日趨激烈的市場競爭對機械制造行業(yè)提出了越來越多的要求，從產(chǎn)品提案之初，設計者就要做足準備，充分了解市場需求，制定產(chǎn)品整體設計計劃。在設計過程中，產(chǎn)品又要接受反復的錘煉， 經(jīng)歷無數(shù)次的設計、驗證和修改。直到產(chǎn)品投入市場，如何擬定直觀有力的產(chǎn)品展示方案，又成了銷售部門的頭等難題。設計的整體性、靈活性以及交互性成了設計者們關注的焦點。
傳統(tǒng)的自下而上的設計理念很難滿足市場的這些需求，由此人們開始尋找新的方法。三維設計的應用，將設計者的目光匯聚在了新的理念上—— 自頂向下的設計理念。通過對已經(jīng)完成的產(chǎn)品實例進行分析，自頂向下設計。由此，可從主裝配開始，將產(chǎn)品分解為裝配和子裝配，并對其關鍵特征進行逐一標識，通過了解組件內(nèi)部及組件之間的關系，評詁產(chǎn)品的裝配方式。掌握了這些信息，就能進行規(guī)劃設計并能在模型中體現(xiàn)總體設計意圖。主裝配的確立與元件間的獨立性提高了設計的整體性與靈活性，依托三維設計的設計表達能力產(chǎn)品的模型與功能也變得更加直觀。
上海建設路橋機械設備有限公司（以下簡稱上海路橋設備）在2011年全面引入了“自上而下”的設計理念，通過與歐特克公司合作，上海路橋設備逐步由最初的二維設計轉(zhuǎn)向應用三維設計，并將設計驗證與三維動畫制作等功能應用到了自己的生產(chǎn)與銷售環(huán)節(jié)中，真正開始了自己三維設計之路。
上海路橋設備是上海市高新技術(shù)企業(yè)，前身為上海建設機器廠，工廠創(chuàng)立于1946年，1989年與路橋（香港）有限公司合資。企業(yè)堅持以市場需求為導向，通過轉(zhuǎn)變經(jīng)營理念，轉(zhuǎn)換企業(yè)經(jīng)營機制，積極開拓國內(nèi)外市場，抓緊開發(fā)、研制、生產(chǎn)適銷對路的產(chǎn)品，從而使企業(yè)綜合競爭能力大大加強。2003年企業(yè)資產(chǎn)總額達到5億元；銷售收入11億元；出口創(chuàng)匯1100萬美元，從—個產(chǎn)品單一、名不見徑傳的小廠，發(fā)展成為中國機械行業(yè)具有影響的高新技術(shù)企業(yè)。
上海路橋設備一直以來都是應用二維CAD軟件AutoCAD進行產(chǎn)品設計工作，三維CAD軟件Autodesk Inventor的應用全面改善了上海路橋設備的設計過程。Inventor完全顛覆了AutoCAD自下而上的設計理念，放棄了每個設備都要先做零件再一點點做裝配、做結(jié)構(gòu)的過程，在大量的改型設計中應用新理念，在模型的基礎上生成零件及裝配工程圖。從而激發(fā)了舊數(shù)據(jù)的新活力，也將更多的設計數(shù)據(jù)關聯(lián)在一起，使設計構(gòu)思數(shù)據(jù)化。焊接機架是上海路橋設備的重要設計項目之一， 由于不同機械產(chǎn)品對機架形態(tài)的需求存在很大差異，加工過程又不需要復雜的工裝設備，焊接機架多以單件設計、小批量生產(chǎn)為主。相對于機架的焊接制造過程，機架的設計過程更為復雜，圖形表達繁瑣，設計工作量很大。機架桿件材料的樣式多變，同一型號機架需要運用多種桿件型材。機架構(gòu)造與桿件鏈接也要求頗高，既要滿足機架強度、剛度需求，又要易于裝配、造型美觀。傳統(tǒng)二維CAD系統(tǒng)采用的模型功能單一，難以記錄焊接機架的功能信息，對于桿件之間連接關系也很難高效繪制。
三維CAD軟件Inventor的應用，對于焊接機架設計的效率有很大提升。Inventor內(nèi)置的結(jié)構(gòu)件生成器直接提供了大量的鋼結(jié)構(gòu)模型庫，為設計工作提供了很大便利；通過建立個性化的機架桿件模型庫，上海路橋設備以往的設計模型得到了充分的利用，新產(chǎn)品設計中的大量改型設計可以直接調(diào)用已完成的零件與部件；Inventor多實體設計的模式，將設計模型表達變得更為直觀，良好的人際交互性能也使得設計人員更有效的把握機架結(jié)構(gòu)，合理、完整的對模型進行布局。
應用模塊化設計幫助設計師省去了很多設計與系統(tǒng)運行的時間。通過對設計中不同功能或相同功能、不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析，上海路橋設備將產(chǎn)品劃分為多個功能模塊，并依此設計出模塊對應的零件與裝配。結(jié)合設計產(chǎn)品的前期規(guī)劃與初步設計，選定不同的功能模塊進行設計，完成不同的定制產(chǎn)品。這樣不僅縮短了單個產(chǎn)品的上市周期，也保證了產(chǎn)品的設計規(guī)范化。
參數(shù)化設計功能將設計修改與設計改型變得更加容易，零件設計模型的建立速度是決定整個產(chǎn)品開發(fā)效率的關鍵。產(chǎn)品開發(fā)初期，零件形狀和尺寸具有一定的模糊性，通過裝配驗證、性能分析和數(shù)控編程之后零件的參數(shù)才能逐步確定。因此，零件模型的修改柔性十分重要，參數(shù)化設計方法將模型中的定量信息變量化，使之成為任意調(diào)整的參數(shù)。通過對于變量化參數(shù)賦予不同數(shù)值，就可得到不同大小和形狀的零件模型。在修改單一零件的設計尺寸時，無需對每個零件進行逐一調(diào)整，就可以完成整個裝配的修改，大大節(jié)省了設計變更的時間。
由于Inventor與上海路橋設備過去應用的二維設計軟件AutoCAD師出同門，在二維圖紙的轉(zhuǎn)化與出工程圖方面，Inventor也表現(xiàn)優(yōu)良，成功的將記錄多年的二維設計資料轉(zhuǎn)移到三維環(huán)境中。在二維設計向三維設計轉(zhuǎn)變的過程中，AutoCAD電子圖中的圖形結(jié)構(gòu)可以直接復制進Inventor三維環(huán)境中，大大簡化了整個設計圖的三維建模。遇到一些版本信息很難轉(zhuǎn)變的圖紙也可以靈活運用標準件，比如螺栓、螺母以及各種型鋼，完成產(chǎn)品的修復與再設計工作，大大提高了工作效率，減少了設計軟件升級帶來的附加工作量。
參數(shù)化設計與模塊化設計功能大幅減輕了設計者的工作量，從而優(yōu)化了設計質(zhì)量，提高了設計效率。在上海路橋設備的大量改型設計中，Inventor 帶來了可觀的效率提升，以電機設計為例，上海路橋設備的電機設計種類繁多，異步電機設計、同步電機設計、直流電機設計、變壓器設計及特種電機設計都有所涉及，針對不同種類、不同型號的產(chǎn)品，零件的設計尺寸與型號都有所異同， 通過對原始設計的統(tǒng)計分析，制定尺寸列表，利用參數(shù)化設計手段可以一次性完成多臺不同種類與型號的電機產(chǎn)品設計與改型，在原有的設計基礎上提高效率超過100%。
“Inventor的每個功能對我們來說都很實用，比如拉伸、旋轉(zhuǎn)和放樣， 對我們的設計工作有很大的推動作用，大量的零件、調(diào)用、裝配以及螺絲標準件庫對我們的設計也都很有幫助。”上海路橋設備工程師陳波說。上海路橋設備還將三維設計與制作應用到了產(chǎn)品的銷售環(huán)節(jié)中，通過應用Inventor以及3ds Max， 上海路橋設備的工程師逐步實踐完成了多個項目的演示動畫與三維展示樣機制作工作。產(chǎn)品演示動畫與三維展示樣機為產(chǎn)品的流程開發(fā)、信息交流和決策提供了一個平臺，在最少實體樣機的情況下，以最低成本為用戶提供全面、真實的產(chǎn)品參考，對于產(chǎn)品推廣及公司形象都有很大的促進作用，同時，新的演示模式為上海路橋設備的產(chǎn)品銷售帶來了約10%的業(yè)績提升。
三維設計工具的應用為上海路橋設備的整個設計過程帶來了一次變革，這種變革不僅是一個“維度”的變革，更是一種設計理念的變革，一次設計理念的大反轉(zhuǎn)。通過貫徹自頂至下的設計理念，越來越多的設計師、銷售人員以及企業(yè)領導不再只是伏案做設計、低頭賣設計，他們也開始逐漸地抬頭看設計、起身走進設計。
上海建設路橋機械設備有限公司外景
上海建設路橋機械設備有限公司生產(chǎn)車間
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