2008 Design Validation Day設計驗證日登場
設 計驗證 讓設計更具信心
■ 張慧君、王雷鋒
工SolidWorks 大中國區總代理—實威科技繼今年4月於東莞、寧波、上海、蘇州、南京、天津已舉辦六場Design Validation Day，超過1,000位來賓的參與。台灣區大會日前於新竹煙波飯店舉辦，單場就吸引超過四百人次參與，各界熱烈的參與讓這次活動獲得圓滿的成功。
而為了更強調設計驗證 在產業研發的重要性，今年度將以往的COSMOSDay新更名為Design Validation Day設計驗證日，希望透過每年度有這一天的活動，讓國內產業更重視透過設計驗證流程，為提昇產品品質而努力。
設計驗證的重要性
現今產品設計的標準要 求為︰以更少的時間、更少的成本，達到客戶要求的功能，並為公司創造最好的利潤。這樣的情況，應該是各家企業所追求的理想境界。實威科技與 SolidWorks原廠，以「設計驗證日」的活動，提醒產業及學術界分析模擬整合於設計過程的重要性。（圖1左為SolidWorks產品管理總監 Fielder Hiss，右為實威科技總經理許泰源）
過去十年，人們對於產品在保固期內損壞的狀況並不會過於在意，但現今人們對於保固期內便損壞的產品是無法接受與容忍。這就是為什麼六個標準差的理論，被全 球各大廠發展並印證。但是，如果一個產品過了保固期且壽命延長至三年之久，這樣的設計對於企業主來說，是利潤的一大損失，也不能稱的上是好的設計。
客戶對於產品功能的要 求日益趨向多元、多功能，這代表企業研發單位必須投入更多心血，研發的成本相對提高。舉例來說，目前市場上的電子產品日新月異，比起十年前的產品，不論在 外觀、功能、應用上都更加完善齊全，但市場價格卻越趨下降。所以，產品設計師與企業主都希望提高產能、降低成本。
美國CAD/CAE軟 體研發商SolidWorks公司，不斷倡導設計驗證的重要性，目的就是希望讓設計研發人員，都能將驗證這項步驟，列為設計過程的一部份，增加自己設計的 精確度，這也是工程分析軟體所扮演的角色。
企業往往認為分析是複雜、高成本的工具，輔導產業多年，SolidWorks公司了解企業面臨的問題，提供的工程分析軟體COSMOS，除了與CAD完美 的整合、價格合理外，最重要的是軟體簡學易用，讓CAE軟體擁有與CAD工具的普及性，每位工程師都會使用。
為了更強調設計驗證在 產業研發的重要性，今年度將以往的COSMOSDay新更名為Design Validation Day設計驗證日，希望透過每年度這一天的活動，讓國內產業更重視透過設計驗證流程，提昇產品品質，同時也降低生產成本，因而能大大促進產品競爭力。延續 初衷的本意，活動強調設計驗證、事先測試的重要性，以降低後續錯誤的成本負擔。
大會精彩內容
今年度活動現場展示最 新資訊的合作夥伴包括︰HP專業工作站、AMD的ATi繪圖卡、模流軟Simpoe-Mold與RP/RE研發公司Z Corporation。上午大會由SolidWorks產品管理總監Fielder Hiss主講，強調藉由設計驗證，讓每位工程師對自己的研發設計都可以變得更有信心。
再接著由實威科技 CAE產品事業部經理簡誠穎介紹最適合國內製造業的COSMOS分析產品，每位來賓都非常肯定這套產品對於其公司研發設計上的幫助。一整天的活動現場也祭 出最新的數位相框、3Dconnexion的魔幻手等大獎，給COSMOS挑戰賽的優秀得主。
下午場則是分組議程， 針對電子產品與工具機做了詳盡的技術技巧教戰，也邀請到各產業成功運用分析的代表客戶為︰艾迪森光電、伍豐科技、巨庭機械與帆宣科技，四家企業對於作設計 驗證的態度有幾個共同點：
第一、完成3D設計 後，並不會就此停止，設計驗證是CAD工作後自然的延伸；第二、不論是外型、材料與效能各方面，都可以幫助達到最佳化；第三、設計階段中即從事事先的設計 驗證，可幫助創造更可靠的產品。客 戶的成功是因為運用分析工具得宜，SolidWorks產品管理總監Fielder Hiss也表示︰「設計3D模型只是個開始，沒有經過驗證的設計，將很難突顯競爭力。」目前台灣產業界與教育界的用戶共達3,500套，近三年的成長率為 40%，而全球的總套數，去年至今也以50%的驚人速度在成長，可見分析的重要性越來越被產業所重視，而全球各科技大廠，也紛紛以分析的數值，來評斷產品 的品質，以及選擇合作夥伴的依據。
在下午的分組技術議 程，介紹不同產業的設計驗證技術，針對電子產業及工具機產業。電子產品的設計驗證技術由實威科技CAE產品事業部副理王雷鋒先生主講，說明電子產業的趨 勢、電子產品設計的挑戰、CAE解決方案針對電子業的應用項目及國際上知名電子廠商的應用效果，並以實例操作方式，說明如何藉由熱流分析軟體協助電源供應 器產品散熱系統的設計、並以最節省的成本達到最佳化的配置。電子產品最常遇到的問題就是散熱的問題，如何解決熱的問題是設計研發時重要的議題，由王副理的 實例操作解說，參與者可以很清楚的了解設計與分析是息息相關，唯有良好的整合才可以更快速的設計出品質更好的產品。
工具機產品的設計驗證 技術，由實威科技CAE產品事業部資深應用工程師蔡永鵬主講，說明工具機產業的挑戰、工具機產品設計的挑戰、CAE解決方案的應用以及實例操作說明。工具 機產品大多數會遇到結構上的問題，透過CAE軟體可以做概念的驗證、引導「假設」專題、設計檢查/驗證、減少原型測試、改善產品品質可靠度及節省材料成 本。
COSMOS有完整的分析功能模組，工具機產品可以做立柱受力分析、鞍座受力分析、主軸受熱變形分析、模態分析、螺栓受力分析、振動分析、幾何最佳化分 析、疲勞壽命分析，產品設計師只要在熟悉的CAD設計軟體SolidWorks中就同時可以完成各項分析，快速且準確。
下午壓軸的議程為 COSMOS最佳應用—分析技巧與訣竅，這是每年COSMOSDay的招牌議程，也是大家最引領期盼的技術議程，今年由實威科技 CAE產品事業部台中首席工程師蘇湘華主講，介紹COSMOSWorks組合件簡化分析設定技巧以及分析資料庫的應用。
組合件的簡化主題包含 組態管理運用、對稱模型的簡化應用原則及限制、如何簡化不必要的零件—連接器。COSMOSWorks提供相當多簡化組合件分析的指 令，如螺栓、軸承、銷、彈簧、點熔接、彈性支撐、彈簧阻尼器、剛性、連結，善用這些指令可以更快速的完成分析任務。今年設計驗證日活動圓滿成功，當然有眾 多用戶的親身體驗分享，是活動成功的關鍵因素，期待每年都陸續能有更多的設計工作者能採用事前設計驗證，以促使設計工作達到最佳化境地。
............................《精彩內容，詳閱第243期 7/2008》
詳述同步建模技術
2008年見證3D CAD設計歷史中的一個里程碑
■ 傅筱蓉
Siemens PLM Software日前推出同步建模技術 － 互動式3D實體建模中一個成熟的、突破性的躍進。新技術較參數化、基於歷史記錄建模的技術前進了一大步，同時可兼容先前的技術。同步建模技術即時檢查產品 模型目前的幾何條件，並且將它們與設計人員定義的參數和幾何約束結合在一起，以便評估、構建新的幾何模型及編輯模型，無需重複全部歷史記錄。
您可以想像進行編輯， 而無需重新產生整個模型所帶來的性能影響和設計的靈活性，因為同步建模技術能即時發現、局部化和解析依賴關係。當設計人員不必再研究和弄清楚複雜的約束關 係以便瞭解如何進行模型編輯，也不用擔心編輯對下游工作的牽連時，您可以想像這對產品開發複雜性所帶來的正面利益有多大。設計人員可能要問：「當建模應用 程式，能夠立即識別並且在編輯時能夠保持那些幾何相互關係時，我們為什麼還需要多餘地去加上諸如共平面或是相切...等約束條件？」
同步建模技術突破了基 於歷史記錄的設計系統固有的架構障礙。基於歷史記錄的設計系統不能完全確定依賴關係的牽連，從而必須全面重新執行順序建模歷史記錄。以上圖2提出相關問 題。在目前基於順序歷史記錄的系統中，當需要對歷史記錄清單中的特徵進行變更時，系統都需要先刪除後續的幾何模型，回復模型到該特徵再進行變更，然後重新 執行後續特徵命令來重新建立模型。
在大型、複雜的模型 中，建模效率的損失可能非常巨大，這取決於目標特徵在歷史記錄清單中有多前面。同步建模技術沒有這個問題－系統即時識別這些條件在哪裡，並且使模型重建僅 僅局限於必要的那部分，以保持模型的幾何條件正確。
建模技術發展的重大突 破
電腦輔助設計 （CAD）的演變在其45年的歷史中經歷了巨大發展。CAD誕生於1963年－ Ivan Sutherland博士的SKETCHPAD（畫板）在麻省理工學院（MIT）的實施。它起初是一個2D數位繪圖媒介，然後在1970年代利用3D線架 構技術，以及不久之後的3D曲面建模，實現了首次革命性躍進 － 進入3D世界。由於其限制（需要使用者編輯由直線和曲線組成的3D模型的外邊界，來直接修改幾何模型造型），所以CAD技術仍然被列為顯性建模。
80年代早期實體建模被引入商業解決方案，由於仍需依賴於求聯集、求差集和求交集的布林運算，所以仍然保持顯性建模性質。在80年代中期，隨著參數建模以 及嵌入在順序歷史記錄架構中的模型特徵概念的出現，CAD設計經歷了第二次的變革。經過90年代以及近年的發展，儘管仍有少數例外基於顯性建模技術，大多 數的商用CAD應用程式，都採用參數化、特徵、基於歷史記錄的方法。
兩種方法都有其優缺 點。利用顯性建模，設計人員能夠直接編輯幾何模型，無需擔心編輯的任何影響。設計人員只控制變更內容。然而，這也可以視為一個缺陷。因為直到最近，顯性建 模器都還不能識別將某些面集合起來，可以代表一個成型特徵（比如，孔或者槽），需要設計人員仔細選取所有適當的實體面，以進行任何編輯。另外，顯性建模器 大部分都不能記錄和記憶使用者施加的幾何約束和參數化尺寸公式。
在建模領域另一邊，基 於歷史記錄、參數化、特徵驅動的應用程式則擅長於擷取知識和使用者施加的約束。對CAD模型進行的變更，將自動更新幾何造型相關聯的部分。但是，這些優點 也可能帶來一場噩夢。對此，很多設計人員都可以證實－必須透過瞭解嵌入在大型模型中複雜的關聯性，來確定變更的影響，令人望之生畏。通常只有原始的建立者 才能夠記住用於建立模型的設計策略，而且還是在模型是最近才設計的情況下。最後，設計人員還必須接受從順序構建歷史記錄中編輯點開始重新產生整個模型，所 導致的效能損失。
最近，CAD系統能力 的重大發展－即時「挖掘」在一般實體模型幾何中找到的資訊－擴展「直接幾何模型」編輯功能，甚至在以歷史記錄、參數化的系統中也可以。這些改進奠定技術上 的又一次革命性躍進－同步建模技術。結合對模型目前的幾何模型條件進行深度、富有洞察力的檢查，把這些資訊與所有使用者定義的約束和參數導向尺寸結合在一 起，然後即時確定模型局部相關的依賴關聯，同步建模技術匯集了兩種方法的精華。
同步建模技術是無須歷史紀錄、以特徵為基底的建模系統，合併了尺寸和約束驅動技術對模型的全面控制和可重複性的優點，以及直接建模的靈活性。
業務衝擊
利用同步建模技術，在 以基於歷史記錄和無歷史記錄的模型上進行編輯，其所展現的性能提升將給開發過程帶來極大的收益。另外，當同步建模技術的使用者，能更輕鬆自如地利用其智慧 模型進行交互操作，將會降低他們對嵌入在模型中的永久幾何約束的依賴。設計人員可以選擇不用這類嵌入式約束來建構初始模型，因為他們知道同步建模技術，將 能識別明顯的幾何約束，並且對其進行智慧管理，該演變的影響將造成產品開發流程的根本改變。
產品製造公司能夠：
· 以更短的開發週期縮短收益的時間
· 更加容易地處理預期內和未預期的產品變更
· 有能力處理不是他們原始建構的產品模型
· 因為能夠對利用行業標準格式（比如，STEP、Siemens PLM Software的JT格式）所轉換過來不同CAD系統的模型，進行智慧型交互操作，所以大幅地提高與供應鏈合作的能力。
· 獲得更好的功能來迅速開發更多的設計
· 更有可能來重用設計而無需重新建模，因為使用者能夠不受限於建構方法來進行編輯（例如可以透過拉伸一個圓或旋轉一個矩形構建圓柱體）
· 在開發週期的後期更加迅速地對市場需求變化做出反應，同時減少和控制變更對產品模型的影響............................《精彩內容，詳閱第243期 7/2008》
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