計算機三維設(shè)計在汽車上的應(yīng)用

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12計算機三維軟件的類型 12.1UG 12.1.1性價比高 22.1.2上手容易 22.1.3制造效率高 22.2PRO/E 32.3CATIA 32.4Solidworks 43計算機三維在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀 43.1在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用 43.1.1CATIA在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用 43.2在汽車制造中的應(yīng)用 53.2.1CAXA在制造與管理信息化中的應(yīng)用 53.3在汽車試驗中的應(yīng)用 73.3.1虛擬技術(shù)在汽車實驗中的應(yīng)用 74總結(jié) 9參考文獻 12致謝 131引言文章從計算機三維軟件類型入手，先寫了計算機三維軟件的類型及其在各個行業(yè)中的發(fā)展。其中以汽車行業(yè)發(fā)展最為迅速，尤其表現(xiàn)在汽車領(lǐng)域中的汽車設(shè)計、汽車制造、汽車試驗尤為突出。現(xiàn)代中國汽車行業(yè)中計算機三維的介入使其產(chǎn)生了激烈的競爭。2計算機三維軟件的類型在三維設(shè)計領(lǐng)域里，有許多強大的制作工具和輔助工具，下面我們就來介紹其中最具代表性的軟件如：UG、Pro/E、CATIA、Solidworks等。2.1UGUG（UnigraphicsNX）是SiemensPLMSoftware公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。UG針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計和工藝設(shè)計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗證的解決方案。UG同時也是用戶指南和普遍語法的縮寫；在DOTA中也被稱為幽鬼。UG是Unigraphics的縮寫，這是一個交互式計算機與計算機輔助制造系統(tǒng)，它功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計的一個主流應(yīng)用。UG的開發(fā)始于1990年7月，它是基于C語言開發(fā)實現(xiàn)的。UG是一個在二和三維空間無結(jié)構(gòu)使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設(shè)計思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同的應(yīng)用再利用。一個給定過程的有效模擬需要來自于應(yīng)用領(lǐng)域(自然科學(xué)或工程)、數(shù)學(xué)(分析和數(shù)值數(shù)學(xué))及計算機科學(xué)的知識。然而，所有這些技術(shù)在復(fù)雜應(yīng)用中的使用并不是太容易。這是因為組合所有這些方法需要巨大的復(fù)雜性及交叉學(xué)科的知識。最終軟件的實現(xiàn)變得越來越復(fù)雜，以致于超出了一個人能夠管理的范圍。一些非常成功的解偏微分方程的技術(shù)，特別是自適應(yīng)網(wǎng)格加密和多重網(wǎng)格方法在過去的十年中已被數(shù)學(xué)家研究，同時隨著計算機技術(shù)的巨大進展，特別是大型并行計算機的開發(fā)帶來了許多新的可能。UG的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計算，為復(fù)雜應(yīng)用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)一個如UG這樣的大型軟件系統(tǒng)通常需要有不同層次抽象的描述。UG具有三個設(shè)計層次，即結(jié)構(gòu)設(shè)計、子系統(tǒng)設(shè)計和組件設(shè)計。至少在結(jié)構(gòu)和子系統(tǒng)層次上，UG是用模塊方法設(shè)計的并且信息隱藏原則被廣泛地使用。所有陳述的信息被分布于各子系統(tǒng)之間。下面我們來說說UG的優(yōu)勢。2.1.1性價比高UG包括了世界上最強大、最廣泛的產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用模塊。UG具有高性能的機械設(shè)計和制圖功能，為制造設(shè)計提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設(shè)計任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。UG優(yōu)于通用的設(shè)計工具，具有專業(yè)的管路和線路設(shè)計系統(tǒng)、鈑金模塊、專用塑料件設(shè)計模塊和其他行業(yè)設(shè)計所需的專業(yè)應(yīng)用程序。UG為那些培養(yǎng)創(chuàng)造性和產(chǎn)品技術(shù)革新的工業(yè)設(shè)計和風(fēng)格提供了強有力的解決方案。利用UG建模，工業(yè)設(shè)計師能夠迅速地建立和改進復(fù)雜的產(chǎn)品形狀，并且使用先進的渲染和可視化工具來最大限度地滿足設(shè)計概念的審美要求。UG產(chǎn)品開發(fā)解決方案完全支持制造商所需的各種工具，可用于管理過程并與擴展的企業(yè)共享產(chǎn)品信息。UG與UGSPLM的其他解決方案的完整套件無縫結(jié)合。這些對于CAD、CAM和CAE在可控環(huán)境下的協(xié)同、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字化實體模型和可視化都是一個補充。2.1.2上手容易初學(xué)者比較關(guān)心的問題就是UG是否容易上手，這一點你可以完全放心，UG的制作流程十分簡潔高效，可以使你很快的上手，所以先不要被它的大堆命令嚇倒，只要你的操作思路清晰上手是非常容易的。2.1.3制造效率高通過使用UG，制造團隊可以用新的“同步建模技術(shù)”工具來快速優(yōu)化生產(chǎn)過程模型。用多過程計算工具來同時處理刀具路徑和交互NC編程，可以把編程速度提高一倍。新的編程與后處理工具可以幫助您利用生產(chǎn)力高的關(guān)鍵機床和控制器功能。UG的力量、靈活性以及突破性技術(shù)可以大幅提高您的設(shè)計生產(chǎn)力。由于“同步建模技術(shù)”得到了大幅改進，您能夠以比以往更快的速度對設(shè)計進行建模和修改，并且以前所未有的效率處理來自其它CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。UG里面的多CAD功能可以改善您與擴展設(shè)計團隊和供應(yīng)鏈之間的協(xié)同，并簡化您與他們之間的交互。HD3D可以高效、有效地索引和處理屬性數(shù)據(jù)列表，并且以手動方式將其與三維產(chǎn)品模型關(guān)聯(lián)起來，因此您可以通過交互式導(dǎo)航，以可視化方式理解PLM數(shù)據(jù)，并且得到您需要的詳細信息。通過查看產(chǎn)品的三維表示，您可以立即回答關(guān)于項目狀態(tài)、設(shè)計變更、團隊責(zé)任、議題、問題、成本、供應(yīng)商以及其它屬性方面的問題。2.2Pro/EPro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域占據(jù)重要位置。Pro/E第一個提出了參數(shù)化設(shè)計的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計至生產(chǎn)全過程集成到一起，實現(xiàn)并行工程設(shè)計。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計、鈑金設(shè)計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。參數(shù)化設(shè)計，相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。Pro/E是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。2.3CATIACATIA是法國達索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。作為PLM協(xié)同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計他們未來的產(chǎn)品，并支持從項目前階段、具體的設(shè)計、分析、模擬、組裝到維護在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計流程。模塊化的CATIA系列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開發(fā)活動中的需要，包括風(fēng)格和外型設(shè)計、機械設(shè)計、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機、機械加工、分析和模擬。CATIA產(chǎn)品基于開放式可擴展的V5架構(gòu)。通過使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計知識，縮短開發(fā)周期，CATIA解決方案加快企業(yè)對市場的需求的反應(yīng)。自1999年以來，市場上廣泛采用它的數(shù)字樣機流程，從而使之成為世界上最常用的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。CATIA系列產(chǎn)品已經(jīng)在七大領(lǐng)域里成為首要的3D設(shè)計和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計、電力與電子、消費品和通用機械制造。CATIA是汽車工業(yè)的事實標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng)。CATIA在造型風(fēng)格、車身及引擎設(shè)計等方面具有獨特的長處，為各種車輛的設(shè)計和制造提供了端對端的解決方案。CATIA涉及產(chǎn)品、加工和人三個關(guān)鍵領(lǐng)域。CATIA的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時間。2.4SolidworksSolidWorks為達索系統(tǒng)（DassaultSystemesS.A）下的子公司，專門負責(zé)研發(fā)與銷售機械設(shè)計軟件的視窗產(chǎn)品。達索公司是負責(zé)系統(tǒng)性的軟件供應(yīng)，并為制造廠商提供具有Internet整合能力的支援服務(wù)。該集團提供涵蓋整個產(chǎn)品生命周期的系統(tǒng)，包括設(shè)計、工程、制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等各個領(lǐng)域中的最佳軟件系統(tǒng)，著名的CATIAV5就出自該公司之手，目前達索的CAD產(chǎn)品市場占有率居世界前列。SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡。當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實體模型設(shè)計系統(tǒng)。1995年推出第一套SolidWorks三維機械設(shè)計軟件至今，至2010年已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個國家進行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997年，Solidworks被法國達索公司收購，作為達索中端主流市場的主流品牌。3計算機三維在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀3.1在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用3.1.1CATIA在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用CATIA在汽車排氣歧管復(fù)雜曲面設(shè)計中的應(yīng)用

(1)零件分析、曲面分解

按零部件的功能和結(jié)構(gòu)要求對零件進行分析，將構(gòu)成零部件整體的曲面分解為基本曲面和過渡曲面。基本曲面為形成零部件主要輪廓的曲面，過渡曲面為配合面或結(jié)合面。排氣歧管整體曲面劃分為4個基本曲面和一個過渡曲面。在曲面分解時，應(yīng)使分解的曲面數(shù)量盡可能少。

(2)曲面的設(shè)計

首先，根據(jù)功能的要求及結(jié)構(gòu)的特點，選擇正確的曲面設(shè)計方法。其次，按曲面造型方法的要求，構(gòu)造“脊線”和其他約束曲線。“脊線”為曲面造型的方向約束線，其他約束線指形狀約束線和邊界條件。確定約束條件時應(yīng)注意：“脊線”應(yīng)比要生成的曲面長些，以保證生成的曲面足夠大；“脊線”盡量與其他約束線平行，生成曲面的質(zhì)量較好；通過“脊線”上任何位置的法線與其他約束曲線的交點不應(yīng)多于2個。對這類封閉型管狀零件，可選其分模面與斷面的交點來生成約束線。對生成的各種約束曲線進行評價，滿意后，用SURF2、NURBS等功能即可構(gòu)建曲面。

(3)曲面質(zhì)量評價對生成的單個曲面進行簡單的上光著色檢查，確認生成的曲面平滑、無扭曲變形。

(4)曲面組合，構(gòu)造零部件整體曲面

將前述生成的曲面兩兩連接為一個整體。曲面連接時利用生成的曲面的邊界，用SURF2+FILLET功能作變半徑倒圓，實現(xiàn)曲面與曲面的光滑連接。

(5)曲面整體的評價

光順的獨立曲面連接并不能保證一定能生成光順的整體曲面，因而對整體曲面的評價是保證設(shè)計零件光順的重要一步。

CATIA曲面造型技術(shù)應(yīng)用于汽車零件復(fù)雜曲面造型設(shè)計中，使設(shè)計過程簡化、快捷、精確，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立的三維汽車模型，可顯示汽車的懸掛、底盤、內(nèi)飾直至每一個焊接點，設(shè)計者可確定每個部件的質(zhì)量，了解各個部件的運行性能。這種三維模型準(zhǔn)確性很高，汽車制造商可按得到的計算機數(shù)據(jù)直接進行大規(guī)模生產(chǎn)。CATIA是汽車工業(yè)的事實標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng)。CATIA在造型風(fēng)格、車身及引擎設(shè)計等方面具有獨特的長處，為各種車輛的設(shè)計和制造提供了端對端（endtoend）的解決方案。CATIA涉及產(chǎn)品、加工和人三個關(guān)鍵領(lǐng)域。CATIA的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時間。3.2在汽車制造中的應(yīng)用3.2.1CAXA在制造與管理信息化中的應(yīng)用中國一汽是中國汽車工業(yè)的搖籃，是中國汽車最大的企業(yè)集團，擁有直屬專業(yè)廠10家，分公司3家，全資子公司36家，控股子公司16家，參股公司29家，在海外設(shè)立了11個分公司和辦事機構(gòu)。擁有“解放”、“紅旗”兩大民族品牌、與德國大眾公司合資生產(chǎn)的“奧迪”、“捷達”兩大品牌，多品種、寬系列的產(chǎn)品格局，產(chǎn)品綜合生產(chǎn)能力達到45萬輛。一汽鑄模廠是較早將CAXA引入模具產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計制造的企業(yè)之一，在二維繪圖、三維建模、工藝設(shè)計、數(shù)控編程等的應(yīng)用基礎(chǔ)之上，2002年初，基于CAXA協(xié)同管理平臺，CAXA為鑄模廠成功開發(fā)了“模具生產(chǎn)管理系統(tǒng)”并全面啟用，將包括訂單管理、模具設(shè)計、工藝設(shè)計、模具生產(chǎn)等主要業(yè)務(wù)集中在一起，實現(xiàn)了信息共享，使設(shè)計和工藝有機結(jié)合。該系統(tǒng)保證了信息的一致性，提升了模具設(shè)計能力，方便了模具生產(chǎn)成本的有效控制，而且實現(xiàn)了模具設(shè)計、工藝設(shè)計、車間生產(chǎn)并行工作，大大壓縮了模具供貨周期、提升了競爭能力。CAXA協(xié)同管理平臺已經(jīng)成為鑄模廠實現(xiàn)VDA認證的有效工具，比如規(guī)范各崗位的職能、實現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)的版本控制、對設(shè)備的維護、對質(zhì)量數(shù)據(jù)的分析等，為鑄模廠拿到進軍國際市場的通行證創(chuàng)造了條件。一汽專用車廠從先后使用CAXA三維圖板、CAXA實體設(shè)計、CAXA協(xié)同管理等軟件起，開始了從二維繪圖向三維繪圖和三維數(shù)字化設(shè)計的信息化跨越，不僅很好地解決了與汽研所PRO/E的數(shù)據(jù)交換以及與其他已有軟件的兼容匹配等關(guān)鍵問題。CAXA系列軟件更已被技術(shù)人員廣泛、有效地組合應(yīng)用，如工裝夾具的裝配圖、零件圖由CAXA實體軟件設(shè)計完成三維創(chuàng)新設(shè)計、通過CAXA電子圖板輸出符合國標(biāo)的二維圖形等，已成為設(shè)計和繪圖的基本方法之一。在減速器等產(chǎn)品上全部零件全部由CAXA軟件完成。隨著技術(shù)人員對CAXA軟件的熟悉，CAXA正被越來越多地應(yīng)用在汽車車架、車身和整車的設(shè)計制造中。長春齒輪廠是一汽的直屬專業(yè)廠，2001年初長春齒輪廠在專業(yè)工藝軟件的選型過程接觸了CAXA工藝圖表，為“所見即所得”的卡片填寫和編輯方式，尤其是CAD圖形的重用、豐富專業(yè)的工藝知識庫以及智能雙向關(guān)聯(lián)填寫等功能所動，先后購買了幾十套CAXA工藝圖表。目前長春齒輪廠的所有工藝文件全部由CAXA工藝圖表軟件來完成。CAXA工藝圖表的成功應(yīng)用，堅定了長齒全面應(yīng)用CAXA軟件的信心和決心。目前長齒已開始分批將CAXA實體設(shè)計、CAXA三維圖板等CAXA系列軟件全面用于齒輪設(shè)計制造的各個環(huán)節(jié)，CAXA將在長齒的信息化過程中發(fā)揮越來越重要的作用。近年來隨著國內(nèi)技術(shù)的日趨成熟和汽車國產(chǎn)化步伐的加快，一汽集團旗下的眾多企業(yè)，包括一汽工藝裝備、一汽四環(huán)、一汽富奧、一汽吉林標(biāo)準(zhǔn)件廠、一汽長春輕型發(fā)動機廠、一汽實業(yè)公司、一汽哈爾濱變速箱廠、一汽金杯等30多家企業(yè)，先后引入CAXA系列軟件，廣泛用于數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計、工藝、制造和生產(chǎn)管理等，通過低門檻、大面積、高效率的信息化，提升了企業(yè)核心能力，為一汽的發(fā)展發(fā)揮了積極作用。3.3在汽車試驗中的應(yīng)用3.3.1虛擬技術(shù)在汽車實驗中的應(yīng)用虛擬試驗技術(shù)作為虛擬制造技術(shù)的一個環(huán)節(jié)，在汽車空氣動力學(xué)及汽車被動安全性研究中正得到越來越廣泛的應(yīng)用，汽車被動安全性研究包括車身抗撞性研究、碰撞生物力學(xué)研究以及乘員約束系統(tǒng)和內(nèi)飾件的研究。虛擬試驗方法的核心是有限元法和多剛體動力學(xué)的數(shù)值方法，它通過一定的前后處理程序和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模板，以CAD文件為輸入，在計算機中模擬出與實際試驗一樣的環(huán)境。通過計算，得到試驗報告。虛擬現(xiàn)實是計算機相關(guān)技術(shù)中的重要課題，繼多媒體技術(shù)之后，正日益引起汽車廠商及開發(fā)設(shè)計部門的高度關(guān)注。這不僅因為它的概念、理論及設(shè)備新穎，而且一經(jīng)實現(xiàn)就表現(xiàn)出了強大的生命力，展示出極具應(yīng)用前景的態(tài)勢。由于“需求推動”和“技術(shù)推動”的原因，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車開發(fā)與研究中廣泛的應(yīng)用，如汽車虛擬設(shè)計、虛擬制造、汽車模擬駕駛系統(tǒng)、汽車性能試驗方針、汽車虛擬維修等，其前景十分誘人。虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展較快，而且是十分活躍的技術(shù)領(lǐng)域之一。美國、英國、日本等國的政府機構(gòu)和許多大公司特別重視這項技術(shù)，他們投入巨額資金進行開發(fā)并得到了迅速的進展。我國正在開展這方面的研究工作。產(chǎn)品的最初構(gòu)思來自人類認識和改造世界的欲望和邏輯思維、形象邏輯的結(jié)果。在計算機增強了人與自然及社會的信息交流能力的同時，也增強了人類創(chuàng)造思維的能力。計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)在汽車開發(fā)時的應(yīng)用就是一個證明。社會的不斷發(fā)展對汽車商品生產(chǎn)的要求越來越高，以往的大批量生產(chǎn)方式已經(jīng)難以滿足人們對商品規(guī)格多樣化日益增長的需求，取而代之的將是小批量多規(guī)格的生產(chǎn)方式。由于需要在同一個生產(chǎn)線上裝配不同類型的商品，因此對設(shè)計和制造技術(shù)的靈活性(柔性)提出了很高的要求。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的投入性和交互性可以很好的幫助產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是虛擬制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)和靈魂，虛擬制造系統(tǒng)是由多學(xué)科知識形成的綜合系統(tǒng)，是利用計算機支持技術(shù)對必須生產(chǎn)和制造的汽車進行全面建模和仿真，它能夠仿真非實際生產(chǎn)的材料和產(chǎn)品，同時產(chǎn)生有關(guān)它們的信息。也可以制定零件生產(chǎn)的機加工方案、擬定產(chǎn)品檢驗和試驗步驟等。虛擬現(xiàn)實是一種可以創(chuàng)造和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)，虛擬世界由計算機生成，通過視、聽、觸覺等作用于用戶，使之產(chǎn)生身臨其境的沉浸感、交互感。虛擬現(xiàn)實技術(shù)實際上是包括計算機圖形學(xué)、圖形處理與模式識別、智能接口技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)、語言處理與響應(yīng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和高性能計算機系統(tǒng)的集合。設(shè)計師設(shè)計出的新型汽車是否合理，往往需要經(jīng)過碰撞、風(fēng)洞等測試加以檢驗。最初檢驗新型汽車性能的方法是：先在一輛樣車上放置木偶，加速后讓它與墻壁碰撞，然后，再檢測車身與木偶的受損程度，由此斷定碰撞過程中，車與人的受力情形。這種方法，不僅存在著嚴重的誤差，而且需先把樣車做出來，費事費力。而采用虛擬試驗方法，則只需先用木材、黏土或陶土做一輛汽車模型，在風(fēng)洞中測定其空氣動力學(xué)數(shù)據(jù)，再把模型掃描進虛擬環(huán)境系統(tǒng)，把它放大成與真車一樣的大小。通過虛擬環(huán)境系統(tǒng)模擬撞車，可以精確地把木偶的手或腳的受力情況反映出來，采用這個系統(tǒng)，可以減少約一半的設(shè)計費用及時間。虛擬試驗方法在中、外汽車界獲得了日益廣泛的運用在代表世界汽車工業(yè)最高科技水平的F1賽車界，每年參賽的賽車都要進行一項虛擬測試。這項測試的環(huán)境與真實的賽場毫無二致，同樣是馬達轟鳴、風(fēng)馳電掣，惟一不同指出是沒有車手參賽。在這種虛擬環(huán)境中，計算機忠實地展現(xiàn)出了F1賽事中各個賽道中可能出現(xiàn)的情況，重點是虛擬出發(fā)生車禍后賽車能夠提供給車手的保護，通過它判斷賽車能否有效地保護車手不受或少受傷害。近幾年，F(xiàn)1賽壇車禍頻發(fā)，而幾乎沒有車手因此喪生，無疑，這套虛擬環(huán)境系統(tǒng)功不可沒。一級方程式賽車、跑車、轎車、卡車、商用車、有軌電車、地鐵列車、高速列車，各種車輛在CATIA上都可以作為數(shù)字化產(chǎn)品，在數(shù)字化工廠內(nèi)，通過數(shù)字化流程，進行數(shù)字化工程實施。CATIA的技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)是無人可及的，并且被各國的汽車零部件供應(yīng)商所認可。從近來一些著名汽車制造商所做的采購決定，如Renault、Toyota、Karman、Volvo、Chrysler等，足以證明數(shù)字化車輛的發(fā)展動態(tài)。Scania是居于世界領(lǐng)先地位的卡車制造商，總部位于瑞典。其卡車年產(chǎn)量超過50，000輛。當(dāng)其他競爭對手的卡車零部件還在25，000個左右時，Scania公司借助于CATIA系統(tǒng)，已經(jīng)將卡車零部件減少了一半。現(xiàn)在，Scania公司在整個卡車研制開發(fā)過程中，使用更多的分析仿真，以縮短開發(fā)周期，提高卡車的性能和維護性。CATIA系統(tǒng)是Scania公司的主要CAD/CAM系統(tǒng)，全部用于卡車系統(tǒng)和零部件的設(shè)計。通過應(yīng)用這些新的設(shè)計工具，如發(fā)動機和車身底盤部門CATIA系統(tǒng)創(chuàng)成式零部件應(yīng)力分析的應(yīng)用，支持開發(fā)過程中的重復(fù)使用等應(yīng)用，公司已取得了良好的投資回報?，F(xiàn)在，為了進一步提高產(chǎn)品的性能，Scania公司在整個開發(fā)力，同時又能從物理樣機和虛過程中，正在推廣設(shè)計師、分析師和檢驗部門更加緊密地協(xié)同工作方式。這種協(xié)調(diào)工作方式可使Scania公司更具市場應(yīng)變能擬數(shù)字化樣機中不斷積累產(chǎn)品知識。4總結(jié)提升制造過程的信息化水平是增強企業(yè)競爭力的關(guān)鍵手段，從三維CAD,到CATIA，再到虛擬制造，一直到現(xiàn)在引人關(guān)注的數(shù)字化制造，信息技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域正從產(chǎn)品生命周期的上游即設(shè)計階段向下游即工藝規(guī)劃和生產(chǎn)階段延伸.數(shù)字化制造的目標(biāo)就是從制造的現(xiàn)實出發(fā)，對制造準(zhǔn)備和制造過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行數(shù)字化描述和處理，在制造系統(tǒng)中進行存儲和交換后直接應(yīng)用于工藝的輔助設(shè)計和對生產(chǎn)過程的管理與控制，汽車制造行業(yè)一直是國內(nèi)先進制造技術(shù)應(yīng)用的聚集地，這些企業(yè)有較好的制造設(shè)備條件和IT應(yīng)用基礎(chǔ)，它們率先實施數(shù)字化制造既是大勢所趨，也是形勢所迫。一方面，國家的方針政策引導(dǎo)它們不斷進行創(chuàng)新，“建立創(chuàng)新體制，形成自主發(fā)展能力”是中國汽車行業(yè)“十二五規(guī)劃”提出的九個戰(zhàn)略目標(biāo)之一，汽車制造業(yè)要增強創(chuàng)新能力，就離不開產(chǎn)品設(shè)計的數(shù)字化,工藝規(guī)劃的數(shù)字化和生產(chǎn)管理的數(shù)字化；另一方面，市場競爭促使企業(yè)從傳統(tǒng)制造模式向數(shù)字化制造模式轉(zhuǎn)變，在產(chǎn)品越來越復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備和制造系統(tǒng)日趨復(fù)雜和昂貴的情況下，只有引入數(shù)字化制造技術(shù)中的虛擬驗證功能,并通過定量的手段來分析和優(yōu)化制造工藝，才能保證在可制造的前提下，實現(xiàn)快速，低成本和高質(zhì)量的制造。值得欣喜的是,國內(nèi)越來越多的汽車制造企業(yè)開始關(guān)注數(shù)字化制造，一些領(lǐng)先企業(yè)正在嘗試實施數(shù)字化制造。同時，學(xué)術(shù)界，IT咨詢公司和軟件公司對數(shù)字化制造的熱情也在逐漸高漲，這對數(shù)字化制造的應(yīng)用無疑將起到很好的推動作用。當(dāng)然，在實施數(shù)字化制造過程中遇到的一些困難和挑戰(zhàn)也不能回避。實施數(shù)字化制造是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,投資巨大，如果采用的技術(shù)手段和實施方法不合適，還會存在著一定的風(fēng)險。因此，我們既需要借鑒國外的成功經(jīng)驗，也要注意到國內(nèi)汽車制造公司和國外公司在管理，技術(shù)積累，IT應(yīng)用等方面的差距，必須采取一種適合于中國國情的實施模式。北京現(xiàn)代信息技術(shù)科于2002年7~8月間開始籌備。從一臺臺計算機開始建起，到2003年1月，包括各個車間、辦公室在內(nèi)的各部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)施已經(jīng)建成聯(lián)通。到2003年6、7月份，公司產(chǎn)能達到十萬臺，之后經(jīng)過十五萬、二十萬、三十萬幾個產(chǎn)能臺階的逐步上升，信息化建設(shè)也同步地逐漸完善起來，目前已經(jīng)上線了50多個子系統(tǒng)，各業(yè)務(wù)部門的信息化程度達到95%以上。華晨寶馬自2005年9月開始啟動SAP項目，到2006年4月27日結(jié)束，趕在了國家對合資汽車國產(chǎn)化要求的最后期限之前，比常規(guī)周期縮短了三分之一。按外方專家的正常項目實施速度，也起碼要一年的時間。而南京名爵2005年6月6日做出參加競購MG羅孚的決策；7月22日舉行簽字儀式，隨后將所有機器設(shè)備全部搬運到南京，重新安裝、調(diào)試；2006年6月首批配件出口到歐洲；2007年3月27日，包括MG7系列、MGTF跑車等多款MG名爵新車正式下線。南京名爵信息部也在最短的時間內(nèi)，采用了InforERPLN(即原來的BAAN6)作為核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，搭起起一個符合5年內(nèi)達到20萬輛整車的產(chǎn)銷規(guī)模，集財務(wù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、采購、制造、銷售、售后服務(wù)前瞻性的IT框架。吉利則從2002年開始先后三次啟動ERP