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工业软件——分清楚CAD/CAE/CAM,区分开PLM/PDM这些研发设计软件

发表时间:2022-08-08 浏览次数:136

研发设计类软件作为工业软件五大分类之一,主要应用于电子计算机及其外围设备,协助工程技术人员完成产品设计和制造,提升产品开发效率、降低开发成本、缩短开发周期、提高产品质量。

一、产品设计

产品设计(CAX)用于针对产品生命周期中的设计环节进行处理的软件,包括CAD、CAE、CAM等,是数字化研发创新的主要工具。

1、设计绘图(CAD)

CAD(Computer Aided design:计算机辅助设计)是基于计算机技术对产品进行设计的软件系统,利用计算机软件制作并模拟实物设计,展现新开发产品的外型、结构、色彩、质感等。CAD包含2D和3D两大门类。

应用领域:CAD主要应用于机械、电子、航空航天、化工、建筑、船舶、轻工等领域,不同细分领域拥有专业化的产品。(如:建筑行业2D设计主要使用AutoCAD,机械设备3D设计主要使用Solidworks)。


目前主流的CAD软件有PROE(creo)、solidworks、UG、CATIA、AutoCAD等。

PRO-E(creo):常应用于家电、数码、电子类产品的设计,是设计工程师、产品结构设计师、开发工程师等最常用的三维设计软件;

solidworks:常应用于机械行业,是机械设计师最常用的设计软件;

UG:常应用于模具行业,是模具设计师最常用的模具设计软件,汽车行业也有一小部分人使用;

CATIA:主要用于汽车、航空等行业;

AutoCAD:主要用于绘制二维图或标注尺寸等二维操作,各行各业都有使用。

2、仿真测试(CAE)

CAE(Computer Aided Engineering:计算机辅助工程)是基于计算机技术对产品做有限元分析的软件,主要用于模拟分析、验证和改善设计。


实验对时间、人力、财力的消耗催生了对软件仿真的相关需求。

CAE通过仿真技术去模拟真实物理实验,通过反馈的数据对原设计或模型进行反复修正,以达到最佳效果。CAE所带来的核心变革是在产品生命周期的各个阶段持续利用仿真技术对原有的实验性测试进行替代。具体表现在:

●早期概念阶段:设计人员可以利用CAE仿真技术测试初始概念并寻求初始参数的最佳解,从而获得可靠的初步设计方案;

●产品建模阶段:设计人员可以通过CAE仿真技术对模型形态及效果进行观测,从而对模型进行不断改进;

●产品制造阶段:以3D打印为代表的增材制造与CAE仿真技术的结合将有助于确保成品拥有最佳形状,同时确保精确度、低成本以及随着时间推移而具有一致性;

●产品使用阶段:设计师可以使用CAE仿真技术对产品的压力、使用时间进行分析测算产品的抗压性或使用寿命等重要性能。

从早期设计阶段直到产品的现场使用阶段,设计人员能够随时运用仿真技术,详细的仿真分析可以节省大量设计及研发成本并提升设计效率。

3、加工流程编程(CAM)

CAM (computer Aided Manufacturing:计算机辅助制造) 负责产品的加工与制造环节,主要功能是根据产品的设计建模、几何造型对加工制造流程进行NC自动编程,以输入CNC数控机床进行产品加工。


CAM与实际生产最为接近,和硬件产品绑定更为深入。

CAM的核心是计算机数值控制(数控),在数字化生产的大背景下,CAM可直接利用签署环节生成的三维模型用于生成驱动数字控制机床的计算机数控代码,包括选择工具的类型、加工过程以及加工路径。CAM是与制造环节最为接近的软件,并具备一定的软硬结合特征。

4、CAD/CAE/CAM三者之间的关系

从技术层面:

CAD的核心是基于几何模型的造型建模,CAE是基于物理模型的数值模拟和求解,而CAM是将CAD的建模转化为数控加工程序的一种功能。

从应用层面:

三者环环相扣,一般是由CAE软件读取CAD的初步建模,进行仿真分析,将结果反馈给CAD优化产品设计,再由CAM进行自动化数控编程。最后再结合ERP等信息管理软件生成的作业计划,下发给生产控制系统进行具体的加工制造。


二、产品数据

1、产品数据管理(PDM)

PDM(Product Data Management:产品数据管理)主要用以产品数据信息管理和所有与产品相关过程的管理。

与产品有关的信息:包括任何属于产品的数据。如:CAD/CAE/CAM的文件、物料清单(BOM)、产品配置、事务文件、产品订单、电子表格、生产成本、供应商状况等。

与产品有关的过程:包括任何有关的加工工序、加工指南和有关批准、使用权、安全、工作标准和方法、工作流程、机构关系等所有过程处理的程序。


PDM的实施,可以提高生产效率,有利于对产品的全生命周期进行管理,加强对于文档、图纸、数据的高效利用,使工作流程规范化。

2、产品全生命周期管理(PLM)

PLM  (Product Lifecycle Management:产品全生命周期管理)是在产品数据管理PDM技术的基础上延伸发展而来,是一种为企业产品全生命周期提供服务的软件解决方案。

PLM可以应用于在单一地点或分散在多个地点的企业内部,以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间,集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息,以支持产品全生命周期的信息创建、管理、分发和应用。


PLM最关键的功能在于优化产品研发的全管理流程,增强企业产品的市场竞争力。

研发是产品力的坚强基石, PLM通过数据的关联管理可以更好地支持企业产品的研发和变更,帮助其快速回应市场消费需求。同时,PLM还可以辅助尽早发现和修正错误,从而降低企业试错成本,优化研发流程体验。

3、PDM/PLM区别

●PLM完全包含PDM的全部内容

●PDM功能是PLM系统中的一个子集


工业软件——分清楚CAD/CAE/CAM,区分开PLM/PDM这些研发设计软件


三、电子设计自动化

EDA(Electronic design automation:电子设计自动化)是通过计算机软件来完成超大规模集成电路(VLSI)芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的设计。


EDA软件是芯片行业最上游最高端的产业,被称为“芯片之母”

EDA软件可协助工程师实现对逻辑的编译化简、分割、布局和优化,完成电路及性能分析、版图设计等复杂的 IC 分析及设计过程,大幅提升分析效率和设计灵活性。对于超大规模数字电路,相关布线优化、关键基础结构智能识别及处理等功能,可显著提升版图设计效率。

EDA技术极大提高了电路设计的效率和可操作性,已经被广泛应用于电子电路设计和仿真、集成电路版图设计、印刷电路板设计(PCB)和可编程器件编程等工作中。

四、研发设计软件总结

CAD/CAE/CAM是企业进行数字化研发创新的主要工具,其在产品设计的过程中一脉相承。CAD代表的建模设计和CAE代表的仿真分析是两大技术方向,

PLM/PDM是产品研发端的管理软件,负责产品相关设计数据的管理与集成,并对CAD以及ERP实现双向对接。

EDA是CAD/CAE在电子设计领域的进化形态。

五、铸造工艺设计软件

铸造生产过程中,企业都希望能够在保证质量的前提下,更大限度的降低成本,提高效率,而铸造工艺设计则是这一过程中不可或缺的铸造力量。

全流程虚拟铸造系统(VCS)应行业需求而生,可帮助企业实现在计算机环境下“制造产品”,达到降本增效的目的,助力企业数字化转型升级。


全流程虚拟铸造系统(VCS)融合虚拟制造、知识库应用、设计制造一体化等先进理念,通过专业化设计、知识库应用、数据闭环管控,让每一位工程师摆脱“个人经验”限制,充分利用企业技术资源,全面协同工作。

除上述介绍的相关软件外,在铸造生产过程中还需要其他软件来助力企业上云,实现数字化转型升级.更多软件介绍,请在相关阅读中了解详情。