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3d機械設計也開始結合人工智慧

2017/11/14 上午 09:44:19   觀看次數:14

達梭系統(Dassault Systems)旗下3D CAD設計軟體公司SolidWorks日前在臺推出新版SolidWorks 2018設計軟體時,SolidWorks執行長Gian Paolo Bassi也來臺揭露了未來SolidWorks的3D機械設計的重要發展方向,也要開始結合AI與深度學習,可以針對產品設計自動提供設計輔助、產品模擬優化,甚至是打通設計到製造,實現高度自動化的設計應用,來減少人工操作,可以用來實現工業智慧設計。PDM

Solidworks未來設計發展開始朝向自動化設計

Gian Paolo Bassi表示,產品設計的本質正在改變,過去由設計工程師自行繪製設計3D模型的作法,已經無法應付未來設計的創新要求,他表示,未來的3D機械設計軟體,不只是要提供繪圖設計工具,更要能夠主動提供設計建議,讓工程師有更充裕的時間,可以用於構思產品功能,而不是耗費時間設計產品的輪廓外型,改由設計軟體自動針對3D造型提供優化建議。

為此,Gian Paolo Bassi表示,SolidWorks未來的設計發展方向,將以自動化為中心,來提供不同用途的自動設計功能,盡可能來減少人工操作,他表示,未來自動化設計有3個重要發展方向,並可依據自動化程度高低分成:輔助(Assistive)、擴增(Augmented),以及高度自動化(Autonomous)。PDM

以自動輔助設計來說,Gian Paolo Bassi表示,在設計功能上,主要是提供設計的輔助操作,可以運用在相較簡單,或是反覆性的設計作業,來減少重覆性的人為操作,例如,通過電腦輔助,來完成數個相同零件裝配設計的配置,或是自動產出工程設計圖及操作檔等資訊。

而在擴增設計方面,則是可以運用在模擬設計驗證時,自動提供產品設計優化的建議,讓工程師設計產品造型時,可以有更多的設計選擇,找出未知的創意點子,像是在新版SolidWorks 2018設計軟體中新增的拓樸優化功能(Topology Optimization),就可以提供此功能,只要給出一些設計條件,如零件輕量化、形狀強度等,電腦設計軟體會自動幫你計算出符合設計師構想或目標的幾何形狀,自動將產品設計進行優化。

最後在高度自動化部分,對於自動化操作則有更高的要求,Gian Paolo Bassi也以新版增加的SolidWorks CAM來說明,他表示,這次新加入的CAM功能,可以依據工程師提供的3D模型幾何形狀的資料,以及製造生產資料,並通過電腦模擬及演算法分析計算,給出這個零件該如何來加工的建議,來進行製造加工,他表示,透過這種自動產出的加工策略,可以有效縮短以往人工繪製的作業時間,從原來的數小時到數天,縮短到幾分鐘就能完成,「這也是製造業邁向工業4.0的基礎。」他說。

Gian Paolo Bassi表示,這3種未來嶄新的自動設計方式,背後也都採用了深度學習技術,依據不同的設計用途來建立分析預測演算模型,例如Assistive主要透過模式辨別(Pattern Recognition)方式,能依據設計者行為操作的分析來提供輔助設計,而Augmented及Autonomous這兩個自動設計功能則是在模擬分析及驗證上,加入更多預測性演算計算,可以提供工程師更為具體的設計建議和加工策略。

除了設計本質在改變外,在操作介面也開始有了不同的變化。例如,近來也開始有越來越多3D設計應用開始結合AR和VR來使用,Gian Paolo Bassi表示,目前SolidWorks的3D CAD設計軟體已經能夠支援絕大多數的VR或AR裝置來使用,可以將畫出後的3D設計模型,利用AR或VR裝置來呈現,例如可用於設計檢視或是員工培訓上。PDM

雖然Gian Paolo Bassi十分看好VR或AR技術發展,不過他也坦言,不論是VR或AR技術現在都還不夠成熟,可以實際運用在3D機械設計。他解釋,原因在於目前AR或VR裝置在互動設計及操作反應上,還無法滿足完成3D機械動作設計時所需的高精準度要求,且在3D圖型呈現上,也無法提供更高品質的解析度影像,如4K高畫質等,以便設計工程師用來放大觀看整體設計細節,另外在裝置的重量上也過於笨重,且使用上大部分仍需與電腦相連才可使用。

Gian Paolo Bassi也表示,目前VR或AR技術仍在快速發展當中,他預期,或許再過5年之後,等到VR與AR技術成熟,屆時,VR與AR裝置很可能將成為設計師未來設計3D模型通用的標準配備,以取代現有的滑鼠和電腦螢幕操作方式。

以3D機械繪圖軟體起家的SolidWorks近日在臺推出最新一款的SolidWorks 2018設計軟體產品,首次新增加兩大重要功能,分別是能結合深度學習演算法,來給予設計者最佳設計建議的拓樸優化功能(Topology Optimization),以及能直接取得3D模型內含的加工資料,自動進行加工製造的Solidworks CAM。

有別於前一版本釋出的SolidWorks 設計軟體,在設計模擬時,只提供基本的產品設計建議及成本預測,新版SolidWorks 2018推出時,則是首次新增加了Topology Optimization設計優化功能,可以依據設計工程師事先畫出的粗略形狀來進行設計優化,工程師只須設定該模型需要的重量、強度、定義製造控制(如對稱、厚度)及可允許變動的區域等資訊,就能夠由設計軟體利用深度學習演算法計算,產生建議的3D幾何造型,工程師再依據建議的模型來進行詳細零件設計,可以更容易用來創新產品設計。

不同於以往SolidWorks的特色多強調CAD設計,這次SolidWorks也跨足了CAM領域,在新版本中整合了SolidWorks CAM這個重要功能,最大的特色是可以直接從3D模型提取製造資訊,來進行後續加工的動作,透過SolidWorks的CAM搭配現有的MBD模型定義檔,可以直接讀取3D模型上的製造資訊,並依據精度公差、切削深度、表面粗糙度等加工要求,自動將最佳的加工策略,應用在零件加工,以符合3D模型設計的要求。

SolidWorks亞太區資深技術總監陳超祥表示,這項新功能也被SolidWorks視為是製造業邁向工業4.0的基礎,「打通整個設計到製造的核心,加速將現代工廠升級成為智慧工廠。」

除了提供產品優化設計及加入CAM功能外,新版也強化MBD功能,可以在3D模型內加入更多製造加工相關資訊,並也能夠將PMI產品製造資訊在更多其他CAD軟體上來使用,包括PTC Creo、Siemens NX、Catia V5及STEP 242等。另外,為了更易於管理從設計到製造流程產生的數據,也增加了一個全新Solidworks Manage管理系統,能用於專案管理、BOM表管理,及設計流程管理等,並可搭配現有Solidworks PDM產品資料管理系統。

資料來源:iThome