希望产品能在短时间内通过快速的参数修改，完成新的设计以满足客户定制的需求吗？

制造企业都希望企业的产品能在短时间内通过快速的参数修改，完成新的设计以满足客户的需求，希望由“被动的”定制设计面向大批量的定制设计。这就需要基于一个公共共享平台进行协同设计，首先梳理企业的标准化产品，利用3D设计工具的Top-Down自顶向下设计方法与模块化设计接合，快速完成新产品的设计。

Top-Down和模块化概述与结合

Top-Down(自顶向下)的设计手段是一种自上而下、逐步细化的设计过程，设计意图的变更、产品主任设计师的设计思路和严格的尺寸控制等设计要素可以自顶向下地传递，直到底层的零件和图纸为止，从而在设计过程中做到良好的协同和提高设计的准确性。

模块化设计（Block-based design）是对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的顾客定制的产品，以满足市场的不同需求。

模块化设计是先进研发能力的标志之一，具有缩短技术研发和生产制造周期、替身产品系统快速升级能力、降低产品成本和提高产品维修性等优点，而自顶向下的设计手段可以使产品的修改性大大提高，修改的工作量也大大降低，同时还能保证各部件设计的一致性。如何在产品总体设计中将两者有机结合，目前成为了产品研发解决方案中最重要的环节之一。

在产品设计中，整个产品是由各个部件组装而成的，这些不同的部件可以看作不同的模块。在所有类似产品中，部分模块的几何尺寸和功能相同，可以考虑这同一系列的产品共用该模块。结合产品整体设计思路，初步划分Top-Down与模块化的界定：

1) 独立化的部件：

• 相对独立性：可以对模块单独进行设计、制造、调试、修改和存储，这便于由不同的专业化企业分别进行生产；

• 互换性：经常被替换、变更或借用；模块接口部位的结构、尺寸和参数标准化，容易实现模块间的互换，从而使模块满足更大数量的不同产品的需要；

• 通用性：通常作为优先确定的设计条件，对外提供参考多

  
  

产品模块要求通用程度高，相对于产品的非模块部分生产批量大，对降低成本和减少各种投入较为有利。但在另一方面又要求模块适应产品的不同功能、性能、形态等多变的因素，因此对模块的柔性化要求就大大提高了。对于生产来说，尽可能减少模块的种类，达到一物多用的目的。对于产品的使用来说，往往又希望扩大模块的种类，以更多地增加品种。针对这一矛盾，设计时必须从产品系统的整体出发，对产品功能、性能、成本诸方面的问题进行全面综合分析，合理确定模块的划分。产品模块化设计按照自顶向下研究分类，包括系统级模块、产品级模块、部件级模块、零件级模块；再按照功能及加工和组合要求研究分类，包括基本模块、通用模块、专用模块；然后按照接口组合要求研究分类，包括内部接口模块、外部接口模块。以产品级模块化为例，就是在需求调查的基础上，对装备产品的构成进行分析，考察其中的功能互换性与几何互换性的关系，并划分基本模块、通用模块或专用模块，以模块为基础进行内部接口、外部接口设计，通过加、减、换、改相应模块以构成新的产品，并满足装备产品的功能指标的要求。

2) 非独立化部件（自顶向下设计）：

• 与整个产品型号紧密相关；

• 极少被替换或被借用；

• 待其他部件确定好后再进行确定，接收外部参考多；

通过上面的界定，来考虑整体产品应该如何来划分模块，哪些可以作为标准的模块，哪些是需要参考设计的。

基于Top-Down的协同设计

产品总设计师将总体布局通过与三维设计软件相关联的PDM系统捡入到服务器中，并在服务器中将各部组骨架模型以任务的形式分发给部件设计师。部件设计师接收到任务后可打开部组模型看到该部组的主要设计参数，体会产品设计师设计思路和要求等信息，然后就可以对该部组进行设计，在设计过程中可以直接进行相关部件的分析验证和出生产工程图。

部件设计师在完成部件模型设计后，将该部组也同样捡入到PDM系统的服务器中，其他部件设计师可以参考该部组的设计信息来对本部组进行相应的设计或修改。这样就通过PDM系统平台 完成了一个产品进行协同设计。

具体的协同设计步骤如下：

1) 在PDM中建立新项目

新项目需要有权限的总负责人或相关人员建立，包含相关的设计项目信息，并做相关的分工。

 建立项目之后，会包含相关的项目文档（如任务书、方案计算说明书项目立项书等）、设计数据分类、工艺数据、仿真数据和相关的文档。

2) 定义设计意图，理清设计思路

总体设计看到设计任务之后，所有的产品在设计之前要有初步的规划，如设计草图、提出各种想法和建议及设计规范等来实现产品设计的目的和功能。这个规划帮助设计者更好地理解产品并开始系统地设计或进行元件的详细设计。设计者可以利用这些信息开始定义设计结构和独立元件的详细需求并利用三维设计仿真软件进行设计仿真。为项目的下发和产品的结构做基础工作。

3) 定义初步的产品结构

产品结构由各层次装配和元件清单组成，在定义设计意图时有许多必须的子装配是要预先确定下来的。产品结构在三维设计软件中很容易创建，允许创建不含任何零件的子装配或不含任何几何的零件。预先定义产品结构可帮助组织规划装配设计，同时便于管理和分配任务到项目组成员。

4) 布局草图

根据初始参数，在装配体内进行总体布局(也可以称之为“骨架模型”绘制布局草图)、定义草图块，同时完成图块间的装配关系。验证结构设计正确后开始建立零部件的虚拟结构，把主要参数和结构形状传递到相应的零部件中。然后把设计任务(包含设计信息的子装配体)分拍到项目组成员手中进行详细设计，当详细设计完成后，进行汇总生成总装配体，验证完成后生成相应的工程图。在需要修改设计时，通过修改总体布局，所有相关零件会自动更新。

注：2）和3）可以根据产品类型调换顺序！

5) 通过装配结构传递设计意图

顶层的设计信息可以直接向下传递，比如重要的安装位置和零部件尺寸等，可放在顶层装配的草图布局中。这个信息可以被分发到所需要的相应的子装配的草图布局中。这样，每个子装配的草图布局中就只包含和该子装配相关的设计信息了。这个子装配的设计师就可以进行自己的设计，因为他拥有顶层设计的局部权限（主管设计师通过骨架模型传递设计信息并授予相应的权限）。这种设计信息的沟通意味着不同的设计师可以在他们自己的子装配中进行独立的设计工作，同时参考着相同的顶层设计信息。当顶层设计意图发生变更时，同时会影响到所有相关的子装配，并把更改后的结果传递到子骨架中，再传递到零件。这样协同工作的结果是使设计并行地发展。在不同的产品结构层次中使用保存设计意图的工具是布局草图。

分发需要基于PDM系统平台。

6) 展开后续设计

明确了设计意图并定义了包括草图布局在内的产品基本结构和清晰的产品框架，就可以围绕设计意图和基本框架展开零件和子装配的详细设计。在详细设计过程中可以引入有限元分析对所设计的结果进行验证，以便在设计过程中找到最好的设计。

在设计过程中，自制件需要自行设计，外购件、标准件和借用件需要通过PDM系统快速查找并快速安装，而外购件、标准件、借用件等都是企业的工程资源库，需要在进行自顶向下和模块化设计之前先行做的标准化工作，随后会做详细论述。

在做自顶向下设计之前，需要先考虑好模块如何划分，哪些部分是标准的，可以快速组装的（此部分需要提前做出或者有标准化等相关部门完成），在自顶向下设计中过程中，工程设计人员之需要设计非模块化的部分，有标准模块的直接进行装配即可。

具体实施需要结合产品进行分析。