念設(shè)計的二維非參數(shù)化的裝配布局編輯器,用于概念分析的二維參數(shù)模型的布局,以及用于組件的三維布局編輯器。此次推出的野火版2.0更是增加了許多新功能、提高了軟件的易用性,使得設(shè)計人員能夠更加方便快捷地開發(fā)出令人耳目一新的產(chǎn)品。

下面以proeNGINEER Wildfire 野火版2.0為例,簡要介紹CAD軟件在概念設(shè)計上的一些應(yīng)用。
1. 交互式曲面創(chuàng)造完美造型

產(chǎn)品的外觀是由曲面和曲線組成的,一個吸引人的產(chǎn)品更是多種形狀的曲面和曲線的完美組合。要在計算機中表現(xiàn)這些復(fù)雜的曲面和曲線并非易事,更不要說還要以交互方式控制它們的形狀和連接。但這些正是概念設(shè)計的基礎(chǔ)。proeNGINEER Wildfire 提供了一種“造型”(Style) 特征,利用它,設(shè)計者可輕松的創(chuàng)建復(fù)雜的曲線和曲面,并能以交互方式控制它們的形狀和連接。

如圖1所示,在“造型”(Style) 特征中,設(shè)計人員通過導(dǎo)入草繪來建立一個電鉆機的3D模型,這一導(dǎo)入的草繪用作可視參照。手柄的基本元素由兩部分組成:直接在現(xiàn)有模型曲面上草繪的曲線和電池曲面的頂邊。設(shè)計者需要先創(chuàng)建兩條“造型”曲線,這樣就構(gòu)成了基礎(chǔ)曲面。然后調(diào)整曲線的角度,使它們與草繪吻合,而曲面隨之動態(tài)更新。設(shè)計者可以在曲線和曲面之間應(yīng)用連接特性,使曲面更加平滑。

    設(shè)計者還可以通過徑向平面曲線,用與邊輪廓垂直的另一條曲線來控制曲面的形狀,并可以輕松地生成并維護這類曲線。此外,將曲線加入曲面后,仍然可以對它進行編輯,曲面也會隨之實時更新。

    2. 渲染使設(shè)計圖像更逼真
    優(yōu)秀的 3D 設(shè)計圖像可以讓人加深對設(shè)計的第一印象、吸引客戶并為公司節(jié)省巨資,同時間接產(chǎn)生營銷和市場效益。此時,強大的渲染功能可以使3D圖像擁有更加逼真的視覺效果。proeNGINEER Wildfire 野火版2.0能夠提供高性能的照片級渲染功能,而這種功能無需耗巨資更換最新的制圖和計算機設(shè)備即可使用。

    我們以汽車換檔桿的渲染為例。模型顯示對話框中啟用實時渲染功能后,可以調(diào)整陰影和反射,或產(chǎn)生貼花和紋理效果。通過 proeNGINEER 的材料和紋理庫,設(shè)計者可以試驗各種類型的木紋效果,還可試用樣式的縮放和旋轉(zhuǎn)功能,如圖2所示。同時,設(shè)計者可以顯示環(huán)境及其在模型上產(chǎn)生的效果,或者顯示模型上產(chǎn)生的效果而隱藏環(huán)境。

    如果設(shè)計者需要快速獲得渲染過的圖像,實時渲染功能是非常理想的工具。此外,“高級渲染增設(shè)功能”可創(chuàng)建最高質(zhì)量的圖像,如同照片一樣逼真,并能模擬許多高級效果,例如鏡頭眩光、景度和光散射等。

下一代CAD技術(shù)

毋庸置疑,CAD軟件正在向著大而全的方向發(fā)展,無論是概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、工程分析還是數(shù)字仿真,CAD軟件在產(chǎn)品設(shè)計的各個重要環(huán)節(jié)都提供了越來越強大的功能模塊,這也符合了“產(chǎn)品至上”的發(fā)展趨勢,各軟件提供商將向著為客戶提供“產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)整體解決方案”的方向努力。同時,為了提高設(shè)計、生產(chǎn)效率,未來的CAD軟件還必須有完善的3D繪圖功能和與其他CAD軟件交換數(shù)據(jù)的能力。

而此次PTC公司全新推出的proeNGINEER Wildfire 野火版2.0也順應(yīng)了這一趨勢,以其易學(xué)易用、功能強大和互連互通的特點,推動了整個產(chǎn)品開發(fā)機構(gòu)中個人效率和過程效率的提高,既節(jié)省了開發(fā)時間和成本,又提高了產(chǎn)品質(zhì)量。野火版2.0 提供了符合CAD三維標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)—— ASME Y14.41 標(biāo)準(zhǔn)的 3D 繪圖功能,以及與所有主流 CAD 系統(tǒng)的互操作性能,這些系統(tǒng)包括 UGS PLM I-DEAS、CATIA V5 和 Unigraphics NX。此外,野火版2.0通過將 proeNGINEER 野火版用戶模型擴展到鈑金件、模擬和解決方案的其他領(lǐng)域,從而顯著地增強了軟件的實用性。
正是由于與用戶需求的密切結(jié)合,野火版2.0剛剛推出便獲得了廣泛的認(rèn)可。目前,野火版2.0的采用率正以引人注目的速度增長,迄今為止,已有超過 50% 的客戶方轉(zhuǎn)向采用該軟件。技術(shù)分析咨詢公司 CIMData 的 John MacKrell 說:“野火版2.0迅速在生產(chǎn)環(huán)境中得到采用的現(xiàn)象表明,該產(chǎn)品在幫助公司提升產(chǎn)品開發(fā)效率方面的強大力量已經(jīng)得到用戶的普遍認(rèn)可?！?

有專家預(yù)測,下一代CAD技術(shù)必須重點考慮產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新性、不確定性和隨機性,具備支持產(chǎn)品概念設(shè)計過程的工具,具備有描述整個產(chǎn)品設(shè)計過程的信息模型,具備自主和協(xié)作地求解問題和決策的能力。希望在不久的將來,CAD軟件會為設(shè)計師們提供更多的便利,成為我國制造業(yè)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新的有力武器。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才