在2024 年，不斷變化的客戶需求和充滿活力的全球環境將決定CAD的發展前景。

在宏觀經濟充滿不確定性的背景下，兩個全球驅動因素—Digital Thread和可持續發展倡議成為對當前形勢的有力手段。本文探討未來一年影響 CAD 發展的趨勢，強調適應、創新和可持續發展將成為推動設計過程進步的主要動力。

在數位轉型時代，設計過程面臨著新的數據挑戰。Digital Thread作為一種策略性解決方案，將數位產品開發、製造和服務的數據流程無縫連接，而將這一變革趨勢融入設計流程的責任落在了設計團隊身上。要求設計工程師探索如何有效利用增量製造和擴增實境（AR）等顛覆性技術，以滿足公司不斷演變的業務需求。

此外，設計工程師還肩負著協助公司實現可持續發展目標的重要責任。成熟且無縫整合到設計環境中的 CAD 工具，能夠幫助工程師輕鬆地優化可持續發展，透過策略性地使用模擬和生成式設計等功能，工程師可以評估材料選擇對產品性能的影響，從而減少多餘的廢物和能源消耗。

隨著Digital Thread貫穿整個產品開發週期，並且與可持續發展計畫相互交織，設計團隊必須重新審視工作中不斷變化的現實。 核心問題變得明確—產品開發和工程工作的背景如何轉變，設計團隊又該如何適應這些不斷變化的動態？

設計工程師的作用—Digital Thread

由於產品開發過程始於設計團隊並由其推進，設計工程師在公司的Digital Thread策略中扮演著關鍵角色，他們不僅肩負著與Digital Thread保持聯繫，還在整合增量製造和擴增實境等創新技術方面發揮著至關重要作用。

在增量製造方面，設計工程師採用尖端技術，利用三維列印的獨特功能創造出複雜且優化的設計。這種方法有利於快速製作原型，並能創建複雜的幾何形狀和晶格結構，這是傳統方法難以實現。透過將增量製造設計（DfAM）整合到設計工具中，設計工程師在將傳統製造的零件與三維列印零件相結合時，可以避免繁瑣的上下文切換過程。同時，AR的整合為協作引入了新的維度。

設計工程師使用 AR 對虛擬原型進行檢查、共享和協作，從而實現即時互動和快速設計迭代。透過將這些技術整合到工作流程中，設計工程師可以促進高效溝通，加快決策進程。 這種方法不僅能讓設計團隊走在技術進步的前沿，還能確保他們的公司保持敏捷、創新，並與更廣泛的Digital Thread策略保持聯繫。

圖一 : 數位線程無限循環

隨著公司努力將更具創新性、更高品質的產品更快地推向市場，從核心 CAD 設計任務過渡到製造準備或有限元分析等補充流程的中斷，浪費了寶貴的時間。這種做法會造成錯誤，因為不同的模型副本會同時用於不同的環境。 因此，整個組織需要團結起來，承認在 CAD 環境中的原始 CAD 檔上執行這些任務的效率要高得多，採用這種整合方法是設計工程師及其更廣泛的產品開發團隊必須共同應對的組織變革管理（OCM）挑戰。

設計工程師的作用—可持續性

公司在很大程度上依賴設計團隊的幫助，透過將生態友好實踐和考慮因素納入產品開發流程來實現可持續發展目標。設計工程師負責做出影響產品環境足跡的關鍵決策，而滿足公司可持續設計需求的最有效方法是利用成熟的整合 CAD 功能。

對於設計工程師來說，可持續產品設計遠不止於瞭解材料選擇對產品碳足跡的影響。它們可以利用現代CAD 環境中的強大資源，如有限元分析、生成式設計和基於參數的優化功能，來實現超越材料選擇的可持續設計。

此外，當設計團隊跨越地域並需要廣泛的專家意見時，高度協作的設計環境可以提高設計過程的效率。這樣，來自整個組織的工程專家就可以借助各種整合模擬工具，最佳化不同設計方案的能耗、排放和材料使用，從而改善產品對環境的影響。應用生成式設計技術還可以探索創新的輕質結構，進一步提高產品的整體效率。最後，基於參數的優化技術使工程師能夠對設計進行微調，將對環境的影響降至最低。

圖二 : 應用生成式設計技術可以探索創新的輕質結構，進一步提高產品的整體效率。

要擴大設計工具的使用範圍，使用更全面的整合功能，需要進行教育訓練和流程變革。 設計工程師首先需要學習如何最好地應用整合模擬、製造、生成式設計和快速成型製造功能，以推動最高效、最有效的設計流程。然後，企業必須接受相關的流程變革。一旦正確的工具和流程到位，設計工程師就能最有效地促進可持續產品的開發，從而引導公司實現其可持續發展目標。

應用人工智慧是什麼？

我們看到，將人工智慧（AI）融入設計領域的一種方式是透過生成式設計技術。生成式設計的反覆運算特性允許快速生成和評估大量的設計替代方案，使設計過程更具協作。將生成式設計整合到工程工作流程中，可以不中斷數位執行緒。透過生成式設計，Digital Thread可以獲得源源不斷的設計反覆運算和見解，從而建立對產品演變的全面、相互關聯的理解。

由於生成式設計工具中應用的AI演算法可以優先考慮資源效率、減輕重量以及設計過程中的其他環境因素，這些工具可以提出符合公司可持續發展目標的創新解決方案。例如，生成式設計可以在不影響強度的情況下建議使用更少材料的結構，或建議採用特定的幾何形狀來提高最終產品的能效。

應用AI還可以透過分析使用者的積極和消極傾向，幫助改善CAD用戶體驗。例如，系統可以識別使用者在各種設計和位置中應用熟悉的設計模式（如連續使用同一組CAD特徵）。 然後，系統可以智慧地建議自動收集和應用這些模式，簡化使用者的工作流程。

此外，AI還可以觀察用戶在設計特定功能時遇到的困難，並利用其他用戶的成功經驗來幫助有困難的用戶，一旦AI檢測到這些困難，便會建議進行教育訓練並提供詳細的提示，以加強對用戶的指導。需要強調的是，這些AI驅動的增強功能是否有效，取決於能否獲取使用者的使用模式資料，而在 SaaS 提供的產品中，這一因素很容易獲取。

圖三 : 由AI驅動的增強功能是否有效，取決於能否獲取使用者的使用模式資料。

結論

在當前宏觀經濟因素帶來不確定性的背景下，檢查和改進產品開發週期的責任落在設計團隊，尤其是設計工程師。利用整合到 CAD 環境中的創新設計技術，設計工程師可以在保持Digital Thread的同時，推動設計實現公司的總體可持續發展目標。

2024 年，當Digital Thread與可持續發展計畫交織在一起時，設計工程師面臨的現實是，他們需要快速適應不斷變化的全球環境。

（本文作者Brian Thompson 為PTC CAD 事業部總經理 ）

**刊頭圖（source：PTC）