克劳迪斯·彼得斯制造制造水泥的机器。将敏捷过程应用于产品设计需要CAD系统来优化这些机器。
简·蒂尔马尼，特约撰稿人
敏捷方法曾经主要用于加速软件开发，但它的支持者说它可以减少产品开发时间和成本，现在它正在进入产品开发和制造领域。
敏捷产品开发过程的目标是在原型阶段探索尽可能多的设计选项。
“我们的想法是快速找到并限定无数的想法。“计算机辅助设计软件在原型设计阶段是一个福音，设计师可以使用CAD根据客户需求快速生成潜在的设计，”Claudius Peters的运营总监兼首席数字官Thomas Nagel说，该公司为水泥和其他行业设计和制造大型材料处理系统。“敏捷取代了过去几十年来由工程师完成的孤立工作，并要求在敏捷过程的所有步骤中进行协作。”
敏捷方法始于2001年，是希望快速开发产品的公司的理想方法。它允许在收集需求和信息的同时进行产品开发。这种方法需要一个为期五天的“冲刺”，以快速找到一个可以随后设计和制造的新产品。
内格尔说:“设计冲刺是一个例子，说明你如何在五天内定义一个新想法或有效地失败。”
CAD软件帮助“短跑运动员”在一天内分离出最佳设计。一些CAD软件包中的一个功能，被欧特克称为“生成式设计”，在这里特别有用。
Nagel说:“该功能基于设计输入生成了几个潜在的模型，并与敏捷方法很好地结合在一起。”“从本质上讲，设计师输入他们的需求，CAD软件包生成许多符合该参数的设计。然后工程师们会选择最好的设计来推进。”
基于云的CAD软件包允许工程师进行协作并实时查看其他人的设计。这对于敏捷冲刺的另一部分很重要，在敏捷冲刺中，工程师们把他们的设计带到桌面上，开会讨论哪些设计可以继续推进。
当设计师发现一个“可行”的设计时——注意到它不需要在CAD软件中完美或完全实现——他们将其提交给一个由五名专业人员组成的与给定领域相关的团队。如果审稿人对产品表示赞同，原型就会呈现给客户，由客户来审查产品在市场上的可行性。只有当客户选择继续进行时，工程师才能在他们的CAD系统中充分设计和详细说明产品。
内格尔说:“我们的想法是找到一个可行产品的原型，没有任何花哨的东西，然后把它展示给你的客户。”“然后你要经历不同的迭代，直到你有了一个可能足够好的产品。”
但是如果产品没有通过审查阶段怎么办?或者如果客户不同意怎么办?敏捷方法允许设计师“有效地失败”，而不是花费大量时间设计一个注定会失败的产品。
开发自主飞行器的埃尔罗伊航空公司(Elroy Air)的配置经理戴夫·马丁(Dave Martin)说:“把故障解决掉，重新开始敏捷过程。”
更换瀑布
许多工程公司坚持严格的产品开发结构，如瀑布方法。传统的瀑布式开发是一个循序渐进的过程，就像汽车装配线一样，员工沿着传送线工作，然后添加他们负责的单个部件。最终，汽车可以驶离生产线。但有一个问题:在上一步完成之前，传送带上的下一步是不能进行的。
Martin说:“想象一下甘特图，在甘特图中，你有不同的、精心规划的顺序阶段，比如概念、设计、原型、测试和产品。”“每个阶段都要经过设计评审。”
使用敏捷方法，客户测试只需要一个“现实的farade”。这就是CAD和生成式设计的用武之地。
Nagel说:“你定义了如何构建原型，然后从客户那里得到好的、有效的反馈。“如果客户理解你产品的意义或目的，那么获得第一次反馈就足够了。产品不需要准备好，也不需要做你想做的一切。你只是采取了一种现实的方法。”
工程师将敏捷应用于实体产品之外的领域。他们还制作数字双胞胎、3d打印原型和虚拟现实演示。
合作制作熟料冷却器
敏捷方法可以用于对大型结构进行改进吗?克劳迪斯彼得斯公司的工程师们接到改装一个巨大的熟料冷却器的任务，找到了答案。
熟料冷却器是一种巨大的工业机器——大约有半个足球场那么大——它可以将熔化的岩石(熟料)从2550华氏度冷却到212华氏度，然后用这些熔化的岩石来制造水泥。公司的第一步是扫描冷却器，下一步是上传文件。Nagel的团队在Autodesk的360平台上使用CAD、BIM和分析工具。
“我们可以将来自世界各地的大量数据直接上传到BIM 360平台。它可能是来自中国的一个20g的文件，德国的设计工程师可以立即开始进行3D扫描，”Claudius Peters的首席工程师Lars Heidler说。
“今天，当我们开始一个新项目时，我们通常会先对现有工厂进行3D扫描。它们包含大量需要传输的数据，”内格尔说。“然后我们采取一种可以称之为混合工程的方法。”
工程师们将扫描结果转移到欧特克的Navisworks仿真软件中。然后，他们在Inventor 3D CAD软件(同样来自欧特克)中编辑设计。
“突然之间，我们真的可以测量和做任何事情，”Nagel说。
当然，在实施敏捷冲刺来更新和完善系统的某个部分时，这些信息是至关重要的。团队可以内部协作，每个人都可以查看3D模型并比较版本。工程师也可以使用3D模型来为敏捷冲刺做准备。
Nagel说:“当我还是一名自动化工程师时，我可以进入模型，查看现场的交换机和设备以及电缆，并知道在为客户推出另一个sprint之前我必须做什么。”
例如，他的团队为客户进行了一次冲刺，该客户寻求一种方法来测量冷却器修改的效果。
利用内部工具，工程师们花了一周的时间创建了一个原型网页，让客户看到改变某些参数会如何影响冷却器的功能。
内格尔说:“他们可以在网页上输入一些光学和操作数据，并获得计算结果和熟料冷却器流程图。”“反馈包括一些技术数据，比如‘他们需要什么样的风扇，然后可以回收多少热量，投资回报率是多少’。”
该网页还包括一个简单的3D CAD模型，客户可以通过该模型近距离观察空间的修改，从而了解这种修改是否有意义。
在团队将web信息呈现给客户端之前，web信息并没有在后端完成。演示包括一个模拟网页，设计师知道可以在其中填充相关信息。他们在周四开发了原型，这是一周冲刺的第四天，通常是交给原型制作的。
Nagel强调:“我们所需要的就是客户测试的实际情况。”“如果客户理解你产品的意义或目的，那么获得第一次反馈就足够了。产品不需要准备好，也不需要做你认为它需要做的一切。你只需要采取一种现实的方法。”
快速生成
Claudius Peters也运用了敏捷哲学，用生成式设计重新设计了熟料冷却器的部分部件。生成式设计有点敏捷，只是CAD系统根据输入参数快速找到设计方案。然后，工程师选择最好的设计继续工作。
虽然输送系统的运输底部显然必须承受很大的重量，但内格尔和他的团队知道，该部件可以做得更轻、更小，以减少成本和材料的使用。他们已经尝试重新设计该部件，并将其重量减少了30%至40%。
Nagel说:“在几个小时的生成式设计会议之后，团队创造了一些新的设计，包括一个他们称之为‘外星人部分’的组件。”
异形零件的CAD设计比模型设计部门先前优化的重量轻了70%。
但外星人的部分需要3D打印，这不是克劳迪斯彼得斯的生产方法。因此，该团队认为他们可以通过铸造和焊接的方式实现生成设计的关键元素。
最终，该团队确定了一种设计，通过减少材料，将零件的重量减少了44磅。新设计还意味着每个零件可以节省约100美元。因为熟料冷却器中通常有60到100个这样的部件，所以重量和成本的节省会产生很大的不同。
内格尔说:“生成式设计的部件更轻、更简单、更容易获得，而且更具成本效益。”
克劳迪斯彼得斯成立于1906年。内格尔指出，如果一家拥有117年历史、为传统用途生产庞大产品的公司可以通过灵活和生成式设计进行数字化转型，那么生产规模较小、不太复杂产品的年轻公司无疑也可以效仿。
克劳迪斯•彼得斯
claudiuspeters.com
了下:3D CAD世界
