产品初步方案设计软件Pacelab-Suite

初步设计软件——PacelabSuite客户收益&功能描述初步设计软件——PacelabSuite客户收益&功能描述白皮书版本1.12007.11目录0摘要...............................................................................................................................................41初步设计的任务和意义................................................................................................................51.1什么是初步设计.................................................................................................................51.2初步设计对整个设计过程的意义.....................................................................................61.3初步设计中的挑战.............................................................................................................72.Pacelab定位于初步设计的核心需求...........................................................................................82.1快速的工程任务定义.........................................................................................................92.2灵活的修正或反向工程任务.............................................................................................92.3可扩展性和可测量性.........................................................................................................92.4透明度...............................................................................................................................102.5使用便捷，执行快速.......................................................................................................102.6发挥外部IT结构的最佳效能............................................................................................112.7支持多学科协同工作环境...............................................................................................113.功能如何推动工程成功..............................................................................................................133.1简介PacelabSuite的应用.................................................................................................133.2核心功能...........................................................................................................................143.2.1Pacelab知识建模方法............................................................................................143.2.2外部软件集成.......................................................................................................173.2.3解决方案系统.......................................................................................................183.2.4优化和权衡分析模块...........................................................................................234结论............................................................................................................................................255关于PACE....................................................................................................................................260摘要在初步设计阶段，应用先进工具和策略将给复杂工程项目带来极大的商业利益，主要表现在：降低费用、缩短上市时间和提高产品创新能力。在初始设计阶段，对各种备选方案进行详细比较和验证，并选择较合适的初始设计方案，将有效减低详细设计阶段的费用和工作量。初步设计不仅有其内在的复杂性，而且从“初步设计”的字眼上来看，早期的设计目标通常定义不够明确，存在变动。基于此，针对重要流程阶段的理想软件应该将自动机制和良好的灵活性、与用户间的互动、透明程度、团队合作结合起来。对于成功的初步设计，另一项要求就是要有一个整体多学科协同机制，因为在早期设计的概念验证时回避了学科间的协同作用。换而言之，最优的设计不是一系列最优部件的简单堆集，而是各学科的集成以构成一个最优的整体。这份白皮书是为了介绍PacelabSuite——一款流行的软件集成环境，尤其适用于初步多学科设计研究。Pacelab的核心是使用面向对象的数据模型和基于知识的操作方法以获取、规范化和运用工程知识。这样便造就了Pacelab一个独特的特点，即工程师可以灵活的创建和重新定义它们自己的设计任务。1初步设计的任务和意义复杂科技产品和系统的多学科初步设计是PacelabSuite非常适合的应用领域。在开始详细叙述Pacelab功能之前，先来花一些篇幅来说明初步设计在整个产品研发周期中的地位和它的特殊挑战。1.1什么是初步设计初步设计可以被定义为对一系列有前景的设计想法的探究和验证，这些设计想法源于给定的针对未来产品或系统的高端行业需求。其最重要的目标是进行产品设计、确定最佳解决方案，或者发现最有利的权衡折中。被开发的系统可以是一个物理产品（如一个机器或者交通工具）或者一个更抽象实体（如一个由许多部分构成的运输任务）。在被称作“系统的系统”的研究中，初步设计也起着重要作用，它可以把物理实体和抽象实体结合起来。紧接着初步设计阶段的通常是详细设计，在这里概念选择将得到进一步验证，并以文件形式得到表达。用以细节设计的软件环境通常是CAD和CAE工具。初步设计也常被看作PLM周期的一个不可或缺的部分。图1产品开发总周期中的初步设计驱动用户评估关键设计参数的商业目的或者效益的通常是整个设计的性能和成本效益。以飞机初步设计为例，品质因数常常以直接运营费用、运营范围、速度以及燃油消耗来进行表述。图2初步设计阶段的输入和结果1.2初步设计对整个设计过程的意义总的说来，当给出正确的研究范围并赋予相应的重视时，初步设计对产品研发过程的成功有着重大的积极影响。它同时也对最终的产品和系统所代表的创新水准有着重要影响。这是因为通过少许的高质量的设计选项可以使工程团队进入细节设计阶段。因为相对于其它，这些设计选项已经经过彻底的验证并通过基准案例的测试，它们不可能导致在细节设计阶段产生大量的修改和反复，更不用说在样机设计和生产阶段。随着产品研发周期的推进，相应费用呈指数形式增长。从这个角度来看，初步设计可以帮助避免风险，并提供有形的经济收益，例如缩减产品上市时间、提高工程资源的利用效率。图3随产品研发周期推进呈指数形式增长的工程费用1.3初步设计中的挑战尽管初步设计发生在产品设计周期的较早阶段，但是它必须满足：对最终的产品性能提供可信的估计；考虑产品选择的合理、可行范围，包括那些少有人用的选择；将产品或者系统看作一个集成的整体，而不是集中考虑某个单一的元件；考虑多个工程学科方面（如在技术、检验、环境、费用要求等）的已知方法和约束来保证技术可行性。在一个合理的时间、费用的框架下，上述一系列复杂的要求必须得到满足，另外还要注意当今产品日益缩短的生命周期和生产商面临的无处不在的成本压力。初步设计研究中的一个主要挑战就是考虑以下两个方面的结合，尤其是针对高端工程产品：相关参数、约束、计算方法和设计目标的绝对数目以及其复杂性。由于市场需求变动带来的相关参数、约束、计算方法和设计目标的高变动率。由此涉及的危险是什么？工程师们常常在控制时间和解决问题的工作流程时遇到问题。尤其是当数据和方法增长或改变时，数据结构可能发生变化并失去它的透明度。而将主要的变化考虑到工作流程中会搞乱一个复杂的系统，所以，在工程进展当中遇到这种问题时常会让工程师变得气馁。然而，如果这样的一个改变确实由市场需求导致的，那么由此引起的工程自由度的限制是不利于生产的。由复杂数据结构引起的另一个缺陷是：工程团队一直面临着忽视某些方面或学科而偏重另一些方面或学科的危险。一个典型的例子就是过度关注于几何学或者沉迷于以偏概全的方法，从而使工程师们不能将系统功能看作一个整体。如果工程项目能突破部门的界限，由于片面研究带来的危险将得到缓解。系统作为一个整体应该保持良好的平衡，这对于一个解决方案的实现至关重要。为了应对上面提到的挑战，初步设计研究需要一个强有力的软件环境。2.Pacelab定位于初步设计的核心需求PacelabSuite为调查研究和初步设计方案的对比分析提供了独特的方法。尤其是设计新产品研发的部门可以通过流水线过程和空前的工程知识效应获得很大的受益。Pacelab的主要优势是：基于对初步设计有重要影响的核心工业需求，Pacelab能提供一种集成的解决方案。总的来说，现有的工具过度关注于单一需求而忽视了其他需求。特别是为了确保某一方面的性能，灵活性和可用性常常被迫做出折中。与此相比，PacelabSuite的研发做出了严格定位，为初步设计中的各项核心商业需求提供良好的权衡