智能研发的八大支撑要素

    在这种状态下，产品的标准化、模块化设计就显得尤为重要，模块化就是为满足不同需要，以标准化为基础，通过分解、集合手段，把复杂系统分解为相互独立的具有特定功能的标准化模块，再通过标准的接口把各独立的模块联结为一个完整系统的过程。

    企业如果没有做产品的标准化、模块化方面的工作，缺乏了基于用户需求的定制开发能力，就无法形成系列化的产品开发来满足客户对产品的多样化需求以及产品自身生态体系的建设，智能研发也就无从谈起。

    MBD/MBE  设计信息与生产信息高度集成

    MBD（基于模型的定义）可以将制造信息和设计信息（三维尺寸标注及各种制造信息和产品结构信息）共同定义到产品的三维数字化模型中， MBD不仅描述设计几何信息而且定义了三维产品制造信息和非几何的管理信息（产品结构、PMI、BOM等)，使设计/制造厂之间的信息交换可不完全依赖信息系统的集成而保持有效的连接。MBD打破了设计制造的壁垒，使设计、制造特征能够方便地被计算机和工程人员解读，有效地解决了设计/制造一体化的问题。

图3 基于模型定义MBD（图片来源：PTC）

    在将MBD模型作为统一的“工程语言”后，就可以进一步推进MBE（基于模型的企业）的应用，使设计模型中包含的数据信息能在工艺、制造环节有效传递，只有这样才能够使生产制造包括后续的过程实现高度的自动化，使设计信息与生产信息完成高度集成，保障数字样机和物理样机中间各个环节的通路。

    融合增材制造与拓扑优化技术的创新设计

    区别于传统的经验式设计模式，经过拓扑优化的产品模型是在给定载荷、工况等约束条件下，满足性能要求的最优拓扑模型，而且具备轻量化的特点，是一种新型的设计方法。然而，拓扑优化技术只有在不考虑制造工艺约束时才具有更好的效果。因此，尽管工程师们通过拓扑优化方法设计出了结构独特、高性能的产品模型，但往往因为可制造性问题而舍弃掉产品在轻量化、高性能上的优势。

图4 空中客车集团的3D打印摩托车Light Rider

    但随着增材制造技术的出现并逐步走向成熟应用，能够很好的解决了这一大难题。增材制造技术可以帮助企业按照最理想的结构形式来设计产品，使得产品 “功能性优先”变为可能。因此，增材制造让拓扑优化技术的价值得以完全的发挥。

    可见，这种将拓扑优化与增材制造技术融合的方法也是智能研发中的一个重要实现途径之一，即通过拓扑优化来确定和去除那些不影响零件刚性部位的材料，并在满足功能和性能要求的基础上实现轻量化的创新设计，再利用增材制造技术将这些传统制造工艺无法实现的复杂结构制造出来，从而实现整个创新过程，并简化了设计制造整个流程，可以说对传统制造业而言是个颠覆性的转变。

    应用虚拟现实及增强现实技术的设计评审

    虚拟现实和增强现实技术是衔接虚拟产品和真实产品实物之间的桥梁，通过应用虚拟现实和增强现实技术，在产品的初创阶段就能够对产品的设计方案和产品的相关属性信息进行直观的展示和体验，使整个设计评审过程更便捷和有效，同时能够更直观的发现设计过程中存在的问题。另外，在虚拟现实环境下，还能够进行逼真的产品虚拟使用和维修培训，以及为用户提供沉浸式体验，帮助用户提前感受企业智能产品的独特魅力。

图5 虚拟现实应用于汽车设计