CAD设计管理系统的演变--4GD概念和优势

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第四代设计（4GD）允许NX和生命周期可视化用户在产品的设计周期内实时协作。 它特别适用于从事包含数百万个零件的大型产品的开发团队，例如造船和汽车行业的产品。 4GD允许用户检查和修改构成产品整体设计的各个部件，而无需锁定整个产品或主要部件。

                               
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4GD建立在前几代CAD设计管理系统的优势之上。看看CAD管理系统的发展过程吧:

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• Globs 单个的文件
  
  笔者感言​： 这种就是连主模型概念都没有的CAD文件，无论是制图，加工，仿真数据全部扔在一个文件中。
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第一代CAD管理系统将产品模型存储在单个文件中，有时称为globs。

文件的内容可以是零件模型，产品装配或产品装配的一部分。

这种方法效率很低，尤其是在对具有相同部件的多个副本的装配进行建模时。 glob文件可能非常大。 此外，您无法轻松地重复使用标准几何体或同时工作。

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2. Assembly 装配文件

笔者感言： 引入装配文件后，不同的组件可以组装到一起。互相复制引用非常有效，而且可以支持并行工作了。

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第二代CAD设计管理系统引入了单独的组装文件和组件，以将组件的各个组件存储在单独的文件中。程序集文件存储组件的位置，几何结构存储在组件文件中。 这更有效，因为组件可以在多个位置重复使用而不会复制几何体。 装配文件存储装配和子装配的产品结构。

此方法的局限性在于跟踪大型装配中的所有文件，尤其是在可能存在不同版本的产品时。 不同的设计人员可以同时处理同一个程序集中的不同组件，但只有一个设计人员可以一次编辑该程序集。

3. Configured Assembly 可配置的装配

笔者感言： 有了PDM数据管理系统后，就可以通过版本规则，有效性对装配进行管控，​通过一套既定流程来管理数据。

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第三代CAD设计管理使用产品生命周期管理（PLM）系统来访问和控制从需求到制造和维护的产品数据。

PLM系统管理多个产品变体并选择每个子组件的适当修订版。它通过产品生命周期跟踪每个文件，管理批准和更改，还控制多个站点中设计人员之间的文件共享。这种方法对于存储文件和管理产品的生命周期是有效的，但保留了产品组装结构的许多限制。由于组件的位置存储在组件文件中，因此设计人员必须检查包含所有已分配组件的最高级父组件以及组件本身。一次只能有一个人签出和修改程序集。这可能会产生流程瓶颈，具体取决于在设计流程开始时产品结构的组织程度。设计创建后，可能很难修改产品结构。对于极大或复杂的产品，这些限制变得更加严重。

4. 4GD 第四代设计
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笔者感言：西门子新提出的这个概念，它特别适用于从事包含数百万个零件的大型产品的开发团队，主要针对于汽车，轮船等大型产品，管理超级大的数据量，如何解决n多零件的加载效率，并行开发效率，快速锁定设计单元。4GD 淡化了装配的父子组件的概念，所有的对象都是通过设计元素design element去处理，大家都是平等的躺在一个容器中，通过灵活的组织分区、集合和相应的查询方式（譬如空间搜索），快速定位到要处理的元素上​。4GD允许用户检查和修改构成产品整体设计的各个部件，而无需锁定整个产品或主要部件。

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4GD使用灵活的基于组件的方法。 Teamcenter和NX紧密集成在一起，用于存储称为设计元素的独立管理对象。 设计元素包含单个NX零件或装配模型的位置和几何。 程序集数据以更灵活的分组组织，称为分区。

4GD消除了先前设计系统的局限性，使得能够在协作项目中设计非常大的产品。 设计师可以只查看他们需要的特定设计元素。 他们不需要检查整个子组件。 这可以保持文件大小的有效性并消除流程瓶颈。 您不必为了避免以后的性能问题而牺牲设计组织，而是可以定义适合您的工作实践的组织。

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与前几代设计管理系统相比，4GD具有以下几个优势：

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1. 灵活组织设计数据

随着设计的发展，协作设计内容可以动态变化。设计人员不仅限于在预定义的子装配中查看产品。

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2. 独立的生命周期

每个设计元素都有自己的生命周期。您不受传统装配的生命周期的限制。每个设计元素都有其修订版和状态。同样，CAD设计拥有其位置和几何形状。
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3. 多个分层视图

在传统的产品结构中，每个组件都放置在组件中。要查看组件，必须加载其父组件。使用4GD，设计元素可以出现在产品的多个分区和子集中。当设计人员查看可能包含相同设计元素的分区时，4GD仅显示唯一的设计元素。
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4. 非常大的数据集

因为没有结构的概念，所以可以有效地管理非常大的数据集。 Teamcenter比传统装配更快地加载协作设计。

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5. 最小的数据锁定

设计师只检查他们需要的设计元素。要重新定位设计元素，没有要检出和锁定的父程序集。
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6. 高效的工作集

设计人员可以使用相邻的设计元素，而无需检查包含所有设计元素的下一个最高父组件。

7. 并行工作能力

由于设计人员使用动态配方而不是刚性子装配来访问其工作集中的设计元素，因此可以更新工作集的上下文以包括由其他设计人员创建的新设计元素。例如，如果配方搜索空间内的所有设计元素，则重新应用配方将打开该空间内的所有新设计元素

笔者感言：

新的设计理念如同你带女朋友去餐馆宵夜一样，在众多的菜品中选择你想要的，整个菜单这个载体其实就是数据管理系统，在4GD中我们也可以称为collaborative design一个协同设计，对于高级餐馆，菜单还分多本，这个可以看作是partition，针对你的爱好，选择了菜单后，点菜就如同快速定位到设计元素上一样，冷菜，热菜，甜品，饮料时系统或者根据前期的经验已经定义好的分区，​这样你可以方便快速进行查找，这个分区我们可以称为subsets​。当你选完了所有你要的后，这个就有了workset 了。

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当然，实际上可能更要复杂些，把复杂的事情简单化，我认为就是协同的最基础元素了，​在底层开始的协同，才是真正能改变的协同。

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可以想象的到，随着大数据，AI，IOT的发展，以后的设计元素应该都是有码标价，每个都有自己的属性标记，浩浩零件库内，要找到​中意的你，估计也不是难事了！

注​：本文部分图片和语句来源于西门子4GD相关帮助文档
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