一、引言

       随着中国城市化的推进和老龄化程度的加剧，农村剩余劳动力的转移已基本结束，劳动力成本优势逐渐消失，高能源消耗和环境污染的负面影响正逐步显现，中国成为世界制造业大国的比较优势正发生变化，中国制造业的发展模式迫切需要从要素驱动转向创新驱动。

       然而，由于客户的个性化需求越发明显，而且要求快速交付，研发工程师不得不忙于订单的产品改型设计而无法投入更多精力进行产品创新，企业迫切希要改变这一现状，通过提高订单改型设计的效率让设计工程师更多的时间投入到产品创新中。

       随着CAD技术、人工智能、大数据、物联网、云计算为代表的新一代信息技术飞速发展，如果能把新一代信息技术和应用场景有效结合，就能让中国制造业获得技术红利，助力中国制造业的数字化转型。

       产品改型设计是按照订单需求在原型产品上进行改型设计的，在原型产品上修改时所需要的知识和技能相对比较标准，如果这些知识和技能能够被AI掌握，那么，AI将有机会替代研发设计工程师处理这些低创新性的重复工作，从而让研发工程师把更多精力投入到研发创新中。

       下面将通过产品改型设计场景进行分析，并结合AI技术的研究，探讨AI助力产品改型设计的可行性。

二、产品改型设计的研究与分析

       1）传统的产品改型设计的过程

       企业在研发设计过程中，一般会根据市场需求设计一款标准产品，而在实际销售过程中，客户大多会有个性化的需求，企业需要在标准产品上进行改型设计以满足企业的个性化需求，产品改型设计过程如下：
 
       1、对订单或合同进行解读，理解订单需求

       在产品销售过程中，如果标准产品无法满足客户需求，一般在下单过程中，会把差异性的需求在合同中进行说明。研发工程师必须对这些需求进行有效识别，才能进行有针对性的设变改型。 

       2、查找原型机的图纸

       研发工程师为了减少改型设计的工作量，一般会去找与订单需求比较接近的产品图纸，因此，研发工程师可能找的原型机图纸不一定是原始标准机图纸，而是与新订单需求相似的历史订单图纸，这些图纸可能存放在PLM或共享文件夹中，但只有对该类型产品很熟的工程师能够快速找到这些图纸。

       3、订单改型设计

       研发工程师找到原型图纸后，一般会先复制一份新图纸出来，然后再进行修改，在修改过程中，涉及尺寸链的计算、参数计算、零部件的查询、重新装配等问题，一般一张图纸的修改至少需要3-5分钟，一个产品的图纸修改根据图纸的复杂度不同，一般修改时间需要1小时以上。同时，如果工程师在修改过程中稍有疏忽，可能出现漏改或错该，不仅影响交期，还可能造成不必要的损失。

       4、编制订单BOM

       研发工程师把订单图纸修改完成后，还需要再编制订单BOM，如果PLM已经实现图纸自动转BOM则相对还好，否则，订单BOM的编制需要工程师找到原始BOM，再结合图纸修改的内容进行调整，不仅费时，还是容易出错。

       2）传统的产品改型设计的瓶颈分析

       通过对产品改型设计过程的分析，我们发现存在以下问题：

       1、研发设计经验难于积累和利用

       产品改型设计时，如果工程师对该产品越熟悉，经验越丰富，修改的速度越快，错误越少，反之，则修改时间长还容易出错，这是由于改型设计所需要的设计知识都在工程师的个人大脑中，改型设计受限于工程师个人，不同工程师的改型设计效率、准确度不同。

       当有经验的设计工程师离职时，这些设计知识就随之流失，而新设计工程师入职时，难于快速学习这些研发知识，需要花大量时间和成本重新培养，这将限制企业的长期发展。

       2、工作效率低，难于接更多订单设计

       由于研发工程师对每个订单都需要进行重复的改型设计，工作量繁重，而企业的订单数量一般是波动的，企业为了控制成本，研发工程师的人数有限，当在订单旺季时，可能会由于工程师数量不足，影响了订单的交付周期，难于接更多的订单。

       3、企业创新不足，影响企业的持续发展

       由于设计工程师的人数和精力有限，当研发工程师忙于订单改型设计的低创新的重复工作时，就很难投入更多精力进行研发创新，造成企业难于开发更多新产品来满足市场的新需求，从而影响企业的持续发展。

       3）产品改型设计的AI+解决方案

       通过对产品改型设计过程分析，我们发现要完成改型设计，关键卡点包含以下内容：

       1、能够正确理解订单或合同的需求：

       2、快速找到哪套图纸作为原型图纸；

       3、 图纸设计计算；

       4、把图纸重新绘制出来； 

       订单需求理解、原型图查询和设计计算这些知识通过AI训练是可以实现的，而图纸绘制则需要AI技术和CAD技术来共同完成。企业只要把梳理后的设计知识提供给AI进行学习，工程师可以根据订单要求输入一段语句或直接把订单等资料提供给AI，通过AI就能够把改型设计图纸生成出来。

       4）产品改型设计的AI+解决方案的价值

       当AI学习了改型设计的知识之后，产品改型设计将变得非常简单，大幅度提交设计效率，真正把工程师从繁重的订单改型设计中解放出来：

       1、研发设计经验得到沉淀，设计门槛降低

       当标准产品设计完成后，企业可以组织资深工程师把对应的产品改型设计知识进行梳理，并提供给AI进行学习和训练，企业的研发设计经验得到及时有效的积累。

       当AI掌握了设计知识后，改型设计的门槛将大大降低，甚至销售人员也可以把需求提供给AI，AI就能把图纸设计出来，工程师只需要进行最后的审核把关即可，而且设计质量将得到极大的保障，设计变更将大大减少。

       2、缩短交付周期，支持更多订单

       当订单改型设计改由AI处理，设计效率将大大提升，设计时间缩短到原来的1/10，甚至更少，订单的交付周期也同步缩短。由于AI可以7*24小时工作，产品改型设计在企业中将不存在瓶颈，不管有多少订单，AI都可以及时的设计完成，企业可以承接更多的订单而不影响交期；

       3、聚焦创新

       由于最繁琐的订单设计工作交由AI处理，设计工程师就可以把时间和精力投入在研发创新中，设计出更多的领先市场的产品，使得企业的发展进入快速通道。

三、产品改型设计的AI应用实践

       鼎捷已经用AI重新定义产品改型设计场景，并在实际企业中得到了验证。比如，鼎捷与客户一起梳理了车轴的设计规则，并把设计规则提供给AI学习和训练，目前工程师只要把订单设计要求提供给AI，AI就能够快速的把车轴图纸快速而准确的设计出来，设计工程师只需要简单的进行确认即可。
   
       通过鼎捷文生设计AI+，一个订单的图纸设计只需不到3分钟即可完成，设计效率提升10-20倍，原来需要10个工程师完成的工作，现在只需要1个工程师，而且周期也只有原来的1/10-1/20，订单设计质量更高。

       以上案例证明，当生成式AI引入研发设计之后，颠覆了我们对订单改型设计的传统认知，大大提高研发设计效率，让工程师只做研发创新的工作，而不是低价值的重复性工作。AI在研发设计场景中的应用还有很多，鼎捷将继续研究AI把应用于不同的设计场景中，让研发设计更加简单和高效。