通過早期的可生產化洞察，更快地設計出更好的產品
在設計產品時，光學工程師需要在完美的光學性能與高產的製造能力之間取得平衡。過去的設計方法首先關注的是優化標稱性能，然後才考慮許多製造限制。然後，設計人員會降低其完美系統的保真度，以降低生產靈敏度和提高製造良率。這兩個步驟往往被視為對立的力量，相互區別對待。朝著完美的方向優化會產生對製造誤差高度敏感的設計，而對高製造良率的容忍度往往會使光學產品的保真度和性能減弱。光學工程師們不得不在這兩個步驟之間搖擺不定，不斷地返工設計，直到他們能夠平衡性能和可製造性。
考慮到可製造性，Zemax 正在改變設計範例，以快速平衡標稱性能與高產率。透過快速良率、高良率優化和公差資料分析，光學設計人員可以瞭解其設計決策在技術流程的每個階段的影響。使光學設計團隊能夠更好地瞭解他們的設計選擇如何影響公差結果，這不僅可以降低生產成本，而且最終將使團隊更快地將更好的產品推向市場。
可生產化設計意味著什麼？
工程團隊的能力不僅僅是以他們能設計什麼來衡量。衡量其能力的是他們能生產什麼，因此，具有考慮製造目標的積極主動的設計方法至關重要。由於 80% 以上的成本是由最初的設計決定的，在設計階段的早期就忽略了製造限制因素，就會增加成本高昂的反作用力的可能性。重做光學設計的成本很高，因為它往往會導致材料、工具和製造成本的增加，同時也會給整個工程團隊帶來昂貴的時間負擔。
在整個開發過程中，擁有一個可生產化設計流程是一種行之有效的方法，可以節省時間和金錢。對於光學工程團隊來說，可製造性設計方法意味著在提供最先進的光學性能的同時，還要考慮到材料和生產的限制，以確保達到生產目標。當光學設計人員在設計過程的早期就能考慮到可生產化因素，他們就能以較低的成本快速生產出更好的產品。
超過80%的成本是由初始設計決定的。
可生產化設計的5個步驟
第一步：創建一個基本設計
可生產化設計是在確認和指定了光學產品的想法之後就開始進行的。任何設計項目的第一步，也是最令人生畏的一步， 就是從空白的畫布開始。當有經驗的光學工程師們對如何將設計規範轉化為現實，許多團隊卻不知從何下手。雖然有些組織依靠舊的專利作為起點，但我們建議從更靈活的範本設計檔開始。無論是內部設計，還是從 OpticStudio 設計範本庫中的 600 多個設計中提取，範本檔都可以讓團隊快速集思廣益，將性能、材料和預算要求轉化為可製造的最終產品。
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OpticStudio 的設計範本庫中提供多達 600+ 初始設計範例，包括庫克三片式鏡頭，雙高斯鏡頭，變焦鏡頭，F-Theta 掃描透鏡以及更多！
第二步：利用可製造性平衡性能
優化光學系統的科學是一門藝術。最有經驗的光學工程師都有一種技能，知道什麼時候和什麼地方需要犧牲光學性能來設計出更容易製造的產品。不幸的是，這種直覺可能需要數十年的時間來培養，而且隨著當代光學設計的複雜性不斷增加，這種直覺會被削弱。通常情況下，這意味著工程團隊需要透過試驗和錯誤來平衡額定性能和製造限制。工程師們如果太過專注於對標稱性能的優化，就會創造出具有驚人的光學性能的設計，但對製造誤差太過敏感，以至於在實際應用中幾乎沒有什麼實用性。太過關注製造性，設計師就會有製造出劣質產品的風險，而這些產品在市場上表現不佳。而卓越的產品則是在優化名義性能與高產量的可製造性之間取得了完美的平衡。
OpticStudio 19.8 中發佈的高良率優化功能，説明工程團隊在許多行業應用中快速確定限制光學性能的地方，以提高可製造性。該功能提供了一個新的運算元，只需對光學性能進行少量修改，就能顯著提高生產良率。通過優化最佳的製造性能，設計對製造誤差的敏感性降低， 更容易進行規模化生產。與傳統方法相比，使用高良率優化運算元的設計團隊將產品性能提高了 20%，同時還能實現比以往高 10% 的產量。
將產品性能提高了 20% ，同時還能實現比以往高10% 的產量。
.jpg) 在設計過程中，光學系統對製造過程的脫敏意味著高良率優化提高了系統的性能，並實現了更高的產量。
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“與普通的傳統方法相比，我們在測試系統中使用高良率優化技術得到了更好的結果。”
Andrey Pravdivtsev, Simera 公司
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第三步：微調光學設計
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大多數專案都有獨特的尺寸限制、安裝和對準限制、計量問題、材料和塗層的選擇以及對稱性的考慮，必須根據預算、材料的可用性和環境因素來進行綜合考慮。要創造出一個能將所有這些相互依賴的動態因素巧妙地融合到一個和諧的產品中，這就要求光學設計師在設計過程中不斷地對設計進行微調。在歷史上， 光學設計人員的任務是將上游決策對下游影響直觀 化。雖然很少有工程師會在相互依賴的因素之間如何相互影響方面發展出專業知識，但很多人卻難以看到全部影響。隨著工程團隊承擔更多的專案，而且往往越來越複雜，要保持對每個決策之間的相互影響有一個清晰的認知幾乎是不可能的。
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使用快速良率，用戶可以在設計過程中通過快速檢查設計如何受到製造和校準誤差的影響來預測製造良率，而無需運行完整的蒙特卡羅分析。
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將產品推向市場的速度提高了 50% ，同時實現了更高的產量。
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幸運的是，技術可以為您提供幫助。借助 OpticStudio， 設計人員可以快速檢查其上游決策如何影響其產品的下游可製造性。快速良率和快速靈敏度等功能使設計師能夠瞭解自己的設計如何應對可製造性問題。在幾秒鐘 內，設計人員可以確定其產品最敏感的位置，並根據製造和對準誤差的影響預測其產量。透過快速檢查設計的可製造性，而無需運行完整的蒙特卡羅，光學工程師可以放心地評估他們是否滿足製造要求，並且如果他們的專案需要進一步量身訂制，可以在設計階段的早期迅速改變路線。此外，OpticStudio 使用者可以使用反映製造標準的預設業界預設公差快速設置其光學系統以進行任何公差分析。光學設計團隊有權快速評估其設計的可製造性，從而可以節省多達 50% 的時間，更快地將具有更高產量的產品推向市場。
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“有了新的可製造性洞察力，我擁有了我所需要的所有資料，可以快速、清晰地瞭解我的設計在現實生活中的表現。生產力和成本控制的提高將使所有OpticStudio 的用戶都非常滿意。”
Mary Turner, 資深光學設計工程師
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第四步：類比製造和校正錯誤
為了使光學產品能夠最大限度地發揮其性能，設計人員必須權衡嚴格公差的性能優勢和較寬鬆的公差所帶來的節省成本。光學工程師必須在產品的性能指標下降到與原始設計相差太遠之前，確定產品可以偏離原始設計的程度。為了實現這一目標，設計人員必須首先瞭解其公差參數對製造良率的影響。蒙特卡羅公差分析也許是光學領域應用最廣泛、最著名的分析方法之一，它為設計人員提供了數以千計的設計變體來類比製造變異性的影響。模擬設計如何退化以及不同的退化如何相互影響， 為光學工程師提供了關鍵的見解，使他們能夠準確地瞭解其製造性能，同時也知道在哪些地方需要對設計進行脫敏，以提高製造良率。
構建世界一流的光學產品，使其在競爭中脫穎而出，這就需要盡可能地進行最精確的模擬。多年來，OpticStudio 中的蒙特卡羅公差分析一直是瞭解設計在考慮製造和對準誤差的情況下在實際世界中的表現的黃金標準。根據 SPIE 數位圖書館的資料顯示，與其他任何光學軟體相比，更多的光學研究論文依靠 OpticStudio 來精確模擬設計。在 OpticStudio 中的蒙特卡羅公差分析的幫助下，設計師可以看到最佳和最壞的生產情況。業內最值得信賴的蒙特卡羅分析，使光學工程師能夠自信地製造出能夠滿足客戶實際性能要求的產品。
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第五步：可製造性分析
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光學設計團隊需要共同合作，瞭解每個設計參數對整個光學系統的靈敏度的影響。在過去，這個過程意味著要用不同的公差資料集運行多個公差分析來驗證他們的設計。光學工程師需要將不同的公差分析中存儲的資料進行匯總，以確定哪些元件對製造和對準誤差最敏感。這種驗證其系統性能的方法既繁瑣又耗費時間。雖然最有經驗的工程師可能會對哪些值的關注點有所瞭解，但許多設計人員需要卷起袖子，手動挖掘資料，以揭示每個參數、補償器和標準對設計的整體可製造性的貢獻。
OpticStudio 20.2 中發佈的公差資料分析功能，使光學設計團隊可以透過對多個公差資料集進行簡單的分類、比較和視覺化，快速驗證其性能。透過一個互動式資料檢視器，設計人員可以從每次蒙特卡羅和靈敏度分析中取得所有的公差資料。將多個公差資料集存儲在一個互動式檢視器中，意味著工程師可以立即比較結果，而無需手動匯總不同的分析結果。當設計人員獲得工具對公差值進行排序，識別出與標稱性能偏差最大的參數，並以產率曲線和長條圖的形式顯示累積分佈圖，就可以快速驗證他們的光學系統。將業界最值得信賴的蒙特卡羅分析與直觀的資料分析工具結合起來，意味著設計團隊可以自信地驗證光學性能，並精確地調整設計參數，以製造出具有卓越的實際性能的產品。
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.jpg) 公差資料分析提供了一目了然的結果，可將生產資料轉換為產量曲線和長條圖。
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