Цифровой прототип — это цифровой макет изделия, используемый для испытания его функций и формы. Цифровой прототип становится все более совершенным по мере того, как интегрируются все концептуальные, механические и электрические проектные данные. Полный цифровой прототип является виртуальным опытным образцом готового изделия и служит для его оптимизации и проверки. Это снижает потребность в строительстве дорогостоящих физических опытных образцов.
Технология цифровых прототипов дает дизайнерским, проектным и производственным подразделениям возможность на практике изучить изделие, прежде чем оно станет реальностью. С помощью данной технологии производители могут создавать проекты, проверять, оптимизировать их и управлять ими с момента создания концепции до стадии изготовления. Использование цифровой модели во время разработки проекта помогает конструкторам обмениваться информацией с заинтересованными сторонами, быстрее выводить продукцию на рынок, делать ее все более современной. Практически отпадает необходимость создания дорогостоящих опытных образцов, так как все испытания и тесты выполняются в виртуальном режиме.
Процесс разработки продукции в машиностроительной отрасли в настоящее время делится на несколько стадий, каждая из которых имеет свои технические проблемы:
- На стадии концептуального дизайна технические дизайнеры и инженеры часто используют бумажные технологии или цифровые форматы, которые несовместимы с цифровой информацией, используемой на стадии конструирования. Отсутствие цифровых данных, совместимых форматов и автоматизации является характерной чертой, отличающей данную стадию от стадий конструирования и производства. Данные концептуального проекта приходится впоследствии создавать заново, уже в цифровом виде. Это приводит к потере времени и средств.
- На стадии конструирования инженеры-механики и электротехники используют различные системы и форматы; отсутствие автоматизации не позволяет быстро реагировать на изменение производственных требований к изделиям. Еще одна проблема на стадии конструирования — это то, что в типичных 3D САПР, ориентированных на работу с геометрическими объектами, затруднено создание и использование цифровых прототипов для проверки и оптимизации изделий до их реального воплощения. Возникает необходимость построения сложных, дорогостоящих физических опытных образцов.
- Стадия производства находится в отрыве от всех цифровых процессов — концептуального дизайна, проектирования механических и электрических составляющих. Исходная информация поступает в аналоговой форме — то есть в виде чертежей. Результатом оказывается высокая потребность в физических опытных образцах, что негативно отражается на производительности и инновационной стороне процесса.
Хотя в течение многих лет постоянно говорилось о преимуществах технологии цифровых прототипов, стоимость инструментальных программных средств для создания и тестирования цифрового прототипа оставалась недостижимой для большинства машиностроительных предприятий. Решения, в которых реализуется технология цифровых прототипов, обычно дорого стоили, требовали тщательной настройки и поэтому были доступны только для крупных клиентов. Без дополнительной настройки большинство программ 3D моделирования обеспечивают только часть функциональных возможностей, необходимых для создания полного цифрового прототипа.