可视化技术简化工业产品设计

　　本文探讨了可视化技术简化工业产品设计的相关内容。

　　我们生活在一个快速读图的时代，图像取代文本、表格和数据，丰富的影像取代枯燥的解说。在厚厚的线装书与蔡志忠漫画《列国志》中，我们选择后者;在复杂的安装手册与生动的视频演示中，我们选择后者。生活如此，设计呢?

　　可视化技术 破解设计天书

　　如果说设计界有一种通用语言，确定无疑它就是基于CAD软件的设计图纸;然而出了设计部门，它就变成了天书。有时连制造等相关部门也不能完全读懂。设计师和工程师有时候会抱怨：飞轮、轴承、连接器、开关、阀门、螺栓、管线在工程图纸上就是各种抽象的符号，在利用二维的设计图纸沟通复杂的制造过程时，我们很难向制造车间人员把零件的外形描绘清楚。而在竞标时，设计团队也很难期待招标方代表通过几张二维图纸建立起对三维实体的想象，更不要说准确的形象了。

SONY VAIO的广告片

　　以其昏昏，使人昭昭，传统的二维设计图纸确实难逃其咎。多亏了工业领域的可视化设计技术，把抽象复杂的概念和数据，用具体、形象、一目了然的方式有组织、有条理的表达出来。无论是通过数字模型检验设计的可行性，还是按照可视化的图纸进行产品装配，或者是渲染惟妙惟肖的视觉效果，可视化技术让设计和制造部门顺畅的进行沟通。

图1 用Autodesk Inventor渲染的大型包装机械

　　不仅如此，大众也能从可视化技术中受益。比如，目前在许多新产品推广的网站上，用户都可以直观看到设计图纸，甚至可以定制化的选择色彩、材料与样式，在产品生产制造之前对设计评头论足，都是利用了可视化设计技术。

　　可视化技术破解了设计天书;设计语言不再只是少数人的特权。

　　设计验证 简单如“看图说话”

　　小时候的语文考试中有一道题目叫看图说话，要求根据图画写一则小作文。现在回想起来，还真觉得有点多此一举：当图画可以清晰地传递所有信息，任何文字的表达都是苍白而无力的。用图画表达设计的全部构思、细节，大概是所有设计师的梦想，但是设计师的工作从来不是简单画画图就万事大吉。

　　设计作品能不能被生产出来，除了要进行考虑周全的设计，还需要经过复杂的模拟与分析，验证这个设计是否在实际环境中可行，而不是空中阁楼或者“样子货”。这些分析需要基于大量的数学计算，其结果也是用各种表格、曲线图的形式呈现出来。数学家们喜欢这样的精确与严谨，但是对于拥有艺术家浪漫气质的设计师们来说，这些数据未免太枯燥了。有没有更好的方式呢?

图2 Autodesk Inventor生成的装配图的三维模型

　　如果所有数据都能够用图像展示?如果展示一根承重杆受力情况的不是曲线图而是采用不同颜色区分的三维模型?如果展现两只互相啮合的齿轮的加速度、转速关系的不是一张二维表，而是一段动画视频?其实，这些“如果”其实并不遥远。

　　在欧特克面向制造业的数字化样机(Digital Prototyping)解决方案中，所有分析与仿真的结果都可以在一个三维的数字模型中呈现出来。数字化样机(Digital Prototyping)解决方案的基础Autodesk Inventor软件能够自动创建塑料零件、钢结构、旋转机构、管线、电缆和线束等智能部件的几何模型;Autodesk Inventor Studio则提供了一流的渲染、插图和动画工具，可以用来制作高品质、照片级及具有真实感的渲染效果图和动画。

　　而用于塑料注塑成型分析的Autodesk Moldflow中自带了一款叫Autodesk Moldflow Communicator的软件，可以把分析结果用三维模型、以量化的方式展示出来;这款软件还提供了一种解释分析结果的方式，相当于“看图说话”的标准答案，这样不同的设计人员分享这些结果就变得更加容易。

图3 Autodesk Inventor的装配设计功能

　　产品装配 如同拼装简式家具

　　买IKEA家具的人大概都很享受拼装家具的乐趣。在制造业有个十分类似的概念叫“装配”，是指将零件按规定的技术要求组装起来，并体现各零件与部件间的装配关系和工作原理。

　　不过制造企业生产车间的工作可远比组装简式家具来得复杂：用于产品装配的设计图纸通常不是图文并貌的傻瓜手册，而是一张张看起来十分复杂而枯燥的总装图和部装图。

　　设计师和工程师在进行装配设计时特别要避免装配工人的读图错误，并最终导致生产出来的产品与设计初衷背道而驰。在装配过程中，即便是经验丰富的老师傅也不敢掉以轻心，因为哪怕只是一个小小的零件安错了位置，机器都可能无法正常工作而造成废品。

　　好在今天的设计师们有了可视化技术这个好帮手，再复杂的设计图纸也都被各种形象的图形表达得一清二楚;装配工人也不再担心看不明白那些抽象的符号，因为所有零件都能找到相对应的三维数字模型，按图索骥，就可以完成装配。

图4 Autodesk Moldflow Communicator的截图

　　在装配这个环节中，Autodesk Inventor将设计加速器(一个简化装配设计过程的工具)与易用的装配工具相结合，可以帮助用户确保装配设计中的每一个零部件都正确安装;设计师只需专心设计所需的零部件，而Autodesk Inventor的强大工具可有效控制和管理相关设计数据。Autodesk Inventor还提供了设计医生的功能，使用设计医生，设计师可以发现并改正三维模型中的错误，识别潜在的设计和装配问题，并给出修正建议。

　　效果呈现 随心所欲

　　设计的渲染，是将一个产品设计用更接近普通人的视角，真实的表现出来的步骤。因为人们总是本能的凭借第一印象或者外表判断一个产品的优劣，因此设计渲染是产品设计过程中必不可少的环节。但这项工作在以往却非常耗时费力：任何设计的修改都需要进行重新渲染，这曾经是设计师的梦魇。

　　今天，以欧特克旗下的Autodesk Showcase为代表的工业可视化软件支持实时渲染，无需等待，设计师就可以随心所欲的改变设计的颜色、材料、纹理、自然景观、光线强弱、阴影效果。以汽车内饰的设计为例：原来在设计评审时一次只能展示某一种色彩、面料的搭配，其他方案只能采用图纸打印的方式呈现。但是现在，设计师可以通过使用Autodesk Showcase软件，向评审组展示不同材质、色彩、纹理、照明的选择，并且可以进行实时更改，及时得到评审组的反馈意见。