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数字样机真的是老生常谈吗?

   2006年12月,Autodesk、PTC、SolidWorks、UGS和AMD等公司聘请Aberdeen Group完成了一项调查报告。报告指出,在制造业领域:

  • 非常好的的公司能够实现预期利润、成本、发布日期和质量目标的占84%;
  • 非常好的的公司比平均水平的公司在每个产品的研发过程中少用1.4个物理样机;
  • 非常好的的公司比业绩较差的公司少用6.1个变更单/每产品;
  • 非常好的的公司在复杂产品投放市场周期和研发费用上领先平均水平99天和50637美金。

  这些公司如何达到这一境界?报告披露:

  • 非常好的的公司鼓励工程师更直接使用CAD软件,以便和设计紧密联系,超过平均水平公司40%;
  • 非常好的公司使用3D设计技术,超过平均水平的公司24%,55%的非常好的公司利用贯穿全局的技术;
  • 100%的非常好的公司会在采用新的3D技术的同时采购新的硬件,而平均水平则为53%。

  的确,每家公司都想成为非常好的的公司。但这谈何容易?Autodesk用了20年的时间,成为全球前20名之内的IT公司。在制造业,人人都在追求低成本、高效益的时候,如何获取竞争优势?

  年初,Autodesk向全球发布了其“Digital Prototyping(数字样机)”的理念,我们可以这样理解:

  数字样机在实际生产产品之前为概念设计、机械工程和制造提供可以用于研究的,完整的数字化产品。通过数字样机,生产商可以创建、验证、优化和管理从概念设计到制造的过程。研发团队使用一致的数字化模型,可以有效提升研发过程的沟通效率,从而使新产品更快投放市场。生产商可以使用数字样机观察、仿真产品在现实世界中的变化,减少对花费高昂的物理样机的依赖。

  数字样机并不算什么新奇的概念,多年以前汽车和航空工业中都可以听到数字样机的声音。如果你在大学论文库内搜索“数字样机”相关的论文,结果一定不少于百篇。那么,Autodesk的数字样机的概念有何独到之处?

  今天,当我们看到一项技术之时,不仅应当看到技术的成熟性,也应当看到市场的成熟性。如果我们将技术与市场作为坐标系的XY轴,趋势从不成熟到成熟,我们会看到下面的图像:

  当市场和技术都不成熟的时候,无论多大的研发投入,多少市场宣传,最后的企业都无法得到回报,就像几年曾经热炒的NC(网络微机),最后不了了之。当二者有一个不成熟时,都需要极高的投入,人们多年来一直期待着轻、薄的大屏幕电视机,消费市场在5年前就早已虚位以待,可是多年前的大屏幕平板电视的技术并不成熟,高昂的研发投入和生产线投资,较低的成品率,使平板电视价格高居不下,一直只能应用于专业领域,未能进入消费市场。当市场和技术都走向成熟的时候,这是二者的甜点之所在。数码相机20年前就面世了,但是真正普及也就是这两年的事情。为什么?当年使用数码相机的人必须比摄影发烧友还能烧钱、还专业;今天,8岁~80岁的人都会用数码相机,也买得起。

  的确,数字样机的技术早在10年前的航空工业就得以应用,但在当时,这是一项少数企业,少数人能使用的不成熟技术。中小企业能够普及数字样机的时代,似乎刚刚来临。不是吗?10年前,如果设计师想分析一下他设计的某个零件的应力分布,他至少要拥有博士文凭,启用数万美金的工作站和昂贵的分析软件,花上2天时间,把设计数据传入分析系统,然后做好细致的准备工作,慢慢等待结果。今天,一名刚大学毕业的工程师可以在10分钟内得到这一切,还是在普通的微机上,使用的是价格仅为当年软件价格1/10的设计/分析系统。

  回顾Autodesk过去20年的历史,它只专注两件事情――高端技术平民化,昂贵技术大众化。Autodesk正在发起一场革命,引领着全球上百万的制造业用户,从基础的绘图、建立3D模型、图片渲染等分离的工作方式,提升到以数字样机为核心的设计研发方式。

  从Autodesk现有的技术和产品观察,其独到之处在于如下几个方面:

  1.Autodesk Alias Studio、Showcase可以在概念设计阶段帮助客户整合从手绘的电子概念草图到3D概念模型,模拟真实感超越照片的虚拟环境,直至提交机械工程的全部过程。

  2.Autodesk Inventor、AutoCAD Mechanical、AutoCAD Electrical 包含工程导向技术(Functional Design),整合2D到3D,机械到电气,设计到分析的全部工程设计内容。

  3.贯穿整个设计管理过程的是基于最新.Net技术开发的产品数据管理系统(PDM)。Autodesk Productstream和Streamline系列产品覆盖从个人数据管理到企业间供应链协同的全过程。

  4.DWF技术可以跨跃CAD产品之间、CAD软件和其它软件之间、工程设计人员和其他非设计人员的界限,实现设计审批流程和数据共享的电子化。

  看看今天的客户如何评价Autodesk数字样机:

  Ugo Conti 的公司在海军陆战队高级研究项目中,使用了 Autodesk Inventor 产品对“蜘蛛船”进行样机制作。Conti 的设计师们可以对 Proteus(一种水面滑行式而非冲浪前行的双体船)的设计方案进行精细的调整。他们所创建的数字样机可确保船体框架内的弹簧在双体船跃过水面时保持框架合理的变形。虽然这款船只创建了数字样机,但是,Conti 已在今年初在华盛顿州的 Orcas岛进行了测试,并报告说 Proteus 的数字样机与实体船相差无几。结果表明,定型后的产品将能航行超过 4000 海里,而无需在中途加油―― 这大约相当于从纽约到斯德哥尔摩的距离。

   中国海洋石油工程安装公司的刘勃说:“对于一个占地面积将近上千平米的海洋平台(组块),把其从建造的陆地拖拉到驳船上,因为其占地面积和重量所以根本不可能进行预拖拽,所以必须一次成功,难度可想而知。通过Autodesk Inventor的优秀设计功能,精确搭建实际环境,在计算机中进行模拟操作,再现了陆地拖拉系统,及组块滑移上船前的准备工作。把风险规避与于虚拟世界,确保现场拖拽的一次成功。Inventor中自带的渲染功操作简单能让我们在顺利完成工作的同时,顺便完成了产品重要工位的照片级渲染,这对我们的后期项目总结报告,和公司形象建设非常有帮助。”

    BZ25-1 BOP 组块准备拖拉上船

  数字样机的未来会怎样?Autodesk中国区总经理吴旻辉对此有一番见解。

  “今天,在消费品领域,整个流程是这样的过程:设计部门->制造部门->销售部门->批发商->零售商->消费者。消费者只能依据生产商提供的实际产品进行购买,产品的设计和消费者之间间隔着五个环节。在未来,数字样机将足够真实,同时也包含足够多的信息,消费者可以直接依据设计者提供的数字样机进行采购。消费者将直接影响产品的设计阶段,这将直接改变多年来形成的消费关系和生产模式。数字样机的使用者将不仅仅是设计人员,生产人员,而是最终的消费者。”

  是天方夜谭吗?今天,你能轻易分辨Autodesk Showcase的产品数字模型(上图)和真实的产品照片的区别吗?未来的某一天,你在网上购买手机,比较了多种价格、颜色和样式,并体验了其使用界面功能之后,你看中了其中的一款,轻点按钮,确认订单。此时此刻,这个世界上,此款手机还没有生产出一台呢!(e-works)

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