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(jī)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(jī)之所以仍沒有被廣大消費(fèi)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(jī)相比,顯得笨拙。

前車之鑒還有很多,幸運(yùn)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(dú)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(jìn),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(dá)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(jìn)的外國車型,中國專門進(jìn)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(jì)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(jì)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(jìn)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(jī)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(jìn)技術(shù)進(jìn)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(jī)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(jī)“造型”表達(dá)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(diǎn)、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(jìn)行概念設(shè)計,形成產(chǎn)品的初步框架,然后進(jìn)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(qiáng)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(jī)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(qiáng)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(jìn)行修改并妥善處理,從而達(dá)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(hù)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(jìn)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(jī)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(jī)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(hù)這類曲線。此外,將曲線加入曲面后,仍然可以對它進(jìn)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(qiáng)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)大和互連互通的特點(diǎn),推動了整個產(chǎn)品開發(fā)機(jī)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(kuò)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(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)考慮產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新性、不確定性和隨機(jī)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