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    2010年11月25日,西门子公司参加了在苏州举办的“第六届产品创新数字化国际峰会”上,产品管理软件亚太区产品市场经理郭涛介绍了一种全新的面向功能开发的全新机器设计方法,以及基于该设计方法的解决方案——机电一体化概念设计解决方案 (MCD)。


一种新的方法-从功能出发进行机械设计
    产品开发流程通常分为获取客户需求、概念设计、详细设计、试制、产品定型等阶段。传统的概念设计阶段是采用WORD等文字处理软件形成技术草稿,这种设计方法即不能与详细设计并行工作,也不能将概念设计意图与实际产品功能一一对应。而在详细设计阶段产生的对概念设计的修正,更是无法在技术草稿中修改。因此,产品定型后产品经理会发现原来的概念设计文档己完全不能表达产品设计思路。
 


传统的研发设计方法


    从功能出发的机器设计方法的产品研发理念是:在研发的需求阶段建立需求模型,概念设计阶段建立机电一体化的功能模型,概念设计阶段包括系统的机械零件、传感器和制动器以及运动。在详细设计阶段根据功能模型形成产品的装配、软件、布局模型。不仅可以提前进入详细设计阶段,而且大大地提高了详细设计阶段机械结构、气动、液压、电气、自动化工程等各学科的并行程度。
    基于功能开发的设计方法可以建立功能单元库,实现设计单元的重用。由于重用现有的设计知识和智力资产,企业可以用更少的开发资源,以更快的速度,实现比客户预期目标更好的结果,从而实现企业的可持续发展。
    基于功能开发的设计方法改变了机械设计的游戏规则。据郭涛介绍,西门子从市场上调查显示,制造企业对该方法的反馈非常好,潜在客户对它产生了非常强烈的兴趣。

 
基于功能开发的机器设计方法原理

 

 MCD-机电一体化概念设计解决方案

    目前,市场上很多机电一体化设计解决方案多指详细设计阶段的机电一体化设计,主要解决详细设计阶段过程中机械、电气、液压等多学科的协同设计。
    这次郭涛介绍的MCD有所不同,它是基于功能开发的机电一体化概念设计解决方案,适用于机器的概念设计。MCD的发布表明西门子是最先提出机电一体化概念设计解决方案的软件提供商。
    借助MCD,设计人员创建机电一体化模型,对包含多体物理场以及通常存在于机电一体化产品中的自动化相关行为的概念进行3D建模和仿真,实现创新性的设计技术,加快了涉及机械、电气、传感器和制动器以及运动等多学科协同。通过重用现有知识,并通过概念评估帮助用户做出更明智的决策,不断提高机械设计的效率、缩短设计周期、降低成本、提升设计品质。
 


MCD工作原理


    上图是MCD工作原理图,首先通过TEAMCENTER需求管理模块的需求模型分解功能需求,在MCD系统中创建机电一体化功能模型,同时与需求建立对应关系。在MCD建立各功能单元模型,分解到不同的工具软件系统中进行机械设计、电气设计、运动控制设计等。当详细设计对概念设计进行修正时,可以反馈信息到功能模型并修正。
     MCD采用集成的系统工程方法,提供通用的语言,使所有原理可以同时运用。从体系架构层面支持在产品开发流程的最初阶段就收集机电一体化要求的行为特性和逻辑特性,并跟踪各方面的要求。
    MCD提供重用功能单元库的创建、验证及维护等知识管理机制,这些单元包含多种学科的数据,可能包括传感器、供动装置、凸轮和操作。为概念设计阶段提供嵌入了数据的既有功能单元和机电一体化对象。
    MCD的建模功能易用性强,用户可在设计流程中随时运行仿真并在仿真过程中进行交互操作。郭涛演示了MCD基于游戏引擎技术的物理场仿真功能。
   MCD作为概念设计阶段的方案,需要与上、下游系统/工具交流信息,用户需要读取和使用来自多个 CAD 系统的设计数据,在复杂的 IT 环境中协同工作。因此,MCD提供面向各学科的开放式接口。 MCD采用 PLC Open XML 并在 XML 中使用 BOM, 保证了协同。


 
MCD与上、下游系统/工具协同工作

 

    据介绍,基于功能开发的设计方法,在德国机床行业己经有一些成功经验,德国机床制造商协会(VDW)也提出了“功能开发”的标准定义。

    30分钟讲了很多东西,我大致理解了这些。很多术语,比如:基于游戏引擎技术的物理场仿真,搞不懂。
    希望网友帮忙、批评指正。

 

发表于: 2010-12-03 14:59 知雨 阅读(7977) 评论(2) 收藏 好文推荐

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# re: 学习笔记:MCD-西门子机电一体化概念设计解决方案
引用
2010-12-03 15:55 | 张敏 | 1楼
感谢分享,学习了.

# re: 学习笔记:MCD-西门子机电一体化概念设计解决方案
引用
2010-12-08 06:27 | zebrajack | 2楼
基于游戏引擎技术的物理场仿真, 我的理解就是他并不是一个完全符合现实情况的运动仿真(比如运动学里面的速度呀,加速度呀等等)。但是就像玩3D游戏一样,人物的运动是通过游戏引擎来促发的。当然这种仿真引擎并不需要非常精准地去计算运动中的各个参数指标。所以我们可以看到很多在线的3D游戏速度玩起来都很流畅。由于是概念设计呀,所以机构的运动可以利用游戏引擎加快设计验证。 当然后面的详细设计还是得利用专业的运动学仿真工具。


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