採用智慧連網產品設計意圖

採用智慧連網產品設計意圖

: Dave Martin

設計意圖主宰了我們在 CAD 建模中所做的每一個選擇。設計意圖認知,最初設計階段只是產品生命週期的一小部分。隨著需求變化,我們也花費更多時間修改和更新模型。因此,我們希望將其他資訊構建到我們的模型中,以智慧的方式將變更傳播到相關的功能和元件。


熟悉的設計方法

在諸多組件設計方法中,由下而上設計 (BUD) 和由上而下設計 (TDD) 最廣為流行也最知名。

在 BUD 中 會先建立單獨的零件模型,然後將其組合到較低層級的組件中。這些組件會放置在更高級的組件內,直到頂層產品完成。

不過,由下而上設計還是有缺點的。對包含大量元件和許多階層的進階產品來說,這種方法並不適用,尤其是在零件和子組件之間有相依關係的情況下。更新 BUD 組件往往很乏味且仰賴人工作業,不但耗時又容易出錯。更糟糕的是,這種方式經常會導致串接再生失敗,不但讓使用者感到挫折,還會拉長上市時間。


在 TDD 中,會先定義產品結構,亦即主要子系統、子組件和其他元件的組織,而不關注個別零件的幾何。我們使用特殊模型來整合關鍵設計資訊。骨架會擷取影響多個組件和零件的幾何;筆記本則會截取影響多個尺寸和參數的幾何。我們將設計資訊從骨架和筆記本傳達給個別組件。通過這種方式,我們可以在頂層套用變更,並且按照我們計劃和期望的方式更新互連元件。

由內而外設計簡介

智慧連網產品為我們的傳統方法帶來了新的挑戰。產品一向包含商業現貨 (COTS) 組件,例如扣件、佈纜和電氣組件。當產品變得聰明並彼此連接時,組件清單將擴充為包括:

  • 感測器
  • 人機界面 (觸覺或語音)
  • 處理器
  • 發射器、接收器和天線
  • 連接端口

我們經常需要先找到這些元件,並設計圍繞在外的外殼和/或產品的其餘部分。

這種先設計內部電子裝置再設計外殼的特殊技巧,稱為由內而外設計 (MOD)。這項技巧已經應用於很多領域,特別是將元件包裝在外殼和包裝箱中的產品,在航太及國防工業有時也稱為線上抽換單元 (LRU)。

何時該使用哪種方法?

有些人把由下而上、由內而外和由上而下這三種方式視為獨立的領域,絕不會「彼此碰頭」;

獨立的設計方法

 

但在現實世界中,產品是使用多種方法組合設計而成。整體產品可以使用由上而下的方式進行設計,但個別子組件可以使用由下而上的方式建立。必要時,可以先透過由內而外的方式來佈置某些元件和系統,然後再採用由上而下設計。實際情況就像:

可組合運用以進行智慧連網設計的三種方法

 

智慧連網產品的開發會交互運用到由下而上、由內而外和由上而下設計。


SCP 的 CAD 工具和技術

瞭解這三種方式之後,哪些 CAD 工具和技術能在產品開發過程中支援 MOD?

  • 資料共用特徵可在現有元件周圍產生包絡,以利設計外殼。
  • 用於 COTS 和廠商零件的線上 3D 元件庫。
  • 提供相關支援技術,無需轉換即可順暢開啟與整合來自其他軟體套件的模型。
  • 建立符合人體工學和/或美觀的連續曲率曲面,可以透過參數方式參照現有幾何。

您只要使用這些技巧,再結合 MOD 與 TDD,即可改進您的智慧連網產品設計流程。

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Tags:
  • CAD

Dave Martin

Dave Martin is a former Creo, Windchill, and Mathcad instructor and consultant. After leaving PTC, he was the Creo specialist for Amazon; and a mechanical engineer, Creo administrator, and Windchill administrator for Amazon Prime Air. He holds a degree in Mechanical Engineering from MIT and currently works as an avionics engineer for Blue Origin. 


Martin is the author of the books Design Intent in Creo Parametric and Top Down Design in Creo Parametric--both available at www.amazon.com. He can be reached at dmartin@creowindchill.com.