中國是一個(gè)制造大國，很多時(shí)候是從逆向設計開(kāi)始做起，那么逆向怎么能變成正向？最大的區別是什么？
代加工經(jīng)濟（逆向設計）：面對成熟設計方案。包含客戶(hù)需求、可制造性、可裝配性、可靠性、成本設計、性能滿(mǎn)足。企業(yè)僅需考慮3D測繪，采購加工工具，完成制造加工。
而智能制造（正向設計）面對的是直接客戶(hù)的抽象需求：如功能、成本、外形等，企業(yè)必須全部考慮設計方案、設計性能、設計可制造性、可裝配性、可靠性、加工成本、可維護性等。
那么我們如何從逆向設計轉向正向設計？需要哪些輔助條件呢？第一，工具。這里的工具不是設計工具或仿真工具，而是為正向設計準備的集成化工具，即搭建正向設計的流程和環(huán)境。第二，數據。第三，環(huán)境。
↑ 逆向工程邁向智能制造（正向設計）的差距
按照四步法來(lái)講，正向設計流程從需求收集，到概念設計，詳細設計，再到制造系統。很多企業(yè)比較重視生產(chǎn)或者實(shí)物設計的流程，我們一直比較重視方案設計，就是產(chǎn)品從無(wú)到有的前期過(guò)程。所以從過(guò)程來(lái)說(shuō)，我們可以把正向設計分為研發(fā)階段和制造階段。在真實(shí)物理樣機出來(lái)前（也稱(chēng)為虛擬樣機階段/前沿工程階段）的過(guò)程為正向研發(fā)過(guò)程。
正向設計的主導流程，從1960年代的串行設計，逐步過(guò)渡到1980年代的并行工程。并行工程簡(jiǎn)單歸納，就是多重落選迭代研發(fā)方式，即產(chǎn)品在概念設計、詳細設計、真實(shí)生產(chǎn)銷(xiāo)售維護三大過(guò)程中，都提前考慮了設計、制造、裝配、測試、銷(xiāo)售、維護等一系列問(wèn)題。
↑ 正向設計流程
設計師團隊最早就是一個(gè)建模團隊，正向設計理念實(shí)施后就不是了。首先要吸取客戶(hù)的需求，把不同地區，不同層級的客戶(hù)需求收集起來(lái)，按正向排序，然后變成你的產(chǎn)品整體指標，系統指標。如汽車(chē)就是一個(gè)典型的案例，高端客戶(hù)和入門(mén)級客戶(hù)的需求是不一樣的，如果你按照一個(gè)高端客戶(hù)的需求給入門(mén)級客戶(hù)設計車(chē)的話(huà)，最后不會(huì )有人買(mǎi)你的賬。有需求之后就有指標了，這時(shí)設計團隊開(kāi)始建模，建模后還要考慮性能的問(wèn)題，也就是仿真的問(wèn)題，仿真結果不夠準確永遠做不到仿真驅動(dòng)設計，仿真工作重點(diǎn)就是要得到經(jīng)過(guò)試驗修正后準確的仿真模型。最后還要考慮制造性能、成本、可靠性、可檢測性等等。
↑ 正向研發(fā)和正向制造
正向設計研發(fā)企業(yè)，必須在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，逐步形成以下各個(gè)數據庫內容，才能清晰定義下一代產(chǎn)品的競爭性，如：
不同區域、不同性質(zhì)客戶(hù)的需求列表及重要度排序；
主要對手產(chǎn)品競爭性評分列表；
產(chǎn)品系統級技術(shù)特性列表；
產(chǎn)品各層級各分系統選型列表及技術(shù)特性列表；
產(chǎn)品系統級：需求/技術(shù)特性相關(guān)度數據庫；
產(chǎn)品系統級：技術(shù)特性自相關(guān)度數據庫；
產(chǎn)品上級系統技術(shù)特性/下級系統技術(shù)特性相關(guān)度數據庫；
產(chǎn)品建模相關(guān)技術(shù)
目前，對多數企業(yè)而言，有限元分析模型都是在產(chǎn)品的細設計完成之后，針對某種特定產(chǎn)品簡(jiǎn)化完成的，在設計進(jìn)行修改或變更時(shí)，有限元模型很難得到重復利用，需要重新進(jìn)行有限元建模及進(jìn)行工況求解等設置。而由于有限元建模在整個(gè)有限元分析工作量中占70%～80%左右，因此，如何快速、準確、高質(zhì)量地進(jìn)行自動(dòng)化進(jìn)行參數化有限元建模，一直是有限元建模的研究方向。
為用戶(hù)提供參數化CAE模型庫建模的方式和咨詢(xún)服務(wù)，并基于用戶(hù)已有的有限元分析建模軟件和分析要求，開(kāi)發(fā)符合企業(yè)分析要求的自動(dòng)化仿真分析流程模板和參數化CAE模型庫系統平臺，使用戶(hù)在無(wú)需打開(kāi)CAD設計軟件的情況下，通過(guò)修改系統界面設計參數即可自動(dòng)變更或生成CAE前處理幾何模型，并定義好的仿真分析流程模板自動(dòng)生成相應的包含求解設置和工況條件的有限元網(wǎng)格模型。
三維參數化CAE模型庫可以給客戶(hù)帶來(lái)價(jià)值如下：
提高有限元分析效率：用戶(hù)可基于參數化模型庫中的參數化模型，通過(guò)參數變更即可快速生成相應的有限元仿真分析前處理幾何模型，并基于定義好的仿真分析流程模板快速生成包含求解設置和工況條件的有限元網(wǎng)格模型，極大提高有限元建模效率；
保證有限元仿真分析精度：CAE參數化模型庫集成了企業(yè)內部仿真部門(mén)經(jīng)過(guò)驗證的的規范和經(jīng)驗，其保證不同分析工程師得到的仿真結果是一樣的，保證了仿真分析的精度；
提高有限元模型的重用性：參數化CAE模型庫的仿真流程模板基于抽象模型（虛擬模型）創(chuàng )建，可適用于不同的前處理幾何模型，提高了CAE模型的重用性；
加快市場(chǎng)響應速度：對于快速投標項目，三維參數化CAE模型庫可在原分析三分之一左右的時(shí)間內可完成相應產(chǎn)品的仿真分析，占得投標先機；
提高仿真部分在企業(yè)內部的地位：通過(guò)參數化模型庫的建立，加快了仿真分析的效率和精度，提高了仿真部分在企業(yè)中的地位和作用。
產(chǎn)品仿真性能滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)
重點(diǎn)介紹一下仿真性能相關(guān)的技術(shù)：第一，多學(xué)科聯(lián)合仿真；第二，多目標優(yōu)化；第三，V&V仿真驗證與確認技術(shù)；第四，產(chǎn)品虛擬樣機庫建立與管理技術(shù)。著(zhù)重介紹第三點(diǎn)和第四點(diǎn)。
世界兩大有限元組織，ASME（美國機械工程師協(xié)會(huì )）和NAFEMS(國際有限元工程師協(xié)會(huì ))共同做出的對V&V全流程的定義：V&V流程包括真實(shí)物理簡(jiǎn)化、仿真、試驗、比較驗證四個(gè)部分，Verification驗證發(fā)生在仿真過(guò)程內部，Validation確認發(fā)生在試驗和仿真結果之間。
↑ V&V流程
V&V面向的領(lǐng)域主要有一維數學(xué)模型，結構靜/動(dòng)力，流體/氣動(dòng)/熱，電/磁/聲/光四大領(lǐng)域。
做正向設計，一定要有自己產(chǎn)品性能的數據庫，要把產(chǎn)品從上到下，從底層系統級到分系統，一直到零部件，甚至一直到材料，裝配關(guān)系，約束，載荷全部要得到相關(guān)的驗證，這樣才有產(chǎn)品完整的數據庫，這是研究的重點(diǎn)。
針對動(dòng)力學(xué)驗證我們也有一些工具，從動(dòng)力學(xué)實(shí)驗，噪聲，振動(dòng)，到實(shí)驗數據的可視化，再到動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化，還包括用外部導入的方法做修正。
↑ 動(dòng)力學(xué)驗模功能模塊
↑ 產(chǎn)品虛擬樣機庫建立過(guò)程
以安懷信自己開(kāi)發(fā)的C-SDM產(chǎn)品為例，我們有任務(wù)管理，流程管理，數據管理和工具集成，工具和管理是分開(kāi)的。
C-sdm可以從不同層級、不同學(xué)科、不同建模工具、不同置信度、不同人員視角來(lái)管理產(chǎn)品的所有性能虛擬樣機，并方便用于新方案設計。
產(chǎn)品DFX要求滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)
DFX技術(shù)主要包括：DFM---基于制造的設計、DFA---基于裝配的設計、DFC---基于成本的設計、DFR---基于可靠性的設計、DFT---基于可檢測性的設計、DFMa---基于可維護性的設計。即六性：制造，裝配，成本，可靠性，可檢測性，可維護性；DFM Pro可檢查的加工類(lèi)型規則包有注塑，裝配，公差，鈑金，鑄造，彎管，機加，焊接，3D打印。從軟件操作來(lái)說(shuō)，操作非常簡(jiǎn)單，一鍵式操作。
步驟1：打開(kāi)模型，選擇檢查的規則包，一鍵檢查，列出DFX錯誤列表。
步驟2：點(diǎn)擊錯誤列表，相應錯誤位置高亮顯示。
步驟3：跳出Dashboard面板，給出錯誤方式、錯誤數據及規范建議。
當然后面的過(guò)程稍微繁瑣一點(diǎn)，但是用起來(lái)非常容易。而且DFX并行工程很有價(jià)值，會(huì )給企業(yè)帶來(lái)30%到50%的價(jià)值，包括周期，成本，質(zhì)量提升。
↑ DFX并行工程對設計周期的明顯改進(jìn)
前臺很容易操作，而后臺就要做規則庫，軟件里已有200多條通用規則，但是到企業(yè)實(shí)施時(shí)還有企業(yè)實(shí)際加工能力的添加，可以用制造部門(mén)來(lái)收集和整理DFX規則，形成各種規則庫，設計部門(mén)可以通過(guò)PDM系統將這些規則下載到你的設計界面，可以直接去使用它，然后檢查你的設計模型。這個(gè)規則庫一旦搭建起來(lái)，對企業(yè)來(lái)說(shuō)價(jià)值非常大。
↑ DFX規則庫的添加和使用
DFX知識庫平臺搭建價(jià)值：
防止DFX知識流失
員工是企業(yè)最大的人力資本，也是“知識資本”或“智力資本”。DFX知識作為一種無(wú)形資產(chǎn)和源泉，其知識和經(jīng)驗都存儲在制造、運維、測試、成本專(zhuān)家的大腦里，如果不及時(shí)加以保留和保存，一旦人員流動(dòng)或變化，企業(yè)將承擔知識流失風(fēng)險和高額人力資源成本。建立DFX知識庫就是要防止知識的流失，降低這種風(fēng)險和成本。
實(shí)現DFX知識共享
DFX是協(xié)作/并行/妥協(xié)的工程知識，很難通過(guò)某一個(gè)專(zhuān)家將這件事情做好。DFX知識庫平臺可以將分散于個(gè)人、部門(mén)的知識經(jīng)驗等進(jìn)行統一管理，并利用計算機聯(lián)網(wǎng)和檢索技術(shù)，便于員工獲得所需的知識資源，保證適當的人在適當的時(shí)間找到適當的信息。從而改變散亂的知識管理方式，大大利用現有資源，參考以往項目經(jīng)驗，減少重復勞動(dòng)，最終提升設計員工個(gè)人在工作、決策、問(wèn)題定義和解決等方面的能力。
增強產(chǎn)品競爭能力
DFX知識庫平臺首先促使企業(yè)內知識得到有效的存儲、利用、沉淀，然后才是創(chuàng )新和共享，通過(guò)DFX知識、經(jīng)驗的獲取和積累能有效提升企業(yè)競爭力，并培養企業(yè)的創(chuàng )新能力和集體創(chuàng )造能力。
安懷信——正向設計引領(lǐng)者
歷史沿革
2005年開(kāi)始，安懷信團隊與美國ITI國際技術(shù)公司合作，率先在國內進(jìn)行CPPD（協(xié)同產(chǎn)品制造研發(fā)）正向研發(fā)流程及工具推廣，先后完成玉柴、柳工、上海港機等行業(yè)頂級企業(yè)的咨詢(xún)服務(wù)工作。
十年以來(lái)，先后為航天、兵器、高鐵、重機等高端裝備制造業(yè)搭建了全正向研發(fā)流程集成平臺，完成最早一批中國自主產(chǎn)品研發(fā)環(huán)境的搭建，包括中車(chē)集團的自主250公里動(dòng)車(chē)的全自主設計平臺。
V&V領(lǐng)域成就
安懷信公司在國內CAE仿真模型驗證V&V研究方面處于絕對領(lǐng)先地位，并自主研發(fā)了中國市場(chǎng)上第一款仿真模型驗證軟件SimV&Ver，并于2013年9月取得軟件著(zhù)作權。
安懷信公司是美國ASME機械工程師協(xié)會(huì )V&V分會(huì )會(huì )員，NAFEMS國際有限元工程師協(xié)會(huì )V&V分會(huì )會(huì )員，中國力學(xué)學(xué)會(huì )V&V分會(huì )成員單位。
國內第一個(gè)V&V論壇創(chuàng )立者，國內第一個(gè)美國V&V規范翻譯并發(fā)布者，國內第一個(gè)V&V微信公眾賬號擁有者，國內第一個(gè)V&V大師課程的組織者。
DFX領(lǐng)域成就
六年來(lái)主導實(shí)施了航天、航空、高鐵等主要總體研究院的DFX平臺項目，獲得卓越成效，并成為行業(yè)內實(shí)際DFX規范。具備強大開(kāi)發(fā)和咨詢(xún)團隊，致力于完成中國最完整的自主DFX規則庫建立。
↑ 安懷信正向研發(fā)解決方案
#The End #
文及配圖：市場(chǎng)部
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