Top-down设计方法探讨

1 背景介绍

    中兴通信在2001年以前主要使用AutoCAD来完成产品的结构设计，同时也用Pro/ENGINEER软件完成一定范围的结构设计，经过多年的使用，存在以下几个主要问题，影响产品的设计品质、设计周期、数据管理。

    (1) 设计意图难以捕捉，部门之间由于性质不同存在沟通的困难。

    (2) 工程师的主要工作集中在CAD绘图上，而不是设计的思考与优化，工程师之间的协作共享难以实现，设计意图也难以沟通。

    (3) 设计错误不能及时发现，修改困难。

    (4) 难以建立中央数据库系统。

    (5) 工艺设计直观性差，工艺设计比结构设计滞后，难以实现并行工程。

    (6) 造型设计与结构设计脱节，不能实现造型与结构的一体化设计流程。

2 项目分析

    经过我们的调研和实际使用Pro/ENGINEER的经验体会，公司在2001年全面启动Pro/ENGINEER的培训推广工作，主要是基于 Pro/ENGINEER以下优点：首先，拥有单一数据库支持下的产品数据全相关的开发流程；其次是覆盖产品开发全流程应用的全面解决方案；最后，具有完善的参数化设计技术。其中的全面解决方案包括：并行开发环境——Pro/INTRALINK；Top-down设计与装配管理功能，推进设计的自动化；设计知识、规则管理工具——Check；6σ质量控制方法——CE/TOL；产品可视化工具——ProductView；数据浏览——动态旋转、剖切、漫游；动态测量、批注和圈阅；三维拆装分析与动画制作。

3 项目实施情况介绍

    传输产品项目组成员为2人，从2001年10月10日开始，到2001年11月28日完成所有相关零部件三维建模、二维图绘制。主要包括机柜、插箱、相关附件和相关标准件和非标准件。完全达到当初项目设定的目标。目前后续传输新产品已在原建模基础上进行改进设计。

4 项目实施目标

    (1)  项目在中兴传输产品ZX234JA上实施。

    (2)  整个项目在Pro/INTRALINK设计平台上进行，所有文件命名以及数据规范均应符合部门有关规定，所有文件最终均要归入部门数据库内。

    (3) 整个项目有明确的设计意图，应有整体的骨架模型（驱动）“Skeleton”，应能充分体现Top-down设计理念。

    (4) 进行并行工程设计。

    (5) 实现自动变更。主要是机柜实现高度(2.0m、2.2m、2.6m)以及深度(300mm、600mm )自动变更。子架根据实际需求的板位数目以及板位间距、高度自由变更。甚至实现双排与单排之间的变化。

    (6) 完成相应的文档编制。

5 项目设计方法介绍

5.1 项目设计方法的选定

    在Pro/ENGINEER这种关联性很强的三维软件设计中，一个项目的方法选定特别重要，因为它将影响你以后所有的设计，以及在后续的延伸设计和拓展。目前利用Pro/ENGINEER进行项目设计大致有以下三种。

    (1) Down-Top设计方法。此方法只是利用Pro/ENGINEER简单的三维模型技术分别进行零部件的设计，最后像积木一样搭建而成产品。这种方法零部件之间不存在任何参数关联，仅仅存在简单的装配关系。对于设计的准确性、正确性、修改以及延伸设计可以说是致命缺点。
1 背景介绍

    中兴通信在2001年以前主要使用AutoCAD来完成产品的结构设计，同时也用Pro/ENGINEER软件完成一定范围的结构设计，经过多年的使用，存在以下几个主要问题，影响产品的设计品质、设计周期、数据管理。

    (1) 设计意图难以捕捉，部门之间由于性质不同存在沟通的困难。

    (2) 工程师的主要工作集中在CAD绘图上，而不是设计的思考与优化，工程师之间的协作共享难以实现，设计意图也难以沟通。

    (3) 设计错误不能及时发现，修改困难。

    (4) 难以建立中央数据库系统。

    (5) 工艺设计直观性差，工艺设计比结构设计滞后，难以实现并行工程。

    (6) 造型设计与结构设计脱节，不能实现造型与结构的一体化设计流程。

2 项目分析

    经过我们的调研和实际使用Pro/ENGINEER的经验体会，公司在2001年全面启动Pro/ENGINEER的培训推广工作，主要是基于 Pro/ENGINEER以下优点：首先，拥有单一数据库支持下的产品数据全相关的开发流程；其次是覆盖产品开发全流程应用的全面解决方案；最后，具有完善的参数化设计技术。其中的全面解决方案包括：并行开发环境——Pro/INTRALINK；Top-down设计与装配管理功能，推进设计的自动化；设计知识、规则管理工具——Check；6σ质量控制方法——CE/TOL；产品可视化工具——ProductView；数据浏览——动态旋转、剖切、漫游；动态测量、批注和圈阅；三维拆装分析与动画制作。

3 项目实施情况介绍

    传输产品项目组成员为2人，从2001年10月10日开始，到2001年11月28日完成所有相关零部件三维建模、二维图绘制。主要包括机柜、插箱、相关附件和相关标准件和非标准件。完全达到当初项目设定的目标。目前后续传输新产品已在原建模基础上进行改进设计。

4 项目实施目标

    (1)  项目在中兴传输产品ZX234JA上实施。

    (2)  整个项目在Pro/INTRALINK设计平台上进行，所有文件命名以及数据规范均应符合部门有关规定，所有文件最终均要归入部门数据库内。

    (3) 整个项目有明确的设计意图，应有整体的骨架模型（驱动）“Skeleton”，应能充分体现Top-down设计理念。

    (4) 进行并行工程设计。

    (5) 实现自动变更。主要是机柜实现高度(2.0m、2.2m、2.6m)以及深度(300mm、600mm )自动变更。子架根据实际需求的板位数目以及板位间距、高度自由变更。甚至实现双排与单排之间的变化。

    (6) 完成相应的文档编制。

5 项目设计方法介绍

5.1 项目设计方法的选定

    在Pro/ENGINEER这种关联性很强的三维软件设计中，一个项目的方法选定特别重要，因为它将影响你以后所有的设计，以及在后续的延伸设计和拓展。目前利用Pro/ENGINEER进行项目设计大致有以下三种。

    (1) Down-Top设计方法。此方法只是利用Pro/ENGINEER简单的三维模型技术分别进行零部件的设计，最后像积木一样搭建而成产品。这种方法零部件之间不存在任何参数关联，仅仅存在简单的装配关系。对于设计的准确性、正确性、修改以及延伸设计可以说是致命缺点。
1 背景介绍

    中兴通信在2001年以前主要使用AutoCAD来完成产品的结构设计，同时也用Pro/ENGINEER软件完成一定范围的结构设计，经过多年的使用，存在以下几个主要问题，影响产品的设计品质、设计周期、数据管理。

    (1) 设计意图难以捕捉，部门之间由于性质不同存在沟通的困难。

    (2) 工程师的主要工作集中在CAD绘图上，而不是设计的思考与优化，工程师之间的协作共享难以实现，设计意图也难以沟通。

    (3) 设计错误不能及时发现，修改困难。

    (4) 难以建立中央数据库系统。

    (5) 工艺设计直观性差，工艺设计比结构设计滞后，难以实现并行工程。

    (6) 造型设计与结构设计脱节，不能实现造型与结构的一体化设计流程。

2 项目分析

    经过我们的调研和实际使用Pro/ENGINEER的经验体会，公司在2001年全面启动Pro/ENGINEER的培训推广工作，主要是基于 Pro/ENGINEER以下优点：首先，拥有单一数据库支持下的产品数据全相关的开发流程；其次是覆盖产品开发全流程应用的全面解决方案；最后，具有完善的参数化设计技术。其中的全面解决方案包括：并行开发环境——Pro/INTRALINK；Top-down设计与装配管理功能，推进设计的自动化；设计知识、规则管理工具——Check；6σ质量控制方法——CE/TOL；产品可视化工具——ProductView；数据浏览——动态旋转、剖切、漫游；动态测量、批注和圈阅；三维拆装分析与动画制作。

3 项目实施情况介绍

    传输产品项目组成员为2人，从2001年10月10日开始，到2001年11月28日完成所有相关零部件三维建模、二维图绘制。主要包括机柜、插箱、相关附件和相关标准件和非标准件。完全达到当初项目设定的目标。目前后续传输新产品已在原建模基础上进行改进设计。

4 项目实施目标

    (1)  项目在中兴传输产品ZX234JA上实施。

    (2)  整个项目在Pro/INTRALINK设计平台上进行，所有文件命名以及数据规范均应符合部门有关规定，所有文件最终均要归入部门数据库内。

    (3) 整个项目有明确的设计意图，应有整体的骨架模型（驱动）“Skeleton”，应能充分体现Top-down设计理念。

    (4) 进行并行工程设计。

    (5) 实现自动变更。主要是机柜实现高度(2.0m、2.2m、2.6m)以及深度(300mm、600mm )自动变更。子架根据实际需求的板位数目以及板位间距、高度自由变更。甚至实现双排与单排之间的变化。

    (6) 完成相应的文档编制。

5 项目设计方法介绍

5.1 项目设计方法的选定

    在Pro/ENGINEER这种关联性很强的三维软件设计中，一个项目的方法选定特别重要，因为它将影响你以后所有的设计，以及在后续的延伸设计和拓展。目前利用Pro/ENGINEER进行项目设计大致有以下三种。

    (1) Down-Top设计方法。此方法只是利用Pro/ENGINEER简单的三维模型技术分别进行零部件的设计，最后像积木一样搭建而成产品。这种方法零部件之间不存在任何参数关联，仅仅存在简单的装配关系。对于设计的准确性、正确性、修改以及延伸设计可以说是致命缺点。
(2) Top-down设计方法。在树（装配关系）的最上端存在顶级Skeleton，接下来是次级Skeleton，继承于顶级Skeleton，然后每一级装配分别参考各自的Skeleton，展开系统设计和详细设计。这种方法已经属于Top-down思路。只是在数据重用方面存在问题。
    (3) 改进型Top-down设计方法。在第二种方法的基础上加以改进，将顶级Skeleton从整个装配关系中剥离出来，单独存在。需要数据重用的大部件分别参考于顶级Skeleton，在数据重用时互不干涉。当然整个装配关系是由顶级Skeleton控制
    传输产品种类较多，借用、互相装配等数据重用现象非常普遍，同一机柜可以装多个产品的子架，同一个子架可以装到不同的机柜中。基于以上介绍的设计方法，很明显应该选用第三种。


5.2 总体系统设计

    (1) ZX234JA.PRT的建立。这个文件就是我们顶级的Skeleton，它独立于装配树以外而存在。是用Datum、Point、Axis、 Curve、 Surface等特征建立，用来反映整个系统设计有关的特征，便于下一步进行参考传递，内容例如机柜外形尺寸、子架、电源分配架、话机托架在机柜中的位置、空间等。也可以进行内部功能子架安装位置以及机柜门的分割和基本位置。要求内容简单明确，通用性强，容易更改，所包含的参数最好是容易引起设计更改的参数，对比较重要的特征可以更名为容易理解的名字。在初步确定ZX234JA.PRT的内容不一定是完整的内容, 以后根据设计的需要可以进一步添加。最后可以根据实际情况定义(PublishGeom)每个需要输出作为参考模块的内容。另外作为 Pro/ENGINEER每个prt的基本元素，三个基准面应该一级一级传下去，尽量保持基准一致。ZX234JA.PRT的具体内容

    (2) 装配部件的定义以及参考的传递。当所需ZX234JA.PRT基本上定义完好后（当然不是最终结果），就可以在Pro/ENGINEER环境下定义整个项目的结构树，基本上是根据功能模块进行建立，编号是依据大家平时习惯的编号方法。如图5所示。ZX234JA-01.ASM为机柜子装配、ZX234JA -02.ASM为子架子装配、ZX234JA-06.ASM为话机托架子装配。

    当结构树建好以后，就可以利用ExtCopyGoeom命令进行参考复制。在每一个功能模块下面分别创建一个Skeleton文件（注意：此 Skeleton属性不同于ZX234JA.PRT），内容即是在ZX234JA.PRT中定义的模块参考内容。图6、图7、图8所示是机柜的 Skeleton文件及其内容，已经可以没有子架相关的参考在里面。
5.4  详细设计阶段

    (1) 三维详细设计。详细设计一般都是在零件中完成，设计零件时可以直接参考本级或者上一级Skeleton文件，也可利用Copy Geometry的方法从上一级直接获得作为一个特征，也可参考本部件结构树下面的其他零件，但要注意的是不要互相参考，以免形成循环参考。从而展开零件的详细设计，在必要的时候可以创建装配特征，但要注意装配级别特征的显示水平。例如，图9中所有单板面板上下缺口可以通过一个装配级Cut即可完成。

    (2) 零部件属性定义。在三维实体完成设计后，还有一个重要的步骤就是对每一个部件、零件进行属性定义，包括代号、名称、材料、创建者、属于哪个产品等，这是作为一个完整Prt的其中一部分。在绘制二维图时系统会自动根据模板将部件、零件的属性显示在零件图、装配图中。

5.5  二维图绘制

    主要强调以下几点：所使用的模板一定要从服务器CommonSpace中调入，使所有的二维图保持基调一致，便于系统管理员管理和修改。

    基于本人原来使用三维软件的经验，像这类大型开发使用的软件不一定完全符合公司要求，也可能是我们感到的缺陷。要想完美，就需要二次开发。但我们在使用过程中最需要的就是想尽千方百计满足我们需求，这个方法搞不定再换个方法。因二维图中往往需要表达的因素最多，所以这种情况尤其突出。例如，整个视图的垂直、水平中心线怎样表达出？没有这个命令，我们可以在三维图中创建相应的中心线，虽然在三维图中没有用，但可以在二维图中来控制表达我们所需要的垂直




5.3  部件级别系统设计

    这一步其实就是项目并行工程的关键所在。针对于每一个部件可以安排相应的工程师来完成，每个工程师只需按照分配给自己的空间和参考来进行下一步的设计，不必担心其他项目工程师，因为有一个顶级ZX234JA.PRT在控制着装配。

    其实每一个部件就和一个大系统一样，由下一级部件和零件组成。为便于更好的参考，可以同样在每一级Skeleton文件进行详细的参考加入以及定义和输出。在继续改进每一级Skeleton时仍要记住，不要随便加入实体等带有质量性质的特征。当然这些新加入的参考都可以上升到顶级Skeleton文件 ZX234JA.PRT之中，再分别传递下来。不过这样做的结果就是ZX234JA.PRT文件越来越大，越来越复杂，不但容易出错，而且自己不容易辨认。例如，在下面子架的Skeleton文件中就加入了两个Datum PlaneTM_FRONTFACE和DTM_FAN。

不太懂

优点深奥了，大概明白了，谢谢

谢谢分享，辛苦辛苦。

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