本站原创三维设计正在逐步成为激光设备行业的主要设计手段.相比传统的二维 CAD设计,在应用三维软件进行产品设计时,让工程师具有了更多的方法和途径实现设计意图,提高了设计效率和设计质量.但三维设计工具应用之初标准的缺少和不完备,在给设计工程师提供更多自由的同时,也给企业的标准化管理工作带来了不小的麻烦,甚至会对企业的 PDM/CAPP/ERP产品数据信息化工作带来很大的困难,也会影响到企业的CAD/CAM工作.本文以武汉华工激光工程有限公司统一SolidWorks 三维设计平台之初,创建企业三维设计标准体系为例,阐述激光行业三维设计工具标准化应用推广的必经之路.
一、背景简述
随着计算机科学技术的迅猛发展,世界制造业已经进入数字化设计与制造时代.先进的三维设计和制造方式正在迅速、全面地被采用.三维CAD是数字化设计、仿真验证、制造与管理的基础,是现代化产品创新的基本工具.而法国达索（DassaultSystemesS.A）旗下的SolidWorks软件正是这样一款集设计/验证/发布/产品数据管理（PDM）/制造于一体的实用工具,以其易学易用性兼具功能强大为广大设计人员所熟知并广泛采用.
武汉华工激光工程有限责任公司（以下简称华工激光）于1997年由激光加工国家工程研究中心转制而成,是国内第一家以激光为主业的上市公司――华工科技产业股份有限公司的核心子公司.依托华中科技大学,以激光技术国家重点实验室为技术源头,基于其高集成度和高度模块化设计,国际化的标准体系,以及其产品在汽车、冶金、电子、轻工和医疗等领域广泛而长期的应用,华工激光一直处于中国激光技术研究及应用的最前沿.企业近三十年致力于激光加工中关键技术和共性技术的研究开发,是中国重点科技攻关计划“激光技术”项目的牵头单位和主要承担单位.企业从2009年开始探索三维设计平台的统一与设计环境、产出标准化管理,于2012年与DassaultSystemesSolidWorks达成合作,全面开始SolidWorks三维设计标准化的推广,经过一年多的时间初见成效.
二、激光行业企业三维设计标准化面临的主要挑战
近些年激光设备行业向着客户、小批量的方向发展.行业竞争的激烈也让成本控制水平、团队设计效率和创新设计能力成为企业设计研发能力提升的核心内容.来自各方面的挑战主要包括如下内容.
（1）设计平台与设计环境不统一,首先将导致设计效率低,工程师保持各自的软件使用习惯,不同三维设计软件的产出数据不方便交互借用.而且在一个工程师的一次设计工作中,需要用三维工具完成模型设计,再采用二维工具来出具工程图.重复的数据转换,导致设计效率大大降低.同时,设计平台和设计环境不统一也会引起设计重用率低.工程师按照自己对设计方法的理解和产品功能的理解进行产品设计,导致产出数据其他人无法修改并重用.企业设计团队中频繁出现同一个零件或部件,多个人重复工作设计出不同的版本.最后,设计平台和设计环境不统一也使得大多数激光行业企业中工程师的设计工具使用能力参差不齐,让设计平台统一、标准化推广非常困难.
（2）缺乏统一的平台与设计环境时,没法针对产品特点进行设计标准的定义.
（3）再者,没有统一环境的设计过程和统一格式的产出,企业的标准化管理,甚至由CAD设计数据向PDM（产品数据管理）和企业ERP管理端传递数据都变得非常困难.
由此可见,设计平台、设计环境的统一是激光行业三维设计工具标准化应用推广的必经之路.
三、华工激光SolidWorks三维设计标准体系的建立
虽然最新的国家标准GB/T26099-2010《机械产品三维建模通用规则》已经出台,但具体到企业的实际生产管理情况,则会有许多的问题难以解决.经过华工激光过去一年多的探索与实践,发现讨论并建立符合企业实际的三维标准体系能够为企业带来诸多的好处.这其中,工程师在产品设计过程中用到的各类基础数据库是否完备对产品的设计周期和其后的产品数据管理有着较大的影响.要建立企业的三维标准体系,三维设计环境的搭建是首当其冲的要务,具体包括以下几个方面.
1.设计环境与模板的发放与管理方式
设计环境与模板的发放与管理方式应该满足便于下发、统一更新与维护的基本原则.华工激光经过审慎考虑,决定选用Dassault SystemesSolidWorks华中地区增值服务商武汉高顿科技发展有限公司（简称武汉高顿）提供的设计环境与模板自动下发安装包.
工程师只需在安装了SolidWorks软件的操作系统双击该安装包便可自动完成原设计环境备份和新设计环境自行安装与配置的工作.企业需要修改或更新设计环境与模板等数据库时,只需将更新后的安装包下发统一即可.
对于本次部署SolidWorks三维设计平台的华工激光集团旗下华工激光精密事业部和武汉法利普纳泽切割系统有限公司,项目组分别了不同的设计环境与模板自动安装包.如图1示意.
2.三维设计基础环境
在设计基础环境中,分别对三维模型设计过程中零件、装配体和工程图三种类型定义不同的设计环境,具体内容包括显示样式、绘图标准、设计单位制、尺寸标注样式和绘图线型等的标准定义,如图2所示.一旦定义完成后,将随自动安装的设计环境和模板一起自动发放安装,如图3所示.工程师在进行设计时将在统一的环境下进行,避免大量由于单位制不统一、显示样式不同等导致的信息沟通错误和设计效率降低.
3.设计数据输出标准格式
在以二维CAD软件为主要设计工具的时代,企业均以产出的二维工程图格式作为设计数据标准化的主要对象.经过多年的积累,华工激光也在二维设计数据标准化管理上积累了丰富的经验,并且经过多年的验证,已经形成的设计数据产出标准确实能有效地将设计、工艺部门的产品设计信息传递至生产部门,最大程度地让设计、工艺和生产部门人员采用基于同一种标准的表达方式进行沟通.当SolidWorks引进时,需要将华工激光现有的先进标准化成果从原来的二维CAD平台移植到三维CAD环境,并做出一些适应三维设计模式特点的改进.