瞭解以模型為基礎的工程

: Barb Schmitz

自從以特徵為基礎的現代參數式 3D CAD 軟體出現後,產品開發流程就經歷了劇烈變動。目前 3D 模型已經成為寶貴的智慧財產,集結了產品建模、製造和支援過程中,幾乎所有相關人員貢獻的智慧結晶。在整個產品開發流程和生命週期中,也會不斷用到 3D 模型,包括從設計到製造的過程、產品文件、銷售和行銷,以及維修和支援等。

有一種全新的產品開發方法,將 3D 模型的概念進一步發揚光大。這種方法稱為「以模型為基礎的工程」(MBE),採用數位「主模型」(不一定是 CAD),可據此衍生出製造最終產品所需的所有下游活動。這種方法的概念是,「設計」只是建立幾何的過程,而「工程」則是運用以物理為基礎的規則來開發新產品。

運作原理

MBE 究竟如何運作、與傳統產品開發方法有何不同呢?首先,這兩種方法使用的主模型範圍和設定可能就不一樣,視想要解決的問題性質而定。MBE 產品模型不只包含幾何 (CAD 資料),還包含生產和支援所需的其他資訊,例如幾何尺寸和公差 (GD&T)、材料規格、材料清單、流程規格和檢驗資料。

3D model embedded with GD&T information

工程師若採用 MBE 方法,就必須按照其設定來建構和模擬整個系統,才能完全瞭解系統的行為屬於機器還是機制。這種方法的優勢是將工程模型與設計模型整合在 MBE 環境中,能在發生設計效能問題時,立即指出問題所在。

支持 MBE 的人認為,這種方法讓使用者不需要像採用傳統產品開發流程一樣,耗費大量成本和時間製作實體原型,還能讓工程師視需求盡量模擬和修改模型,製作出最佳設計。這是因為 MBE 能根據多種工程準則 (機械 CAD、結構、效能、成本、可靠性、熱力等),以恰當的準確度來整合設計模型。

許多公司在產品開發流程中導入 MBE 方法後,生產力已經獲得提升。Aberdeen Group 進行的一項調查比較了以模型為基礎的技巧與傳統工程工作模式後,結果顯示 MBE 能省下許多時間和成本。此外,工程變更管理流程也省下了五倍的成本和時間。

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