本文介紹了ThinkDesign的精益設計相關內容。

　　本文以國內某汽車企業的ThinkDesign項目為例，簡述一下ThinkDesign在汽車行業的應用。該汽車企業多年從事整車和汽車零部件的生產，下設有專用車、輕型車、車橋分廠、車架分廠、內飾件、汽車專用件和房地產等近十余家子公司。主要產品有輕卡、流動舞臺車、流動售貨車、流動讀書車及電動車等整車以及車架、車橋、座椅等零部件。

　　主要技術困境及解決方案

　　1.設計流程需要連續

　　在引進ThinkDesign三維設計系統前，該企業使用AutoCAD、NX和Pro/E等設計產品，不同部門、不同設計人員之間往往使用不同的3D設計軟件，而使用DWG文件作為信息傳遞的一般介質。由于不同CAD系統的阻隔，整個設計流程出現了斷層，3D 數據不能得到充分地利用，整個設計環節中存在大量的重復勞動。

　　ThinkDesign是一款覆蓋工業設計、工程設計和工模具設計三個階段的3D CAD軟件，支持從一張草圖開始的到加工產品所需的模具設計的整個設計流程(見圖1)，不同部門之間的數據傳遞均可在同一CAD平臺上進行。概念設計師完成的3D模型可以直接傳遞給工程設計師、工程設計完成后的模型可以直接傳遞給工藝設計師。以前需要多個CAD系統完成的流程現在在一個CAD系統中便可完成。整個過程數據的傳進流暢而安全，不必再擔心模型在不同CAD系統之間轉換發生的數據丟失，也不必再需要重新構建模型。

圖1 汽車研發流程

　　2.有大量2D數據需要利用

　　同國內的許多制造業企業一樣，經過幾十年的積累，該企業存在大量的2D歷史數據。隨著計算機技術在制造業應用的不斷發展，對三維模型的需求不斷增強。另外，從產品設計的繼承性上來說，也需要能夠快速、有效的利用2D歷史數據，以縮短設計周期，加快面市速度。

　　ThinkDesign的2D轉3D功能恰好可以很好地解決該問題。ThinkDesign可以直接無損讀取DWG格式的文件，能夠識別DWG文件中的圖層、線型、中文字符、尺寸及塊等各種圖形元素。

　　可以直接將讀取的DWG文件拖拽到3D環境中，利用各種圖形信息快速生成3D模型。ThinkDesign采用的是一種交互式的轉換方式，充分發揮了人在轉換過程中的主導作用，摒棄了全自動的轉換方式，從而適應了任意復雜的工程圖紙。圖2所示的便是某零件的轉換后的模型。如果有新的設計需求，還可以對此模型進行修改。

圖2 2D轉3D示例

　　3.復雜零件構建困難

　　在汽車設計中，存在大量復雜的汽車零部件，其既具有曲面的特性——復雜薄壁結構，又兼具有實體的特性——大量的孔、槽、筋條、圓角等特征，構建起來非常困難。

　　ThinkDesign提供了多種建模的方式與集成的建模環境。復雜零件即可利用ThinkDesign的實體與曲面“混合”的建模方式進行。通過特殊的特征“殼”，ThinkDesign的實體與曲面命令是可以完全互用的。對于復雜零件，可以充分利用實體與曲面建模的優勢完成模型的構建。既可以通過實體特征的堆砌完成模型的創建，也可以通過定義點、線的方式創建曲面，而且這兩種方式也可同時使用。這便極大地方便了模型的構建。

　　4.工業設計后期修改困難

　　在進行車體設計的后期經常需要更改3D模型，以往是一個非常麻煩的工作，設計人員需要調整曲線以及點的位置來調整曲面。當一個構成模型的曲面很多時，這項工作就會變得非常繁瑣而枯燥，而且調整后的曲面很難保證相互的連續性。而為了達到良好的設計效果對模型的調整是很頻繁的，因此，在工業設計界一般認為模型的修改比創建更重要。

　　為了突破以上技術瓶頸，ThinkDesign推出了GSM技術。GSM(Globe Shape Modeling)技術即全局形狀建模技術，是ThinkDesign所獨有的一種柔性化的快速修改技術。它向設計者提供了一種靈活、自由的修改手段，它解除了參數化的限制，允許其在任何時候對模型進行更改而不必考慮各個特征之間的相互關系，并保證模型的原始“情感”。

　　圖3表示的是一個GSM變形的實例。在這個案例中，用戶需要加長車體尾部(圖中紅色部分)，同時保持變形后整個車體曲面的連續性不變。車體尾部是由許多塊曲面構成的，使用曲面修改工具修改有困難，因為盡管單獨的曲面可以操作，但相鄰的修整曲面的連續性實際上是不可能保持的，通常會導致模型分離，而GSM功能則可以很好地解決以上問題。

圖3 GSM變形前

　　GSM的應用非常簡單，只需要簡單的4步：確定當前情況;確定設計目標;設置參數和更新模型。

　　對于模型當前的情況現在非常清楚，即圖3所示狀態;設計目標就是想到的變形效果，在ThinkDesign表現為“目標曲線”，即圖3中已定義好的紅色曲線，與相對應的還有一條“原始曲線”，在圖3中與車體尾部曲面相重合，設計的目標就是要使車體尾部由“原始曲線”的位置變形到“目標曲線”的位置，而保證車體的整體曲面連續性不變。在“原始曲線”與“目標曲線”定義完成后，我們可以定義曲面的連續性、保留不變的部分等。當以上的設置均完成后，更新模型即可。

　　圖4顯示的是變形后的效果，從中可以看到：車體尾部已加長，構成車體尾部的所有曲面均參與變形，變形后的車體仍然保持良好的曲面質量。

圖4 GSM變形后

　　全局形狀建模是一個突破性技術，有很大范圍的、實際的并且強大的應用，極大地提升了設計者和工程師的創造力，提高了生產力。以前不可想象，但現在設計者能夠非常輕松地對CAD模型做后期修改，同時，GSM還使設計者能夠用簡單、直接的方法創建復雜的曲面。GSM技術為設計師提供了一種柔性化的設修改手段，使設計師徹底擺脫了參數以及歷史特征的限制，可以使設計師把主要精力放在產品的形狀上。GSM是一項設計技術的巨大變革。

　　結語

　　目前，隨著ThinkDesign的深入應用，該企業理順了企業的設計流程，各部門間的數據得到了有效整合，而且突破了困擾企業已久的歷史2D數據的利用、復雜模型的構建以及工業設計后期修改等技術瓶頸，企業的設計能力及管理水平均有明顯地提升。ThinkDesign今后也必將為企業帶來更大的效益。