Integrated CAD/CAM At Its Best 

日本松下电器工业公司集团（Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.），拥有Panasonic，National和Technics等几个世界知名品牌，是一个跨国的综合性电气电子产品制造商，其产品覆盖了消费电子产品，家电，工厂自动化设备，信息通讯设备以及住宅厂房相关产品等多个领域。公司位于日本的大阪，2002年3月31日之前提交的年度销售报告中，公布年销售额达到51.70 亿美元。另外，据东京和日本其它股票交易所(6752)统计，Matsushita的股票已经在阿姆斯特丹，杜塞尔多夫（德国一城市），法兰克福，纽约，太平洋(NYSE/PCX “MC”)，巴黎股票交易所上市。

松下AVC网络公司（Panasonic AVC Networks Company）下属的网络商业集团（Network Business Group），负责开发、制造、销售AVC设备并进行AVC设备的工程实施, 引进了Missler公司的TopSolid 3D CAD 系统，与零件制造商和模架制造商协同合作，成立设计和制造创新小组。

1996年，松下AVC网络公司（Panasonic AVC Networks Company）下属的网络商业集团（Network Business Group，那时候还是AVC Company Audio Business Group）开始评估和引入3D实体CAD系统。该集团由多个事业部组成，涉及无线电，立体声，音频设备等，并且在多个领域开发了众多产品，雇员人数达数千人。随着企业的重组改革，雇员的数量减少到了顶峰时的30%，提高设计效率势在必行。制约效率的另一个大问题是模具的高成本。模具居高不下的成本，来自于各种花费和汇率，高风险和高成本，大大削减了销售收益。在网络商业集团，模具成本居高不下，随着产品数量的增多，模具成本风险逐渐增加，最后超过了每年40亿日元。例如，小型立体声系统的模具成本就超过了每年1亿日元。对于负责模具设计的人员，这逐渐成为一个大大的负担，而集团内部要寻找一个有效的解决方案却非易事。

负责3D CAD系统引入的核心人员Yamashita先生和Kaneo先生，定位于层出不穷的中端CAD系统而不是高端CAD系统。在那些中端CAD系统里，他们优先关注造型能力是否能设计出可以用于模具设计的零件。最后取胜的是一个叫做TopSolid的系统，这个系统由法国的Missler软件公司开发，在日本则由KODAMA公司发行。

在一开始，Kaneo先生有两个关注重点。第一，引入3D CAD系统后他们需要改变熟悉的使用绘图器和2D CAD系统的设计方法。第二，这个系统是否继续在发展（包括高端的3D CAD功能），开发商是否有潜力增强功能以便将来继续使用这个系统。因为TopSolid允许用户在一个文件而且是一个设计空间中对于一个产品使用实体、曲面或者是线框进行建模，他们可以在基础设计阶段使用2D设计建模各个零件，在他们知道如何建模或者需要3D数据的地方开始建模，循序渐进地完成整个建模过程。TopSolid的这种建模模式很好地解决了Kaneo先生的第一个疑虑。对于Missler软件公司的开发能力，他们可以在TopSolid软件的开发阶段试用软件从而在软件正式发布之前的一年就可以看到软件在哪些地方增强了。通过引入TopSolid，他们也会见模具制造商，分享这种思想“即使成本减半，模具制造仍然是有利可图的”。这时候，松下AVC网络公司的网络商业集团中已经开始走上了一条设计和制造革新之路。

Kaneo先生回忆说：“第一套用TopSolid设计完成的模具完全采用3D数据。虽然我们节省了一点模具成本，但是模具制造的交付期比以前长了。这影响到了模具制造商和工厂的生产计划。在网络商业集团内部甚至有呼声说不要继续使用TopSolid了。我们处在了一个是否继续使用3D CAD系统的矛盾焦点上。”

Kaneo先生和集团内的其他工作人员努力找出交货期变长的原因。在与模具制造商的老板，设计员以及负责加工的人员讨论之后，他们指出交货期延长是由于模具的采购方式。他们发现虽然提供了3D数据，但是正式的模具订单仍然是2D图纸。在设计模具之前，收到2D图纸和3D数据的模具制造商需要仔细地检查这些数据。这妨碍了模具交货期的缩短。虽然有人要求不继续使用TopSolid进行设计，他们仍使用2D CAD进行设计，但是Kaneo先生放弃了业余时间来创建3D数据。

在订购模具之前，他们要求零件制造商，模具制造商和工厂检验数据，并征求他们的意见如何用比较低的成本快速地创建模具。首先，他们的目标是缩短加工时间，为了做到这一点，通过修改外形以便快速创建模具，对于分模面的创建开会进行详细的讨论，并尽量减少使用电极加工。对于型芯零件，他们设定了圆角和拔模角度的建模规则以便能够使用已有的端铣刀进行加工。为了消除在模具制造商一方修改数据，他们决定使用平均公差进行建模。由知识丰富的有经验的设计师根据建模规则创建包含常用外形和零件的数据库，他们能够与其他设计员进行知识共享，构建能够提供采纳合作伙伴和相关部门思想的数据的系统。在他们从2D设计转向3D设计的同时，他们也向模具制造商承诺，如果严格地按照所提供的数据进行加工出了任何错误，松下将支付所有的花费并纠正错误。模具成本节省的钱在1997财政年度是800万日元，但是在1998年稳定地增长为4200万日元，1999年是1亿日元，2002年是1.5亿日元。小型立体声播放系统前面板的模具的交货期已经从55天缩短到了29天，便携式CD播放机的模具交货期则从45天缩短到了24天。除了电加工中的人为错误，不再因为不正确的数据而修改模具。目前，在网络商业集团已经安装了55套TopSolid，他们现在正在为工厂，零件制造，模具制造，出版，模具注塑公司提供数据。Yamashita先生说：“最后，最重要的事情是人际关系。跨越了公司和身份地位，我们自由地交换观点并提供凝聚了大家思想结晶的数据，责任感和凝聚力成了实实在在的东西。这促进了产品质量的提升和交货期的缩短。”

TopSolid v6.2于1998年开始在日本销售，那时参数化建模功能已经被增强，增加了使用平均公差自动修改模型的功能。使用已存在的尺寸自动创建可以被模具制造商使用的数据也变成了可能。从TopSolid v6.3开始，用户可以选择“关联模式”保持高度的设计关联性，“自由设计模式”在模型之间不保持关联，“非关联模式”不保留历史信息，用户可以根据自身需求自由地选择这几种设计模式。

虽然现在订购模具使用的是3D数据，他们仍然需要使用2D图纸检查零件外形，因此不能消除2D绘图功能的使用。开始的时候TopSolid没有拥有足够的2D绘图功能，但是通过KODAMA公司和Missler软件公司的协作，TopSolid作了重大的改进，TopSolid现在已经拥有了2D CAD系统的截面视图功能和强大的标注尺寸功能。现在也可以创建链接到3D数据的2D绘图，TopSolid在绘图领域更加强大。

网络商业集团，KODAMA公司和Missler软件公司三家也合作开发了一些功能。例如模拟产品装配和爆炸的“装配/拆卸动画”功能，“拔模角度分析”功能，都已经作为了TopSolid v6.5的标准功能。TopEpas接收电路设计CAD系统中输出的数据并自动从零件库中选取放置相关的3D零件。TopEpas确定装配/拆卸条件并执行零件间的干涉检查，完成电路设计和机构设计之间的链接。Yamashita先生说：“回顾1997年，TopSolid在那时并不拥有足够的功能，但是我们更多地集中于学习如何使用3D CAD系统，因为我们需要在巨大的压力之下精通掌握3D CAD系统。Missler软件公司和KODAMA公司听取我们的意见——设计员的需求——并给以我们解答，这个过程中TopSolid经历了几次演变。TopSolid相对于其它CAD系统最大的不同在于这个CAD系统的发展是以尽可能地满足设计员的需求为前提的。”

在网络商业集团，每个职员都要努力提升其工作效能，成功的例子在集团内部被共享为“冠军之路（Champion Road）”。“当然Kaneo先生和其他人在业余时间建立3D模型是不被接受的。然而，他们所取得的成就现在已经被认可，集团正在推广使用3D数据进行设计和制造的方法。”Motoyama先生如是说。

关于产品原型，从缩短交货期和节约成本的原则出发，他们一直使用立体印刷技术。然而这不能令他们完全满意，因为这些原型需要精加工而且突出的零件缺乏耐久性，例如将按钮装上或者拆下检查。通过使用KODAMA公司始于2001年的原型服务，他们可以实现与立体印刷技术相似的交货期缩短时间。这个服务允许他们在星期四发出数据而在下个星期二得到TopSolid和TopCam完成的工作模型。材料非常接近真实的产品并且在原型阶段就可以执行挤压测试。例如，他们可以检查突出的外形是否会破裂，他们可以在早期测试产品的抗压力。这大大减少了在模具完成之后重新建模的情况。这个方面引起的交货期的缩短是使用TopSolid没有预料到的。

也是在2001年，他们开始运行e-DR（Electronic Design Review）系统，这个系统通过Internet连接安装在大阪网络商业集团和600公里之外松下福岛工厂两地的TopSolid。这个系统允许工厂的工程师和设计员适时地对TopSolid数据进行设计评论。也允许他们分析零件之间的干涉，检查缝隙和装配结构，以便在制造原型和订购模具之前澄清问题。在福岛工厂，他们可以使用TopSolid创建设计图纸和描述装配的动画降低大批量生产准备阶段。今天，为了在其它集团中达到这种效果，他们开始了便携式CD播放机的3D设计和机构设计，等等。他们也继续扩展3D数据的使用领域，例如使用零件测量系统合并来自3D测量设备和TopSolid的数据。

从2002年开始开发DVD播放机“DVD-F85”以及其它产品。松下AVC网络新加坡公司（PAVCSG）的亚太设计中心（Asia Pacific Design Center）也参与了产品的协作开发。对于PAVCSG，技术指导例如设计方法来自于日本， 但是海外公司人员流动比较频繁，雇员很难具有共同的设计思想，所以难以提高3D建模技术。为了提高海外公司模型开发的设计水平，网络商业集团提供了包含在日本开发的模型的CAD数据和标准外形的数据库，这是设计知识的积累，同时也提供TopSolid设计的机构运动学仿真。

即使他们一直在努力让设计和制造人员接受他们的“创建可以让模具制造商使用的数据”这种思想，还是难以让每一个人都信服。这部分归因于设计员的性格，他们不认为创建让模具制造商可用的数据是他们的职责。另外也有来自有经验的设计员的阻力，他们不愿意使用CAD系统，或者继续使用2D系统，在2D系统里可以用一些含糊的东西完成设计。鉴于这些现实状况，Yamashita说：“我们所做的这些可能不会被所有人接受，但是如果使用3D CAD系统作为一个工具来实现新的设计和制造方法，而不是仅仅取代现有的2D CAD系统，将更有利于操作。我愿意将这种思路传播到其它的海外公司。”