基于CATIA V5 环境提升汽车车身开发能力的探讨

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摘要：创新和知识经济的时代，增加市场占有率、降低开发制造成本、提高开发质量和增加开发的创新能力是汽车制造企业共同追求的目标。一汽集团技术中心基于CATIA V5，正在不断提升产品开发能力。尤其在车身开发方面，从追求几何造型为目标的工作方式发展为初步建立CATIA 设计规则、逐步实施DMU 技术、不断完善知识工程体系，并计划在基于V5 的平台上更加全面深入地运用DassaultSystemes(DS)公司的领先技术，向更高的目标迈进。

一、 前言：

在汽车产品日益丰富的今天，汽车客户对品牌的忠诚度在降低，汽车厂商只有在具备根据客户的喜好而快速提供多样配置选择的能力时，才可以更长久地留住客户；新的安全与环保法规不断出台，对汽车产品的质量要求也不断提高……

汽车企业在21 世纪－创新和知识经济的时代， 必需提供一系列支持产品创新开发的手段，如：

必须满足产品设计、制造各环节的应用需求；产品各专业设计、制造的信息和流程必须得到有效的管理；

为提高产品质量，降低成本，设计的错误需要在产品开发早期发现并得以解决；如果问题发生在产品开发后期时，更改的信息也需立即且毫无差错地提醒到所有相关人员，设计、制造的相关信息必须容易而自动的自我更新，以减少开发成本；

完善的知识工程体系应能使设计人员将原有项目中的最佳经验应用到今后的项目中，来优化设计、更好地利用现有资源，减少成本，同时提高创新能力，以适应产品多样化的需求。

增加市场占有率、降低开发制造成本、提高开发质量和增加开发的创新能力是汽车制造企业共同追求的目标。

一汽集团技术中心全面推广三维设计技术，采用CATIA V5 系统，引入并实施DMU 技术，并不断完善知识工程体系，并计划在基于V5 的平台上更加全面深入地运用DS 的领先技术，向更高的目标迈进。

二、 基于CATIA V5 环境，提升一汽技术中心车身开发能力

三维 CAD 系统是产品生命周期管理的基本和必须的手段。一汽集团技术中心从1999 年开始采用CATIA 三维设计。基于CATIA，技术中心一直在不断提升产品开发能力。尤其在车身开发方面，从追求几何造型为目标的工作方式发展为初步建立CATIA 设计规则、逐步实施DMU 技术、不断完善知识工程体系，建立了相对完善的一汽技术中心车身开发新一代CAD 系统: CATIAＶ5。

1 一汽技术中心车身CAD 系统的发展 :从几何造型到工程设计

一汽技术中心1994 年引入3D CAD 系统（ICEMDDN），1996 年EUCLID，1999 年CATIA V4，2004年CATIA V5，2006 年基于CATIA V5 应用DMU/VPM。

1.1 以追求几何造型为目标的工作方式

传统CAD设计中决定效率和质量的因素

一个产品开发CAD 设计工作的效率和质量决定于设计工程师:

·对产品技术要求的理解程度
·个人选择的设计步骤
·对应用软件功能的熟练程度
·对个人设计流程/档案的管理方式
·个人的记忆理解能力
…

完全依靠个人经验

以追求几何造型为目标的工作方式的弱点

·完全依赖个人的能力和习惯
·没有企业的规范和标准
·开发经验和产品知识的流失

所以改变这种作业方式成为必然。

1.2 采用新一代的CAD 系统: CATIAＶ5

·建立车身开发的CAD设计规范和标准
·制订各专业和专业间的协同工作流程
·建立车身开发的知识库并应用以知识驱动设计的新技术
·全面实施DMU技术,提供真正的并行工程平台
·增加工作意义和乐趣,留住有用人才和知识
·实现有效管理CAD 应用,设计流程和企业知识
·从CAD 本身着手是每个设计人员都必须参与的使命

2 一汽技术中心车身开发的策略与方法

2.1 策略

·选择战略性平台 — CATIA V5
·突破传统的车身开发技术
·全面推广创新的三维设计, 电子样车(DMU)技术
·建立车型设计流程和体系
·高度重视知识工程/知识库的建立
·CAx/IT技术和车型开发技术提高的关键因素之一: 战略性合作伙伴( DS & RP )

2.2 方法

·提高CATIA V5 的应用能力
- 初/中级培训
- 专业模块高级培训
- 与具体项目相结合的应用培训与项目实施
·建立CATIA 设计规范,改善设计工艺
- 纳入质量管理体系
- 设置门槛
·引入并实施DMU 技术，提高设计质量并缩短设计周期
·引入相关性技术，缩短产品开发周期实现同步工作
·引入模板技术，实现企业知识积累。

3 一汽技术中心车身开发新的工作方式：

3.1 建立CATIA 设计规范与流程

把CAD 从作为几何造型(geometry modeling)的工具提升为建立设计规则(design methodology)和开发流程(process engineering) 的系统。从而规范车身开发的CAD“设计工艺”。

(1) 定义CATIA设计规则：

- 标色，分层，精度
- 发放，审核，储存
- 应用实体规程
- 应用曲面规程

(2)车身主要部件的设计流程制定(CAD的设计工艺)：

通过评估多个方案以选择应用CATIA的最佳设计方法，并考虑以下因素：

- 流程的重复使用性/延用性（re-useable)
- 设计变更的方便性（特别针对后阶段的设计修改）
- 协同作业方案
- 对下游工序和可加工性的影响

(3)车身设计流程的制定和实施：

- 建立各主要部件的标准件和设计特征库（设计模板库）
- 在实际项目中选择具代表性（典型）部件
- 对设计人员的流程培训(Catalyst Training )
- 通过具体开发实施和优化设计流程

3.2 全面实施DMU(Digital Mock-Up)-电子样车技术,

3.2.1 实施DMU 的战略性意义

近十年来, CAD 功能都只是围绕着如何提高几何图形设计的能力以针对零部件设计的效率。唯有发展到CATIA 的DMU 技术，CAD 的应用才能真正对提高整个车型产品的开发能力起到根本性的作用。

而CAD 工作的模式也随着DMU 的实施由以前只能依赖个人技巧的传统方式转变到支持整个设计队伍和建立在企业流程规范的基础上的协同作业模式。

3.2.2 “尽早发现和解决问题” (Front End Loading) 的概念和利益

在设计开发周期中分享信息，以便：

· 提高对产品的整体认识
·对概念设计进行评估
·检查早期设计的错误
·提供不同的设计方案
·即时的模拟分析
·减少实物样车造时的返工量

改变的决策能在以下情况作出:

·在实物样车制造之前
·在开发成本还很低时





3.2.3 应用DMU 技术实现车身相关性设计

·DMU 电子样车--- 空间关系的集成
·100％ 3D 定义的产品---共享产品数字化模型
·改变管理方式 ---控制模型

好处是...

·提供真正的并行工程的产品开发环境
·加强空间和尺寸控制之间的集成
·增强车型和设计规范间的直观信息以方便决策和减少设计错误
·在早期能获取跨专业/部门变化的信息

3.2.4 一汽技术中心DMU 技术

经历了约一年的探索，在Dassault Systemes 和迅利科技公司的支持下，一汽技术中心开始全面实施DMU 技术，建立起真正能够支持并行的车身开发流程的平台。

3.3 注重建立车身开发的知识库。

通过CAD设计不但获得定义零部件的几何形状数据，更着重累积车身开发的知识和经验（包括设计规范，规则，定义和流程等）。

3.3.1 新一代的软件技术 - 智能化软件

·CATIA V5 的提供了一系列工具用来捕捉和重复利用企业的知识和诀窍
·全规则驱动原型 (特征)
·应用程序/ 前后关系产品间的全相关性
·发放和替换功能
·用户定义特征, 超级拷贝功能和目录库
·建立设计中的复杂的相关性和内在规则以描述开发全流程
·通过相关性和替换能力极快速地生成新的系列/派生设计

3.3.2 一汽技术中心车身系统知识工程的建设


4 一汽技术中心车身开发技术的发展


几年的探索与实践，一汽技术中心一直在不断提升产品开发能力。尤其在车身开发方面，彻底改变了以追求几何造型为目标的工作方式。基于CATIA V5，不仅在焊点/标准件库/人机工程/有限元分析/管路设计/钣金设计等方面有了较深的应用，还建立起CATIA 设计规则、实施DMU 技术、完善知识工程体系，并计划在基于V5 的平台上更加全面深入地运用DS 的领先技术，向更高的目标迈进。(

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不知道能不能用到