前言
我們經常在不同的工程領域談到“知識捕捉”這個術語。
知識捕捉與數據重用的差別在于:知識捕捉不僅包括幾何體的重用,線框、曲面及弧形的復制/粘貼。更重要的是,它能夠捕捉構造幾何體的思維過程和輸入,并重用此類知識以創造新的設計。基于此,設計師或工程師所掌握的專業知識便可以轉變為數據資產,為其他用戶所用。
過去,知識捕捉或基于知識的工程(KBE)系統高度專業化,與其說是一種以用戶為中心的工具,毋寧說是一種咨詢機制。這些系統往往價格高昂,且從構思到編程的過程需耗費大量時間。假若使用咨詢機制需要六個月的時間才能完成流程自動化,而設計師或工程師卻只需一周的時間,那么,使用該工具還有意義嗎?
雖然事實證明,在非常復雜的應用程序中,如渦輪發動機的概念工程設計等,基于知識的工程系統的確有所助益,但在主流應用程序中,花費大量的人力、財力安裝此類系統通常毫無意義。那么,這是否意味著基于知識的工程無法大規模應用嗎?實則不然。
從知識捕捉中獲得價值
西門子團隊在NX中建立的工具使得我們可以大規模應用基于知識的工程。
多年來,NX及其前身一直包含知識捕捉與重用工具——即知識熔接(Knowledge Fusion—KF)。這一工具需使用可視化編程語言來定義每一次的知識捕捉與重用,雖然功能強大,但非常復雜,且編程需耗費大量時間。在后期的版本中西門子推出了新的工具Product Template Studio——PTS,用以捕捉設計和工程知識。新工具不僅功能強大,且極易于使用,標志著此類功能的研發達到成熟階段。
PTS是捕捉時常重復和重用的過程、工作流及任務的突破性工具,并且使得該類知識便于重用,參數化建模工具、基于邏輯和等式的參數化操作(使用表達式)、以及一個允許任何人通過圖形方式創建模板的環境相結合,且無需編程,下面是建立產品模板的一般工作流程:
圖1 建立產品模板的一般工作流程
如上顯示,PTS的知識捕捉以幾何體為起始點,可以將知識直接交予客戶。歐洲的一家體育運動器材制造公司所面臨的最大挑戰之一是如何滿足希望根據自己的獨特風格和當地條件定制個性化的滑雪板,以滿足鐵桿滑雪迷的需求?
“對于任何想要成為行業領導者的高端優質品牌而言,滑雪板定制服務至關重要。” 其首席執行官如是說。
該公司基于網絡的定制化設計系統使得注冊客戶得以從公司 的標準產品系列中挑選模型,然后根據其所需的尺寸要求變更設計。用戶可以根據自己的喜好調整板長、板尖、板鼻與板尾寬度、以及板的厚度。
圖2 滑雪板模型
NX中的PTS非常適合對定制滑雪板的按訂單設計系統進行原型化處理。工程師們利用拖放工具創建了一個簡單的用戶界面,驅動參數化模型。該界面可作為模板,用以創造公司基于網絡的界面。使用PTS還能加快多種參數組合測試,以確保模型的堅固性。此外,復雜的有限元分析過程也被固化在流程里面,任何設計工程師可以輕松完成產品的性能評估,校驗。
圖3 網絡的界面
原始NX模型是最理想的,因它包含驅動其外形與功能所需的所有參數和表達式。不過,對于以往的數據,甚至是非原始數據,西門子同步技術(Synchronous Technology——ST)也有一定的助益,即可利用其對幾何體快速進行再參數化,進而基于最初的幾何體的新版本創建模板。除完善的幾何模型之外,還可在模板中融入其他任務。從根本上而言,可將在NX環境中所使用的、用以定義產品外形與功能的一切納入其中。其中最具代表性的,是越來越常用的計算機輔助工程(CAE)或仿真。不僅可將仿真研究集成到模板中,以驗證所創建的幾何體,還可以向其他領域提供反饋信息,如根據客戶要求或性能限值檢查部件。
PTS的一大關鍵創新在于:合成模板由圖形化用戶界面加以驅動,通常與普通NX中所使用的界面毫無二致。通過該用戶界面可直接訪問參數化模型及相關過程。對話框中的輸入值范圍已設定,從而避免機構內部各部門在重用模板時超出既定范圍與限值。
如果機構正在使用Teamcenter,則也可以將產品模板與設計要求、計算工作表、對話框映像、表列工程數據、幫助文檔及其他儲存于產品數據管理(PDM)系統中的相關知識資源相連。知識變更可快速在產品模板中反映出來,從而確保所有用戶都能獲得基于最新信息所完成的設計。
完成模板定義,且一切均已準備就緒后,便可以開始部署模板。西門子一直致力于將數據重用機制集中至NX中。與重用庫整合后,模板可超出典型的標準特性、部件和組件庫,成為定位可重用數據的核心區間。任何機構內部人員都能將適當的模板拖放至其工作區間,充分利用任務關鍵知識。
知識重用的價值
我們都已清楚地認識到當前設計與工程專業之間存在的知識差異。業內普遍面臨的挑戰是,老員工陸續退休,但卻很少有新人加入,致使機構遭受大量的知識與專業技能流失。
此外,大量時間被消耗在重復勞動上,即便我們自己沒有重復勞動,整個機構內部卻一定存在重復勞動。設計與工程通常只是根據新要求對現有產品、部件或概念進行適當調整的過程。一切工作均需從頭開始,毫無意義可言。
NX等設計工具的確有所幫助,但問題是,即便以數字形式捕捉到知識,有需要的用戶卻時常不知該如何查找知識。
而這正是NX PTS與重用庫的意義所在:捕捉知識與專業技能,將之正式化,并使之便于使用。同時,任何需要使用這些模板的人員都能在必要時使用它們,這一點同樣至關重要。綜合這兩大要素,你會發現,機構充分實現了知識捕捉的切實價值。
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本文標題:通過NX從知識捕捉中獲得價值