对于数字原型来说，软件是必不可少的。我们可以用数码的形式完成对零部件的设计、模拟、测试以及装饰，从而确保设计的经济性，防止零部件作废或重新设计，同时优化制造所需的时间。为了适应3D 累计制造工艺，需要对这样的CAD模型技术加以特别改造，使其易于使用。当然，这需要建立在设计信息数据库的基础之上。
下面是几个例子，充分体现了软件是如何应对工业设计和制造挑战的，也清楚地展现了现今的软件和设计师的巨大潜力。
小型自行车公司成功的秘诀
Marin自行车公司是一家小型自行车公司，主攻超级山地车的工程设计，享誉全球二十多年。公司产品经理Jason Faircloth解释了他们是如何赶上、超过规模较大的竞争对手并保持领先地位的秘诀——一批掌握全行业顶级数字工具的设计师。
“我们需要面对的最大难题之一就是公司的规模。小型的公司，资源和人力相当有限，”Jason Faircloth说：“所以需要把每个员工身上的投入最大化。当我们开始从2D向3D转变时，这些软件能帮助我们轻松快速地应对复杂的3D形状、简单的管状以及复杂的悬架设计，因为这些地方都要确保空隙和误差的位置和大小在控制范围之内。”
在使用这些软件前，如果不耗费大量的资金和时间打造实物原型，设计师就无法找到可能出现问题的地方，也没法看出细节的变化，比如找出负载传导并通过车架的地方。
构建数字原型有利于设计师模拟自行车实际使用时会遇到的情况，观察各个零部件在工作过程中的状态，了解悬浮设计的可行性。
设计师构建的模型内含有车架的所有部件。随后，设计师就可以将数字模型解构，打造包含所有相关尺寸和公差的2D工程图纸。如果采用其他方法，比如手工绘制所有的2D图纸，可能需耗费制图团队数日或数周。
“通过软件打造数字原型，可以将开发周期从原来的18个月左右降至9个月，”Jason Faircloth解释说。不会额外增加研发费用，也不用另外雇人。“这些软件立了大功”，设计师们用Inventor软件构建了模型，还将车架的所有部件置于其中。
定制化的汽车设计
Glaze工具工程公司，是一家为汽车、家电、建筑、以及电子工业的客户定制生产设备的供应商，在品质和细节上信誉卓著。利用数码3D设计软件，该公司将总体成本降低了66%，产品生产时间降低了75%，实现了将高品质的设计作品更快推向市场的目标。
很多时候，Glaze要做的产品仅此一件，所以第一次制造就得成功。公司设计了众多机械设备，其中有一台冲床整平送料机，是为一家大型汽车供应商定制的。客户希望优化窗户密封条的组装时间。
所以Glaze公司先做了概念设计，然后用Inventor软件完成了模型设计。“做一个100英尺的设计时，如果某一处少了一英寸，可能最终传输臂会短15英寸，”Glaze公司的制造工程师Michael Forkert说：“有了软件，我们就能在不耗费宝贵时间和材料制造实体模型的情况下，看到、模拟设计稿的效果。”
“软件已经设定了文件扩展名和制图标准，据此，我调整了工作岗位设置和文件系统，以方便整个公司各部门同事的合作，”Forkert说道。首先创建材料清单，然后将数据导出到其他类型的文件里，元件序号不会出错。这不仅可以让采购部门精确了解到所需购买的物件，还有助于公司采用标准的岗位号来追踪整个过程的人工成本，从最初的概念到最终的成品。
由于采用了数码原型软件，Glaze公司设计和制造冲床整平送料机的成本只有常规开发成本的三分之一，还将客户生产车窗密封条的时间降低了75%。Forkert解释说，原先的机器需要手工将四条预先切好的橡胶送入。机器会给边角处定型，然后操作工将余料拿掉。剩下的几个角落也照此法操作，每个班次可生产约250套。然后用Glaze公司开发的新系统自动切割橡胶条送入整平送料机。而这个软件将操作工的工作步骤降低了超过三分之二，所以每个班次现在可轻松生产1000套。
电动自行车极简主义
“电动自行车的能耗低于1000瓦特，并且有自行车专用通道可用。”Pi Mobility公司的首席执行官Marcus Hays最初接触到这种“混搭”产品时，绝大多数模型都是从国外进口的，尤其是中国。这种自行车的生产一般用到注塑成型技术，涉及到多种热塑塑料。塑料零部件总是容易令人心生疑虑，担心会出现难看的退色或者危险的裂缝——一旦出现这样的情况，自行车常会被直接扔掉。“作为电动自行车的倡导者，我觉得这些问题必须解决，”Hays说。
为了高效生产出更可靠、更环保的电动自行车，Pi Mobility公司果断采用了极简主义原则。工作人员开始采用可以很快体现出设计变动的Autodesk软件。与传统电动自行车相比，采用新设计产品耗费的人力更少。
由于避开了劳动密集型运作模式，Pi Mobility公司可以在美国生产产品，同时还能赢利。“不管在哪里，只要有一定数量的用户，我们就可以在当地生产，并且有利可图，”Hays说道，“对于像我们这样的小公司，这意味着更好的质控和产量。”
“我们只需大约30秒就能加工一个管子。由于采用了软件，一旦设计出现变动，就能很快体现出来。我们的生产方式不仅意味着非常有竞争力的价格，并且需要的劳动力数量也较少。由于实现了本地生产，避免了产品运输过程中的碳排放，因此更加环保，” Hays表示。
“我们用Autodesk 公司推出的用于数字原型制作的软件，设计团队仅用三周就制作出一个三维数字原型，并证明了只要把管子直径增加半英寸就可以立刻节省33.5万美元。如果未来几年都推广这个成果的话，省的钱很快就会达到七位数，而Pi Mobility公司则可以提前一年实现赢利，” Hays说。
成吨的修改工作不见了
Adept Airmotive公司从概念设计到最终的生产都采用了Autodesk公司的数字原型软件，提高了加工效率，将高昂的下游工序变更费用最小化，还提高了创新效果。现在，公司可以开发出比类似机器轻60公斤的原型机器。过去数小时才能完成的工作，几分钟就能搞定。还通过在商业生产零部件之前换模和制作较少的实物原型降低了成本。
“我们可以在项目非常初期的阶段就让客户参与决策过程，让客户感受到项目的成果，各中诀窍就是数字原型。过去，小小的改动可能就意味着成吨的修改工作，但现在轻而易举就可做到，”Adept Airmotive公司的设计师Raymond Bakker说。
“公司对数字原型非常有信心，因为软件可以帮助我们避免制作实物原型的麻烦。如果下游工序不需要实物模型，我们就会直接从数字原型来进行生产，”Raymond Bakker补充说：“一旦我们有了草图，设定了3D模型尺寸，就能看到设计效果。随后我们可以进行微调，做交互检查和精细化工作，整个过程又快又直观。这个软件适用性很强。”
由于有了数字原型软件，Adept公司实现了同时进行模具和部件设计的目标。数字原型软件，打破了从概念设计到模具开发和生产这整个过程中可能出现的重重壁垒，使Adept公司加快了创新速度，降低了生产成本。“我们在部件初期设计时就考虑了模具问题，”Bakker说：“我们不需要大面积修改下游部件来确保模具的可操作性，也不需要将模具设计外包出去，所以显著减少了成本。”
有了数字原型软件，公司的设计师和工程师们可以在设计早期阶段提前考虑模具问题，考虑工程层面的限制和要求。
过去做某些工作（比如改变一个零部件深处的几何形状），可能需要数小时的时间，现在只要一眨眼就完成了，不到两年的时间，Adept公司一个三人组成的核心团队就设计出了一个可马上进行模具开发的发动机了，这在过去是想都不敢想的。
8/22/2013
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