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2009产品创新数字化峰会征文:基于NX OPEN开发技术的简约设计

2009/8/13    来源:e-works    特约撰稿人:张伟      
关键字:知识互动  定义知识  拆解知识  还原知识  反馈知识  简约  
本文简单阐述了简约设计的需求的由来,举例说明了简约设计的工作过程,介绍了简约设计的主要意义和发展方向。

产品创新数字化峰会有奖征文火热进行中……

1 引言

    应用NX软件进行设计、仿真、分析、加工编程等工作已经非常普遍。基于NX核心的主模型概念,辅以Teamcenter平台的强大支持,使得贯穿整个设计团队的全关联设计成为可能。这是一个完美的设想——当主模型(团队中心数据)发生变化后,所有基于主模型的子设计模型(团队关联数据)在保留原子设计模型设计意图不变的情况下全自动或半自动更新,免去全部或部分重新设计和更改工作,快速而直接的保证子设计模型与主模型完全对应——即全关联设计工作模式。

     从技术上看,建立“企业设计标准化工作体系”和“正常设计以及变更设计的标准操作规范”后,培训员工遵守体系和规范,这种理想工作模式可以实现。但是在汽车检具和模具等设计工作中,建立这样的工作模式异常困难。主要原因有两点:一是主模型变化(即前端中心数据变化)往往不会遵循上述体系和规范。因为主模型数据大多来自外部(例如甲方客户)。外部提供的数据往往不会遵循企业标准化的要求,所给数据多为非参数化数据,当发生变更时也是直接给出最终变化结果的非参数据,这为实现全关联设计工作制造了很大障碍。另一个原因是,全体设计团队遵循这一体系和规范实际上非常困难。这一模式对设计员要求很高,在设计过程中不但要考虑设计结果必须达到设计技术要求(使用要求),同时还要考虑日后发生变更时,在设计意图不变的情况下保证全关联更新,甚至还要考虑到下游部门使用更改后的设计数据的方便性和可关联性,实际上这大幅度增加了设计难度和工作量,设计效率明显下降。

    所以,现实中我们可以看到大多数企业采用了更加务实的工作模式,即当主模型发生“非标准化变更”的时候,设计人员手动完成更改子模型的工作,或者干脆重新设计子模型。

    那么是否存在一种工作模式,可以在主模型“非标准化变更”的时候,智能兼容(包容)其变化,完成类似于对应更新的工作呢?或许下面的讨论可以帮助我们找到答案。

2 从人机指令互动到人机知识互动

    2.1 人机指令互动

    NX提供了大量的基本命令来帮助我们完成工作,这些命令都是基于人机指令互动模式,这一模式要求我们给出命令执行所需的细节数据,以得到预期的执行的结果。例如画线段命令,我们提供线段两端的端点参数(即细节数据)以得到一条线段。应用NX基本命令来完成一项设计任务,需要设计人员提供大量的细节数据(例如:线的端点,体的长宽高,面的颜色,尺寸参数,加工编程参数等等),如果我们作为旁观者来观察,会发现整个设计过程中,设计人员不停地提供细节数据以获得预期的设计结果,其中有些工作只是机械式的简单重复。这些重复性的工作会让设计人员感到厌倦,出错率也会因此上升,从时间上来说,一般会占到总设计时间的40%以上。
   
    于是,实现某种“自动化设计”的工作模式,以替代设计人员机械式重复的工作,免去设计工作中最为枯燥无味的部分成为了最为热切的需求。幸运的是NXOPEN提供了大量的方法(即接口函数)可以帮助我们实现这一工作模式。

    2.2 类似批处理的自动化设计命令

    虽然NX软件未公开所有命令的接口函数,但是NXOPEN提供的基本方法可以完成NX大部分常规命令。这使得程序开发人员可以将多个NX常规命令进行组合,打包成一个单一的命令供设计人员使用。这就是当下最为流行的自动化设计命令的开发。

    类似于批处理命令,它可以将N次重复的人机指令互动化作为1次简单的人机指令互动,同时集成一些简单的判断规则以保证设计结果符合要求。这使得设计效率得以大幅提升,同时出错率明显下降,增加了设计工作的友好度。另一方面,当主模型数据(客户提供的产品数据)发生比较大的变更时,设计人员可能需要修改设计结果或重新设计,更改过程中,自动化设计命令的应用同样提升了更改工作的效率,这对设计人员完成更改工作也有很大的帮助。
      
    可是,自动化设计命令的开发和应用虽然改善了设计效率和降低了设计出错率,但并没有形成一种可以替代全关联工作模式的全新工作方式。当主模型数据(客户提供的产品数据)发生变更时,它实际上只是对更改工作进行辅助设计支持,而非按原设计意图自动重塑设计结果。实际上,为了缩短车型整体开发周期,前端数据(主模型数据,例如车身数模)开发和后端设计(子模型设计,例如汽车检具设计、模具设计、NC编程设计等)工作在某种程度上是并行的,所以前端数据变更导致后端设计数据变更是非常正常的,而且是相对频繁的,这使得后端设计工作的更改工作量大幅提升。对于后端数据设计人员来说,理想的结果是类似于全关联工作模式的结果,即当主模型数据变化后,子模型数据自动更新。
      
    如引言所述,全关联工作模式实现的条件非常苛刻。所以这迫使我们抛开全关联工作模式,寻求其他工作模式予以替代。目的是实现主变——子快速重塑的快速相应设计模式,从而缩短后端数据开发周期,以达到缩短整个车型整体开发周期的目的。
      
    为了找到这一工作模式,我们需要重新审视设计工作过程。这一次我们把时间尺度加大一些,观察一个设计人员N年的设计工作。宏观来看,在N年中,设计人员实际上是在重复同一种设计思维模式(忽略设计规则的微观变化),即按照设计规范和以往的经验,一步步完成设计任务,最终使设计结果满足各方面的要求。设计工作中的思考,是由很多小的思维活动集合而成。完成两项类似的设计任务,实际上是这些小的思维活动的重复。当更改发生时,完成更改工作的思考过程也近似如此。
      
    于是,类似于批处理的自动化设计命令,实现某种“批思考”的“自动思考”的工作模式,以免去同类设计任务中或更改工作中部分重复性的思考工作成为了新的需求。如果这一工作模式可以实现,并且高效的话,我们就找到了进一步缩短后端数据开发周期的新的工作模式。

    2.3 人机知识互动

    相信大多数设计工作者在设计任务特别繁重的时候,都有过类似的想法——如果能有一个命令可以自动完成一项设计任务的所有设计工作该有多好!当主模型数据(客户数据)发生变化后,有一个命令可以自动完成更改(或干脆重新设计)该有多好!如图:

    是的,或许有一天,真的会有这样的“傻瓜式的命令”来“解放”我们的工作,但眼前,人机知识互动的工作模式或许更为现实。如图:

    这一模式的精髓,就是要最大限度的发挥人类在思考分析方面的特长和计算机程序的高效精准执行的特长,达到让人来思考“战略”,让计算机在“理解战略”的基础上去执行“战术”的目的。互相取长补短,尽可能多的省去设计工作中那些繁杂的部分和简单重复的思考工作,使设计工作趋于简约。

    2.3.1 人机知识互动模式

    上面这张图明示了人机知识互动模式的关键环节,相比前面提到的类似批处理的自动化设计模式,人机知识互动模式多了两大关键环节,即人定义知识环节和计算机程序拆解+还原+反馈知识环节。
      
    这里的人机知识互动模式是指人和计算机基于知识互动而完成某项工作的模式。
      
    这里的知识是指定义的知识和反馈的知识:定义的知识是指由人定义的某种属性。如对象名称、颜色、类型、所在图层、位置参数、几何特性等。反馈的知识是指计算机程序(NXOPEN开发程序)通过对执行结果的计算,将结果还原为人可以理解的信息。如设计结果的状态信息,下一步设计的建议或提示,对象的属性信息等等。

责任编辑:黄菊锋
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