零部件制造商对三维产品设计的期望越来越高。3D CAD(计算机辅助设计)软件被几乎每个行业的每个设备制造商所使用。3D建模大大缩短了测试和生产时间，允许在物理开发之前进行模拟测试(如有限元分析、有限元分析)和原型设计。
它不仅节省了同一设计的多次迭代原型的时间，还节省了材料成本——不再在两三个不太正确的原型上浪费材料。特别是在当今人力资源减少的经济环境下，公司不得不学会用更少的资源做更多的事情。节省时间和成本是保持制造企业盈利和进步的关键。
达索Systèmes SolidWorks Corp. (SolidWorks)，位于马萨诸塞州康cord，为全球超过150万名产品设计师和工程师提供用于设计、仿真和产品管理的3D设计软件工具。“现在的情况是，设计师和工程师只会从那些为他们提供产品3D CAD模型的公司那里购买现成的组件。3D模型那SolidWorks公司的产品经理克雷格•瑟里恩说。
该公司最新发布的SolidWorks 2012具有业界首创的自动化成本估算功能，将3D设计的优势进一步提升，可在设计过程中节省更多制造成本和时间。
利用3D CAD设计降低成本
当人们在工作中报价时，“这是我在所有行业看到的趋势——汽车、机械设计、重型设备——现在，他们通常不是真的报价，而是对他们将提供什么做出回应，以达到特定的价格目标。换句话说，我们可以提供这,因为那你想要支付多少钱，”Therrien解释道。公司正在寻找提高利润率的方法，但也必须不断地寻找设计和制造更好、更便宜的方法。“企业必须降低成本，而产品制造成本是他们瞄准的一个关键领域。”设定成本目标，而不是问生产设计的成本是多少，正成为一种趋势，成本意识强的公司正在使用它来确保他们在项目早期设定的成本目标贯彻到最终的制造产品。
为了帮助降低与制造相关的成本，许多制造商已经转向3D CAD系统，而不是传统的、老式的2D CAD系统。3D CAD有很多优点，这里有一些主要的优点。
首先是能够更清晰地可视化和与客户、同事和制造商沟通您的设计想法，因为3D提供了2D绘图无法获得的逼真、逼真和交互式的设计体验。许多制造商已经将3D技术作为销售和营销产品以及设计和制造的一种方式。在3D和2D图纸中展示设计给公司带来了明显的优势。
其次，在进入生产之前，您可以自动检查和修复设计中组件之间的干扰和碰撞，甚至紧固件之间的碰撞。
第三，虚拟产品原型的能力，让你的设计受到它在现实生活中会经历的力量和运动，让你减少甚至消除创建物理原型的需要。”模拟等于节省成本。”Therrien说。
虚拟原型，这一趋势在模拟软件的销售中每年增长大约10 - 15%。即使在2009年的经济衰退期间，SolidWorks仿真软件的销售仍然保持着2008年的数字，这表明人们正在购买和使用虚拟原型，因为他们实际上负担不起物理原型。
第四，能够创建生产质量的图纸，其中所有的图纸视图总是正确的，并与3D设计模型同步-您永远不必担心图纸视图是不正确的，并且比例总是准确的。
第五，能够自动化设计过程，提高现有组件的标准化和重用。SolidWorks不仅能够模拟设计，还允许设计师和工程师快速创建多种设计配置。该软件允许设计师进入设计和改变任何尺寸参数或特征。“你可以在一个模型上做尽可能多的迭代，你不需要重新建模。”这些变化可以从设计的制造方式，包括什么组件，使用的材料，甚至颜色。
设计师可以针对不同型号的设备快速进行调整，如调整轨道长度、车轮尺寸、气缸长度或铲斗尺寸。该软件还具有自动化编程功能，允许用户对软件进行编程，以根据法兰直径调整螺栓数量。“随着法兰直径的增加，软件会自动添加更多的螺栓和螺栓孔，”Therrien说。
第六，您可以选择将3D CAD模型直接发送到NC编程进行制造。
最后，当设计发生变化时，您的图纸、BOM甚至NC编程数据都可以自动更新。你不需要浪费宝贵的设计时间重做图纸视图，更新BOM，甚至重做NC工具路径，只是因为设计改变了。
根据成本进行设计
产品开发中一直困扰公司的一个方面是如何设计一款产品来达到特定的成本目标。我们的努力集中在由设计师、工程师、制造商和采购组成的跨职能团队上，他们在整个设计过程中共同努力，找出降低产品成本的最佳方法。通常，这些努力都集中在重新设计现有产品的成本上。但是有没有更好的方法，一种在设计阶段就能捕捉和跟踪制造成本的方法。这种方法可以让工程师了解何时超出了他的成本目标，这样他就可以在设计进入生产之前做出纠正。
在初始设计阶段进行成本设计的两个主要障碍是:
- 设计师通常必须依靠内部或外部制造资源来获得准确的设计成本数据，或者必须使用电子表格或其他方法手动计算成本估算
- 设计师需要继续前进，完成最终设计，等待报价，或者处理报价本身都是耗时的
根据SolidWorks进行的客户调查，大约90%的客户声称他们在成本报价和估算方面最大的问题是所花费的时间。虽然重复性和准确性紧随其后，但引用速度是最痛苦的。当你在谈论产品开发周期时，时间是短缺的。
在缩短开发周期的推动下，缩短交货时间已成为零部件供应商的首要竞争优势之一，特别是在与劳动力和材料成本更低廉的外国公司竞争时。制造商们发现，只要在设计阶段适当减少成本和时间，他们就可以赢得合同，而不必外包到海外。如果本地供应商能够获得合适的价格点，它可能无法击败外国竞争对手的价格，但足够低，因此海外组件采购的其他麻烦就被抵消了。
所有的供应商都在经历利润紧缩，而SolidWorks 2012将提供成本计算，这是一种软件功能，允许设计师在设计时自动查看零件的制造成本。每当设计师或工程师改变产品设计时，制造该部件的新成本就会自动计算并显示在屏幕上。计算成本所需的制造信息，如原材料成本、人工成本、机床速度和进给量，从SolidWorks提供的制造模板中自动提取。这些制造模板很容易定制，从而允许公司模拟自己的内部制造流程和成本，或外部制造供应商的制造流程和成本。“我看到的趋势是，制造商正在与他们的设计客户更密切地合作，分享他们的制造专业知识，甚至制造成本信息，以帮助他们的客户根据制造成本进行设计——这是一个双赢的局面，”Therrien说。
SolidWorks客户最常处理的两个过程是钣金制造和机械加工。重型设备行业往往使用大量的厚板和重型焊接件。“对于钣金和板材，我们支持激光、水射流和等离子切割以及弯曲和冲孔等操作。至于机械加工，目前主要是磨床和钻孔作业，”Therrien说。一个钣金成本产品和一个机器零件成本产品是最初发布的两个过程，更多的后续几年。
拥有内部制造能力的公司希望他们的工程和制造部门无缝合作。Therrien说:“通常情况是，产品被过度设计，成本过高，然后需要重新设计以满足较低的价格点。成本计算工具提供了可以修改和保存的制造成本模板，以匹配特定车间的制造过程。这些模板很容易编辑——它们就像电子表格一样——只需设置一次，你就可以自动计算你想要的零件的成本。当工程师进行设计时，成本计算工具会不断查看零件的几何形状，找出制造它所需的工艺，并在SolidWorks中自动更新成本估算。”
对于制造商来说，SolidWorks的成本计算功能提供了一个快速报价工具。Therrien说:“在我们的成本计算软件质量测试中，我们的一家制造测试公司发现，他们花在创建评估上的时间从每天5小时左右减少到40分钟左右。
设计师可以看到在设计过程中成本的增加，并允许在进入制造之前立即重新设计组件，如果它的成本过高。根据SolidWorks进行的一项调查，大约85%的估算是由工程师和设计师完成的，只有10%的SolidWorks用户有专门的采购部门来处理报价。
成本计算工具允许具有目标价格点的设计师更改其设计的一些特征，例如使用的材料或设计的特定特征，以降低制造成本。快速提供多个报价。Therrien举了一个例子，“设计师认为客户想要用碳钢设计的零件可以节省成本，但随后不得不给零件上漆以避免生锈。当他选择添加油漆(SolidWorks Costing可以自动计算该功能)时，他发现由于油漆操作，成本显著增加。他尝试将材料换成不锈钢，并取消了油漆操作，发现从油漆部分节省了大量成本。客户很满意，工程师几乎可以立即做出设计决策，而不必出去报价，询问制造人员或手动测量零件的表面积，查询油漆成本，安装成本和其他信息。
简化了系统创建和集成
SolidWorks与控制系统公司美国国家仪器公司(National Instruments)和罗克韦尔自动化公司(Rockwell Automation)合作，开发一种更容易共享信息的方法。通常情况下，机械、电气和控制工程师很难沟通，因为他们使用的是不同的设计系统。这些群体之间的信息通常以书面文件或口口相传的方式分享。通过与美国国家仪器公司和罗克韦尔自动化公司的合作，SolidWorks用户现在可以自动与控制和电气工程师共享有关其设计的重要信息。运动、质量和转动惯量等信息可以从SolidWorks中自动提取，并输入控制程序，帮助选择和设计运动系统，包括执行器和电机。
此外，运动系统的机械方面现在可以更快地优化，以适应现有的部件，如电机和执行器。由于系统调整可能需要使用特定的电气组件，例如当吊杆设计需要24伏的电机时，必须使用12伏的电机，这就不那么令人头疼了。通过插入12伏电机作为固定值，设计师可以调整臂架材料和重量，使设计工作在其参数范围内。
“我们称之为选择一个控制系统，并自动优化设计，以满足控制系统的要求。你可以告诉程序哪些参数值允许变化，然后运行几个优化例程来找到最佳设计。”
这一特点与零部件制造商面临的不断变化的发动机系统以及他们的产品与新系统功能的反应相吻合。引擎值可以是固定的，允许程序运行实例来找到优化组件设计的方法，以便与引擎一起工作。
他说:“我们所做的这种新型优化基本上是优化机械设计，使其与电气或液压系统协同工作。”软件并不关心系统的类型，它只关心系统的规格——扭矩、速度或部件或系统的加速度。
基于性能的设计
一个典型的重型设备制造商正在建造一个非常复杂的，通常是非常大的机器，其中有数百个部件用于一个部分或系统。3D CAD系统需要能够处理组成完整系统设计所需的大量3D组件模型，而不会减慢程序或计算机的速度。
设计变得越来越大，越来越复杂，设计师想在屏幕上放更多东西。在SolidWorks 2012中，大型设计审查允许更快地查看更多数据。使用大型设计审查，即使是由数千个组件组成的大型组件，也可以在几秒钟内打开并查看。这些模型可以被编辑、分割、测量，你甚至可以通过你的设计来了解你的设计内部是什么样子的，比如在一个推土机的驾驶室里。
运行缓慢的程序意味着设计工程师无法在峰值输出时执行。“每年，零件的数量似乎都在上升，而不是下降。因此，我们需要不断提高软件的性能，以满足设计师日益增长的需求。”“如果系统运行缓慢，那只会延迟开发周期。”
这已经不仅仅是画画了。
对SolidWorks产品的所有产品增强都是为了减少时间和成本，同时提高质量。“这是关于更好地利用您可用的CAD数据。我们试图提供的应用程序将允许工程师更好地利用CAD数据，以减少花费在整个工作上的时间，不仅是建模和绘制图纸，还包括评估、零件搜索或设计审查等操作。”
制造商与供应商合作得越多，产品就能越快好转。93%的Therrien客户表示，他们在成本报价和估算方面最大的问题是所花费的时间。不准确性。不是重复性，而是这个过程太慢了。
缩短交货时间已成为零部件供应商的首要竞争优势之一，特别是在与劳动力和材料成本更低廉的外国公司竞争时。制造商们发现，只要在设计阶段适当减少成本和时间，他们就可以赢得合同，而不必外包到海外。如果本地供应商能够获得合适的价格点，它可能无法击败外国竞争对手的价格，但足够低，因此海外组件采购的其他麻烦就被抵消了。
CAD到CAM的集成
重型设备设计师和制造商必须在第一次就得到正确的设计，这就是为什么他们喜欢详细的图纸。正如Therrien所说，SolidWorks的“生产绘图”功能允许设计师进入并创建任何视图，并快速地按照他想要的方式注释任何图形。但除了图纸之外，还有一个问题，我如何将我的设计数据转化为生产部件?
在大多数情况下，公司转向CAM(计算机辅助制造)。在机械加工方面，可以直接接受3D CAD模型的3D CAM程序可以节省时间，消除错误和返工。如果3D CAD模型可以直接读取到3D CAM程序中，则无需在CAM系统中重新创建数据，也无需导出中间文件，从而节省时间。当CAM系统与CAM系统完全集成时，事情变得更加有效。在完全集成的CAD和CAM环境中，CAM系统可以自动接收设计模型中发生的任何更改。换句话说，更新设计模型，CAM模型也会自动更新。
目前，该公司有7个与SolidWorks CAD软件完全集成的Gold CAM合作伙伴。例如，Mastercam CAD/CAM提供了一个完全在SolidWorks内部运行的产品版本。Therrien说:“这样做的好处是，当你在设计零件时，你所做的任何更改都会自动在CAM程序中更新。””这些指标显示，一些客户看到他们的周期时间减少了90%，因为他们不必担心转换数据，并且因为他们通过制造过程实现了自动化设计。通常情况下，客户会看到高达40%的下降，主要原因是每次发生设计更改时都不需要翻译和修复数据。”
直觉的重要性
SolidWorks还发现，其产品需要易于学习和使用。“我们的许多客户来自2D产品。直观和易于使用是必不可少的。这意味着两件事，”Therrien解释道。“第一，如果我是一个新用户，我要多快才能跟上新软件的速度，这样才不会影响我的工作效率。第二，一旦我熟练使用3D系统，我能快多少?有什么方法可以加快我的进度吗?”
系统直观性是SolidWorks软件创建的一个关键元素，可以使功能易于发现。早在1995年，SolidWorks是第一家推出基于Microsoft®Windows®系统平台的软件界面的主要CAD公司，让新用户对系统有一种熟悉感。
对于该公司来说，重要的是，它的软件不仅要关注软件的几何形状或它可以为操作人员提供的功能数量，还要关注操作人员使用SolidWorks产品的体验。
SolidWorks 2012成本计算功能只与用户能够使它有价值。通过使用成本计算和其他SolidWorks产品以及相关的CAM和控制产品，可以节省时间和金钱，不仅可以优化系统，还可以优化整体工作流程和上市时间。
