本文介绍了产品设计中的行为建模技术相关内容。

行为建模技术是这样一种技术:它在设计产品时,综合考虑产品所要求的功能行为、设计背景和几何图形。它采用知识捕捉和迭代求解的智能化方法,使工程师可以面对不断变化的要求,追求高度创新的、能满足行为和完善性要求的设计。

行为建模技术的强大功能体现在三个方面:智能模型、目标驱动式设计工具和一个开放式可扩展环境。

1.智能模型 能捕捉设计和过程信息以及定义一件产品所需要的各种工程规范。它是一些智能设计,提供了一组远远超过传统核心几何特征范围的自适应过程特征。这些特征有两个不同的类型,一个是应用特征,它封装了产品和过程信息;另一个是行为特征,它包括工程和功能规范。自适应过程特征提供了大量信息,进一步详细确定了设计意图和性能,是产品模型的一个完整部分,它们使得智能模型具有高度灵活性,从而对环境的变化反应迅速。

2.目标驱动式设计 能优化每件产品的设计,以满足使用自适应过程特征从智能模型中捕捉的多个目标和不断变化的市场需求。同时,它还能解决相互冲突的目标问题,采用传统方法不可能完成这一工作。由于规范是智能模型特征中固有的,所以模型一旦被修改,工程师就能快速和简单地重新生成和重新校验是否符合规范,也即用规范来实际地驱动设计。由于目标驱动式设计能自动满足工程规范,所以工程师能集中精力设计更高性能、更多功能的产品。在保证解决方案能满足基本设计目标的前提下,工程师能够自由发挥创造力和技能,改进设计。

3.开放式可扩展环境 一种开放式可扩展环境是行为建模技术的第三大支柱,它提供无缝工程设计工程,能保证产品不会丢失设计意图。它避免了繁琐。为了尽可能发挥行为建模方法的优势,在允许工程师充分利用企业现有外部系统、应用程序、信息和过程的地方,要部署这项技术。这些外部资源对满足设计目标的过程很有帮助,并能返回结果,这样他们就能成为最终设计的一部分。一个开放式可扩展环境通过在整个独特的工程中提供连贯性,从而增强设计的灵活性,并能生成更可靠的设计。

行为建模技术是设计软件变化发展的一个新阶段

通过给模型增加行为智能,软件可以大大缩短设计时间

在过去的二十年间,设计工程师从他们所依赖的工具的巨大改进中受益匪浅。二十世纪八十年代,出现了2D CAD系统,并很快被人们接受。随后,又出现了3D CAD线框系统,基本上取代了2D CAD系统,再后来,实体建模又基本上取代了3D CAD线框系统。

虽然,勿庸置疑,在机械设计中这些产品都非常先进,但是它们并没有对设计过程的本质做过任何改进。无论设计是在绘图桌上,还是在计算机显示屏上实现的,其过程本质上都是把工程师的想法描绘出来。

但时至今曰,制造商还是设法通过首先把与其它产品不同的创新产品推向市场,来击败其竞争对手,这样他们对设计人员的需求就会不断提高。另外,客户要求厂家能够专门针对其独特需求,来定制产品设计,因此要求设计具有很大的灵活性,并且能够接受多次修改。显而易见,设计师需要一些可以把他们的设计水平提高到一个新的层次的工具,从而改进过程本身。

PTC自二十世纪九十年代起就一直是机械设计和工程方面的佼佼者,它发明了Pro/ENGINEER套件中的行为建模这一突破性技术。行为建模技术不仅仅是表达工程师设计概念的绘图板,而且还能让系统根据从设计师和工程师那里收集的信息以及他们为特殊设计所确定的目标,来自动建立设计。

因为可以根据所有基本行为数据来确定模型,所以工程师可以从完成理想性能设计所必需的、重复的、时间密集型工作中解脱出来。这样,他们就能够把更多的注意力集中在难题上,从而更好地发挥他们的创造才能。

例如,Loral空间系统公司最近必须确定:当仪表板延伸时,新的人造卫星的重心到推力矢量的距离是如何变化的。距离的变化可以确定推力大小的变化规律。以前,要花四周的时间来确定问题,花80多个小时的时间来解决问题。Loral公司推进器集团经理Scott Hersberg说。但是,使用行为建模技术,Loral公司只用30分钟就可以确立问题,仅仅5分钟就可以计算出结果。

同样,Nismo - 曰产汽车的机械臂 - 希望能不违反最小弯管半径的限制,就可以制造出三个长度相等的单独的管道。它的设计工程师使用行为建模技术的优化功能,来寻找满足这一需求的几何体。以前,工程师要花一整天时间才能手工把几何体弄弯,并要辛辛苦苦地分析结果。现在,通过使用行为建模技术,来自动解决这一问题,Nismo只需6分钟就可以得到答案。

因为应用软件可以获取与解决这一特殊问题相关的信息,所以这些特殊问题的解决,反过来会使行为建模技术发挥更大的作用。其它设计人员以后在解决这些问题时可以利用这些知识。

这些实例结果,可以使您很容易地明白,行为建模技术为什么最近获得了图形世界创新奖、为什么获得了专利、以及为什么被命名为工业周刊年度科技(IndustryWeeks Technology of the Year)。

行为建模包括:

定义行为特征。这些特征可以用于推动设计本身的进展。例如,捕获想得到的重量或体积的行为特征,可以用于设计剪草机油箱的大小。或者,可以在一个用于设计表面曲率的行为特征中,测量和获取表面的反射角。另外,也可以对能够方便地获取这些复杂或定制的尺寸的行为特征进行分组,并将它们保存在库中,以供设计小组成员再用或访问。

评估模型的可行性、灵敏性或优化程度,并理解更改设计目标所带来的效果。行为建模技术能让工程师通过设计研究来评估设计的行为,设计研究可以提供对更改如何影响模型的深入了解。另外,它还可以确定想要进行的更改是否可行。通过实时设计更新和易读的图形结果. 其中包括图表和彩色框图. 可以传递这一数据。另外,工程师还可以研究通过交互式拖曳和用户定义的运动来制作部件动画的动态效果。而且,获取离散测量的行为特征可以用于优化设计。这样建立的设计更多地考虑了环境因素。

设计研究。设计模型一旦建立,行为建模技术就根据那些模型的特定目标和标准来改进设计。换句话说,行为建模技术可以自动完成工程师不得不用手工进行的所有的设计反复。例如,为了获得最佳的引擎性能,工程师可以把入口管道的恒定流量指定为一个目标,行为建模技术将根据这一目标,自动建立一组研究设计空间的设计。

显而易见,对设计工程师的要求将来只会不断提高。为了处于领先地位,他们需要不断改进的先进工具。行为建模技术是PTC致力于这些功能改进的一个卓越范例。