产品创新数字化

电子设计自动化的方法

由本土著名市场研究机构权威发布，产品数字化创新技术包括一系列辅助制造企业进行产品创新的方法/标准、技术及软硬件产品，包括产品创新与仿真、制造、工艺和产品创新过程的管理、设计方法学、计算机辅助创新（CAI）、快速成型、逆向工程等，实现与客户和供应商的研发协作，帮助制造企业高效率地开发出先进、实用、高性能价格比的产品。经过数十年的发展，数字化产品创新技术已经逐渐走向成熟，为企业实现产品创新提供了强有力的支撑。

简介

除了理论工具以外，现代信息技术为产品创新提供了多种多样的技术手段，这些相关技术包含了一系列辅助制造企业进行产品创新的方法、标准、技术及软硬件产品，包括产品创建与仿真，标准、技术及软硬件产品，包括产品创建与仿真，制造、工艺和产品创新过程的管理、创新方法学、计算机辅助制造、工艺和产品创新过程的管理、计算机辅助创新（CAI）、快速成型、逆向工程等，实现与客户和供应商的快速成型、逆向工程等，实现与客户和供应商的研发协作，帮助制造企业高效率地开发出先进、实用、高性能研发协作，帮助制造企业高效率地开发出先进、实用、高性能价格比的产品。按照这些信息技术应用于产品创新的阶段和作用的不同，这些信息技术可以大致分成三大类：

产品设计与分析

(1)计算机辅助创新（CAI）：

计算机辅助创新CAI（Computer Aided Innovation）是新产品开发中的一项关键基础技术，它是以近年来在欧美国家迅速发展的创新问题解决理论（TRIZ）研究为基础，结合本体论（Ontology）、现代设计方法学、计算机软件技术等多领域科学知识，综合而成的创新技术。

(2)计算机辅助概念设计（CACD）：

概念设计包含了从产品的需求分析到进行详细设计之前的设计过程。它包含功能设计、原理设计、形状设计、布局设计和初步结构设计。一般意义上的概念设计是指产品在功能和原理基本确定的情况下，对产品外观造型进行设计的过程。计算机辅助概念设计（computer aided conceptual design，CACD）是CAD领域中的一个重要分支，它涉及到设计方法学、人机工程学、人工智能技术、CAD技术以及认知与思维科学等。

(3)计算机辅助设计（CAD）:

CAD（computer Aided Design，计算机辅助设计）：就是利用计算机帮助工程设计人员进行设计，主要应用于机械、电子、宇航、纺织等产品的总体设计、结构设计等环节。最早大CAD的含义是计算机辅助绘图，随着技术的不断发展，CAD含义发展为现在的计算机辅助设计。一个完善的CAD系统，应包括交互式图形程序库、工程数据库和应用数据库。对于产品或工程的设计，借助CAD技术，可以大大缩短设计的周期，提高设计效率。

(4)电子设计自动化（EDA）：

EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写,在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来。它是以计算机为工作平台,融合了应用电子技术,计算机技术,智能化技术最新成果而研制的电子CAD通用软件包。它提供了基于计算机和信息技术的电路系统设计方法，主要能辅助进行IC设计,电子电路设计以及PCB设计。

(5)计算机辅助软件工程（CASE）：

计算机辅助软件工程（Computer Aided Software Engineering）是支持软件开发生存期的集成化工具、技术和方法的总称。当前的产品设计中机电混合设计越来越多，智能产品越来越多。目前，产品中软件设备部分的管理目前还是一个薄弱环节，因此在智能产品的设计过程中，有必要引入CASE技术和工具，特别是包含有嵌入式设备的产品。

(6)计算机辅助工程（CAE）：

对于复杂的工程，人们都希望能在产品生产以前对设计方案进行精确的试验、分析和论证，这些工作需要借助计算机实现，就是计算机辅助工程，即CAE（Computer Aided Engineering）。CAE是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的一个综合过程，关键是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。

(7)快速成型（RP）：

快速成型（Rapid Prototyping）技术是80年代后期发展起来的，被认为是近年来制造技术领域的一次重大突破，其对制造业的影响可与数控技术的出现相媲美。RP系统综合了机械工程、CAD、数控技术，激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能试验，有效地缩短了产品的研发周期。

(8)逆向工程（RE）：

逆向工程（Reverse Engineering）是对产品设计过程的一种描述。逆向工程技术与传统的产品正向设计方法不同，它是根据已存在的产品或零件原型构造产品或零件的工程设计模型，在此基础上对已有产品进行剖析、理解和改进，是对已有设计的再设计。其主要任务是将原始物理模型转化为工程设计概念或产品数字化模型：一方面为提高工程设计、加工分析的质量和效率提供充足的信息，另一方面为充分利用CAD/CAE/CAM技术对已有的产品进行设计服务。

产品数字化制造

(1)计算机辅助制造（CAM）：

计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing）是通过把计算机与生产设备联系起来，实现用计算机系统进行生产的计划、管理、控制及操作的过程，是应用计算机进行制造信息处理的总称。目前CAM的概念已经狭义化了，一般仅指根据二维或三维模型进行数控编程的相关技术。

(2)数控技术（NC）：

数控技术，简称数控（Numerical Control）。它是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控（NC）机床。现代数控机床是机电一体化的典型产品,是新一代生产技术、计算机集成制造系统等的技术基础。

(3)计算机辅助工艺（CAPP）：

CAPP（Computer Aided Process Planning）是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。借助于CAPP系统，可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化等问题。

CAPP是将产品设计信息转换为各种加工制造、管理信息的关键环节，是企业信息化建设中联系设计和生产的纽带，同时也为企业的管理部门提供相关的数据，是企业信息交换的中间环节。

(4)制造流程管理（MPM）：

近年来，国际厂商逐渐在CAPP的基础上，结合三维造型基础逐渐发展出“制造流程管理”（Manufacturing Process Management，MPM）技术。MPM解决方案可以更准确地协同产品制造过程和资源信息，优化产品工艺，分析具有多种配置的复杂产品的加工和装配过程，进行生产过程仿真，计算公差，控制生产成本。同时实现与ERP系统的双向信息集成，并将数据传递给CAM系统。

产品过程管理

产品数据管理（PDM）：

PDM（Product Data Management）是一种帮助工程师和其他人员管理产品数据和产品研发过程的工具。PDM系统确保跟踪那些设计、制造所需的大量数据和信息，并由此支持和维护产品。从产品来看，PDM系统可帮助组织产品设计，完善产品结构修改，跟踪进展中的设计概念，及时方便地找出存档数据以及相关产品信息。从过程来看，PDM系统可协调组织整个产品生命周期内诸如设计审查、批准、变更、工作流优化以及产品发布等过程事件。

虽然PDM的功能越来越丰富，但文档管理、工作流和过程管理、产品配置管理和系统集成依旧是PDM的基本和核心功能。

文档管理：

数据与文档管理主要实现：分布式电子仓库、文档的版本、文档的统一分类编码、文档的属性搜索、文档的使用权限及安全保密、统一的产品数据主模型等。

工作流和过程管理：

工作流和过程管理主要是对产品开发过程和工程变更过程中所有事件和活动进行定义、执行跟踪和控制。通常由工作流模版定义工具、执行工作流的工作流机、工作流监控和管理工作等组成。

产品配置管理：

主要包括：建立产品结构树、EBOM/MBOM等BOM多视图生成和管理、动态分层浏览、产品配置管理等。

系统集成：

PDM系统本身是一个企业级应用集成平台，从集成的对象上需要考虑应用软件工具的集成、异构的PDM、以及其它平台（如ERP等）的集成。

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