NX知识驱动的自动化之路

作者：Al Dean    来源：UGS

欢迎访问e展厅 展厅 1 CAD/CAM软件展厅 CAD软件, CAD/CAM, CAM, 钣金CAD/CAM, CAI, ... 在最近的几个版本发布期间，UGS一直在NX组合里面默默地重新开发知识驱动的自动化工具。Al Dean现在告诉你该技术的最新情况。 在过去的十年中一直关注三维CAD、PLM及其它行业发展的人都会发现，很多软件供应商和用户都在检讨他们用于提高效率和生产力优化方法的技术。现在，我们正处在这样一个阶段，即纯粹几何造型技术正快速成熟，后面即将面临的挑战之一是对一个组织内部的知识宝藏进行知识化提取，将其转化为可以重复使用的电子格式予以保留，并且随着组织的继续发展而不断积累。 我们之所以要这样做，其部分原因是我们突然（或者没有那么突然）认识到，我们的劳动力正在快速老化，而这支劳动力拥有过去几十年所积累的丰富知识。这些劳动力最终将连同那些关键信息一起从地球上消失。另外，我们需要确保推向市场的新产品要比旧产品好。把创新作为获得竞争优势的力量源泉，意味着我们需要确保不再重复犯错并且充分利用从每次产品改进中获取的知识。因此，技术将如何为这一过程提供协助呢？ 在这方面，我们先来看看UGS 的NX 产品组合为我们提供的工具。利用NX，我们可以做前面描述的事情——我们称之为“知识驱动的创新”。 不过，在讨论“知识驱动的创新”之前，我们先花几分钟来看看已经在Unigraphics （现在称为“NX”）里面完成的背景工作，因为这些背景工作为我们提供了一整套新的功能。直到NX发布之前，Unigraphics 产品线有一系列可以实施的基于知识的工程方法 －Knowledge Fusion, Journaling (创建宏)以及编程（用C, C++以及 Grip）。 这些单独的语言存在的问题是，在NX里面，这些语言的“应用程序接口”（API）覆盖程度各不相同，因此UGS的开发团队必须保持每种语言的API库相互隔离。在NX3之后，UGS在其语言中增加了.Net 和Java。新的共用API层,这意味着，如果一个开发部门在其负责的语言（比如Java）中增加了一个API请求，则这个新的API请求可以在所有其它语言中快速启动，让UGS 开发团队保持并改进所有语言、所有API的功能覆盖。 现在的情况已经大大改进，NX的知识工具是建立在一个单一、共用API基础之上的，它可以直接跟NX产品组合的核心交流。有各种各样的方法可以用于创建并保持基于知识的流程和功能（不仅这些），这就表明不管你采用那种方法，你使用的技术都属于同一个基本层。为了证明这一点，UGS的NX 开发团队正是用同一套工具在内部开发NX软件本身。在本文中，我们将讨论用于把知识捕捉和重复利用合并到工作流程和组织的各种方法。要这样做，我们首先将其分为不同的目标用户组或复杂层次。 为工程师提供的工具 NX用户可以使用的基础级知识集成技术可以在两个领域找到：Journaling 以及DesignLogic。Journaling 这个术语已经在IT词典中出现了一段时间，对自己的用途描述的非常简洁——记录组成一个常用流程的一系列动作——或者用一个更常见的术语：宏。在NX3之前的日志工具以及在NX3之后的日志工具之间的差别在于，后者捕捉的信息更具有描述性，更标准化。在NX3之前，可以记录你与系统的所有互动（输入、击键和鼠标移动），因此需要重放这些互动才能执行任务。在NX3之后，这些工具与NX的核心功能之间的联系更加密切，比如我们前面讨论到的API级访问。记录日志仍然比较简单，但是你生成的代码与NX的集成度更高并且可以修改和调整。这就意味着，如果你想调整代码，你可以这样做，因为数据是以标准的VB代码输出的并且已经全面注释——从而使得整个过程的效率要高很多。 DesignLogic 的不同之处在于，知识捕捉过程的互动性要高很多，是在标准的NX用户工作流程里面通过标准的对话完成的。通过Journaling，你可以记录一系列的步骤，而DesignLogic 的互动性却要高出很多。当你在定义参数化模型时，你能够（几乎在任何一点）开始集成更为复杂的变量、计算和查表。比如，参数化建模的基础是在一个几何模型中连接尺寸，如果有DesignLogic，一个模型可以包含更为复杂的计算方法、公式、函数或引用参考。你不只是定义几何形状的特性，而是在集成关于功能、性能和规格的知识，定义一个零件或特征的功能的所有信息——该零件或特征真正驱动产品形状的形成——而不是纯粹的几何形状。 NX 提供了用于建立各种标准计算方法和公式的工具，这些工具可以与智能测量及标准几何形状尺寸相连接；除此之外，还有很多标准的UI用户接口内部工具，你可以利用这些在模型中创建具体功能，结果能达到要求的复杂度；如果你选择这样做，你可以定义你自己的规则或功能，将其用于整个组织。但是这些方法是供设计人员和工程师在特殊情况下使用的。不错，你可以利用Function Builder（功能建立器）来对标准计算方法进行处理，使之正式化，供组织内部其他人员重复使用；但是，这些仅仅是入门级的知识捕捉，只是在一定程度上的自动化——因此，怎样达到更深的深度呢？ 自动化工具 真正用于知识捕捉、重复使用以及过程自动化的工具可以在NX的三个不同方面找到。正如我们前面已经说过的，它们都引用同一 基础级API代码，但是这里使用的方法将有别于原先想获得的结果。概念是这样的，即在目前可用于协助驱动几何形状创建（基于功能）的工具之外，真正的“知识驱动自动化”工具将允许你把能够驱动产品开发的各种信息、输入和变量融合在一起，其范围很广，从模型的物理属性（几何形状、材料类型以及功能约束）、流程信息（比如如何分析、制造并测试产品）一直到更深奥但是同样关键的信息，比如成本——或者更简单的说，“把‘如何’及‘为什么’增加到设计‘什么’中去”。 UGS的解决方案为Knowledge Fusion。与其他软件供应商使用的基于脚本的流程相比，Knowledge Fusion 具有诸多优势。因为该系统与NX的内核代码密切连接在一起，所以你可以进行内核访问，这就意味着任何Knowledge Fusion 工具都会被直接集成到系统里面——而不是通过运行宏脚本。这为什么重要呢？ 答案是，如果运行宏脚本，你实际上为系统提供了一系列的命令来运行——从开始直到结束；而使用Knowledge Fusion，你嵌入的知识信息随时都存在于NX更新周期里面——从而大幅提升使用和实施效率。另外，它可以访问更广泛的NX功能，不管是引用参考分析和仿真，还是与由数据管理系统（比如Teamcenter）执行的活动相连接。在这方面，UGS树立了一个很好的榜样，因为验证分析系统的好几种新工具都是用相同的KF工具建造的。 新的Product Validation（产品验证）工具，比如Check-Mate和Quick Check，都使用它；另外，一些基于过程的向导，比如基于特征的加工以及“模具和优化向导”，也使用它。虽然做法各有千秋（在此不再赘述），但是其功能可能只有通过范例才能得到最好的演示。这些工具的基础级用途是智能化的“用户自定义特征”（UDF）。UDF在大多数三维CAD应用软件中都有用到。与Knowledge Fusion合并时，UDF的功能要大得多——不论是在对常见实践进行标准化方面，还是在对常见工作流程进行自动化方面，都是如此。（请参见图一和图二） 当然，特征只是一个方面。如何智能化驱动并创建更复杂的零件或装配呢？虽然可举的例子有很多，但是最好的莫过于用一个已经开发的向导来协助设计汽车底盘中的关键零件—— autosport wishbone“Y”字形连接件。这表明，你已经能够把各种规格、非几何数据以及输入集成到设计过程中。（见图三） Process Studio 流程向导工作室 在创建UDF、零件和装配时，可以把Knowledge Fusion 用于更深入的设计过程 这些过程超出了传统零件的设计范畴。通过利用 Process Studio （与NX3 一起推出），你可以把所有下游过程集成为一个整体，不仅可以定义一个产品的几何形状，而且还可以合并所有其它相关活动。Process Studio利用流程图样的方法，帮助你建立一个零件或装配必须经过的一系列步骤。最后形成向导工具。在处理几何形状时，你能够增加其它步骤，用于分析和仿真甚至加工，以确保你最后创建的产品符合你的所有要求——功能、性能以及可制造性。有趣的是，这样创建的过程还可以与Teamcenter实现全面互操作，因此可以用Teamcenter来对这些过程向导进行版本控制，就像对零件进行版本控制一样。你按照要求的步骤一步一步完成操作，而这些步骤会根据要求完全文件化，以便对其进行控制。 实施 现在，我们更全面地了解了如何把“知识驱动的自动化”集成到日常工作流程以及组织的最佳实践中，那么接下来我们将简要讨论一下创建和实施要求。在传统上，基于知识的工程被认为既耗时，又需要大量的咨询；随着更广泛的IT技术在工程师和设计人员中普及，变得更容易，随着知识捕捉方法变得越来越标准化，这种类型的工作可以真正成为工作流程中的一部分。 我记得，就在几年前，我要花几个小时的时间来写自定义脚本，然后从通风产品的一张AutoCAD 图纸提取中间平面顶点，将其转移到Moldflow 进行注塑模分析。但是，有了现在的系统，尤其是NX，情况大不一样。我们刚才讨论的塑料件安装孔部分，我们花了不到一天时间来开发。这听起来似乎很长，但是从把一个复杂特征的创建过程缩短到几秒钟的效果来看，再考虑到这种类型的组件中会有很多这样的特征，那么所节约的时间就显而易见了。 对于“Y”字形零件设计向导的创建，由于过程复杂，需要进行输入、计算并且确保符合FIA规则，所以花的时间要长一些——估计四到五天。这听起来似乎也很长，但是让我们来看看实施后的最终结果。该设计向导把一个复杂的设计过程从4个小时缩短到15分钟/零件。另外，因为基础工作已经做好了，不需要其它步骤就可以确保最终形状符合FIA规则的要求，而如果采用其它方法，要达到FIA规则的要求，每个零件还需要半天时间。 即使在基础级，用DesignLogic来把标准的以及自定义的工程计算方法集成到产品中，可以确保把智能知识嵌入到模型中，用零件或装配功能来定义几何图形，而不是用纯粹的几何关系来定义。通过创建标准的智能UDF，整个设计团队创建的特征和完整零件不仅可以在几何上符合公司（或国际标准）要求，而且还可以符合功能要求、规格要求或制造要求。 但是，只有当你利用最新的“知识驱动的创新”技术——Knowledge Fusion 和 Process Studio——你才开始认识到使非常复杂的过程自动化的潜能。事实上，UGS的现有客户中，很多都通过这样的方式来协助开发非常复杂的产品——从航空航天和汽车制造业到医疗移植设备以及消费品行业，都是如此。 万能的知识？ 有一个问题我们还没有探讨，那就是：这项技术适用于谁？答案非常广，但是可以归结到一些关键标准上。很显然，你会寻求如何消除重复过程和重复开发“类似而不同”的零件或组件的瓶颈。你可能得动态地建造和配置装配，或者按照订单建造和配置装配。你可能正想使一个迭代设计过程自动化。同样，如果你从最真实的意义上来看待这个问题，你应该是希望把外部的非CAD数据集成到产品开发过程中，从你的产品模型中获得的不只是纯粹的几何图形输出。当然，你需要能够使知识和规则电子化并将其捕捉，以便在下游过程中重复使用。 结论 UGS 不是 “基于知识的产品开发”技术的唯一提供商——其它提供商也在朝类似的目标努力拼搏——虽然在复杂性和柔性方面各不相同。目前的情况是，NX里面的KDA工具为用户提供了丰富的功能，这些功能建立在一个共用平台上，所以不仅比较容易采用，而且还容易在功能、能力以及复杂性方面进行升级。如果你的组织正在寻找现有乃至明天产品开发技术的真正未来，则利用“知识驱动的创新”的潜能，你将得到非常大的收获（在过程及方法的标准化、知识捕捉以及开发时间优化方面）。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (1/22/2007)