产品制造信息太多了?其实不然!3D模型还是需要产品制造信息的
著名建筑师的手绘草图往往是宏伟项目的构思萌芽,但尽管看起来十分引人入胜,也不会有人想过把这草图当作实际的建造计划。然而,这不正是产品制造商收到客户需求信息时经常要面对的吗?
其实有个更好的方法,就是将产品制造信息(PMI)以元数据的形式嵌入到3D模型文件中,以便制造商系统利用PMI解读需求、估算成本和时间进度,并制造出产品。这意味着,客户只要提供一个文件即可,该文件将包含系统需要知道的所有信息。
但据美国马里兰州盖瑟斯堡公司Xometry的高级产品经理Ryan Kelly介绍,设计师很少会这样做,通常是提供一个3D模型和一个或多个PDF文件来表示他们的要求。
Xometry是一个提供3D打印、数控机床加工、钣金加工、注塑成型等服务的按需制造市场平台,涵盖“从头到尾”的整个生产制造过程,可将客户由数据定义的概念转化为实际产品。依靠人的思考去做判断容易出错,因此,为最大限度避免错误发生,应当利用计算机根据产品物理特性生成的相关数据进行生产制造。
Kelly说:“我们每个月都要生成数万份报价单。客户使用我们的平台,需要上载3D模型。几乎没有人充分利用PMI的优势,可以说使用这种方式的客户还不到5%。”
生产制造的精确性取决于客户提供的产品物理特性:几何尺寸和公差(GD&T)、表面特征和纹理等等。理想的情况应该是系统之间进行对话,而不是人们使用文字、符号和数字进行沟通。
“既然创建后马上就不同步,同一个零部件为什么还要创建两个不同的数据构件呢?”Kelly问道。“难道3D模型只是视觉辅助?你有GD&T和其他详细信息,你完全可以将这些信息与模型一并保存作为单一的依据来源,这并不是难事,也似乎才是正道。”
其实,并不是只有小型客户才会这样子下订单。Kelly说:“有些技术领先的先进公司也会提供一个3D模型和一个含糊的PDF文件然后告诉我们,‘我需要这个的报价’。”
设计师在3D模型中添加越多注释信息,就越能让模型很好地表达设计意图。这对合同制造商而言至关重要,因为承包商需要对产品设计进行评估,看其是否符合客户的要求,制造起来是否可行,即是否能按订购的数量以充分的质量在预算内如期制造出设计的产品。
要想释放数字化制造的潜力,就必须实现计算机辅助设计(CAD)及3D模型系统与制造商系统之间的互操作性。Kelly说:“设计师系统需要和制造商系统进行对话,但PMI不普及就不可能做到这点。”
PMI是一种ISO和ANSI标准。Kelly说:“各大CAD软件都具备PMI功能,都在明显位置让用户记录PMI,但设计师就是不用。”
这种显然有价值的功能,设计师为何不用呢?Kelly说:“如果你纯粹只是查看设计效果,而不是通过软件与设计互动,那么信息超负荷就是个问题了。你是在用20世纪的技术来吸收21世纪的信息。”
实际上,大多数设计软件都可以把PMI整理成不同层次的注释信息,针对特定受众群体显示相关信息。没有人需要一次看所有信息。Kelly说:“数据用户应当只在需要时获得对自己真正有意义的相应数据。”
CAD软件可以在创建图纸的同时生成数据。但只要设计师没有明确承认,这些数据就还不是PMI,就如没有设计师的确认,哪怕是一个直径很小的洞也不能说是规范要求。
生产制造环节终究是要由人工智能(AI)驱动,工程师将在增强现实(AR)中查看产品的设计属性,如果没有健全的PMI,这可是不可思议的。
追根究底,抵制采用PMI是因为习惯的问题。Kelly说:“这并不是技术上的挑战,而是文化上的挑战,这种挑战是制造商和设计软件公司共有的,他们都想让客户使用他们提供的所有可用的功能。”
据Kelly介绍,许多行业的产品制造设计仍在从纸质图纸设计过渡到由模型驱动的全自动化设计模式。这些公司都想要实现供应链敏捷性,但这需要利用技术创新并对变化快速做出响应。有可用的工具而不去利用就像放弃应该得到的利益是一样的。
Kelly说:“在生产制造过程中,有许多来来回回的反复沟通,例如,‘嘿!印出来的和模型不符啊!’你可以提出一个很好的案例,说明这些公司如果仅使用基于模型的定义则可以节省至少10%的制造时间。”
他将制造市场与建筑设计、工程和施工领域进行了对比,在该等领域中,项目耗资数亿美元,而纸质图纸设计已基本消失。
Kelly说:“这种责任流是非常清楚的。建筑师、工程师和建筑施工经理都要真正确定自己负责什么以及承担什么责任。尽管有设计图,但在大多数情况下,你会看到他们在平板电脑上使用最新修订版的模型工作。”
制造业的情景就不一样了,每个人的责任可能要有限得多。汽车厂的工程师或许不会觉得他们对项目中自己所负责制造的安装支架以外的其他环节负有责任。
PMI在垂直型组织中获得了推广的最大动力,在这类组织中,公司可以更好地控制供应链,工程师也可以对设计和制造自动化进行更多的实验。这些公司既包括大型行业领先公司,也包括规模较小、创立时间较短的采用内置供应链自动化技术的初创公司。
Kelly说:“纸制流程已根深蒂固的大型成熟公司最难适应这种技术变化,也不知道是否有适当的激励措施来促使广泛采用PMI。”
在软件层面上,PMI已是全球互通的标准。那还有什么可以促使PMI普及呢?Kelly认为最大的推动者应该是政府。
他说:“国防部显然可以做到这一点,尤其是在像海军这样涉及大型复杂项目的分支机构中。资金充裕的大型政府机构可以坚持要求任何与之有业务往来的单位都必须采用PMI作为标准。”