【正文】 方法，這種標(biāo)準(zhǔn)和目錄庫(kù)可以使企業(yè)快速形成生產(chǎn)力。HGR還帶有參數(shù)化支架庫(kù)。所有這些使得設(shè)計(jì)人員可以快速簡(jiǎn)捷地創(chuàng)建、修改和管理自己的支架布置。 線槽與導(dǎo)管設(shè)計(jì) CATIA V5線槽與導(dǎo)管設(shè)計(jì)（RCD：CATIA Raceway and Conduit Design）提供完整的工具來(lái)創(chuàng)建、修改和分析3維線槽與導(dǎo)管設(shè)計(jì)，提供規(guī)劃工具來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的智能布置和設(shè)備的自動(dòng)布置。設(shè)計(jì)人員可以使用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的約定和經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)建并管理以規(guī)則驅(qū)動(dòng)的線槽與導(dǎo)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 RCD還提供了一個(gè)線槽與導(dǎo)管參數(shù)化設(shè)計(jì)零件庫(kù)。該庫(kù)通過(guò)定義溝槽、管道網(wǎng)絡(luò)與電纜布線產(chǎn)品集成，可以根據(jù)設(shè)計(jì)信息進(jìn)行智能規(guī)劃。與設(shè)計(jì)規(guī)范引擎的集成可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的自動(dòng)控制并保證了設(shè)計(jì)過(guò)程與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的一致性。設(shè)計(jì)人員可以查詢和提煉所獲取的設(shè)計(jì)信息和知識(shí)，并將其用于后續(xù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中。RCD與PDM產(chǎn)品集成后，可以以很容易接受的方式，從初始設(shè)計(jì)到運(yùn)行或IES/Plant操作全面地管理系統(tǒng)。 管線設(shè)計(jì) CATIA V5管線設(shè)計(jì)（TUB：CATIA Tubing Design）主要進(jìn)行管線及管線系統(tǒng)的物理形狀設(shè)計(jì)和管理。特點(diǎn)是2維原理圖和3維設(shè)計(jì)相集成，通過(guò)把功能原理圖的信息（如數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)意圖）自動(dòng)傳遞到3D詳細(xì)設(shè)計(jì)，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)流程。兩個(gè)設(shè)計(jì)階段的集成確保了在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段能夠捕捉設(shè)計(jì)意圖。原理圖驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方式可以在3維設(shè)計(jì)時(shí)自動(dòng)調(diào)用管線和零件，從而動(dòng)態(tài)地保持了原理圖與3維設(shè)計(jì)的一致性。設(shè)計(jì)人員可以加注釋并驗(yàn)證模型、查詢數(shù)據(jù)、生成相應(yīng)的報(bào)告。TUB提供有豐富的功能用于快速查詢?cè)O(shè)計(jì)信息，并產(chǎn)生相關(guān)報(bào)告信息。通過(guò)與PDM集成，可提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。圖十三 基于CATIA V5的虛擬生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 虛擬廠房設(shè)計(jì) 如今，每一個(gè)制造企業(yè)都在不停地尋找新辦法減少設(shè)備閑置時(shí)間、減少生產(chǎn)車間出現(xiàn)問(wèn)題的次數(shù)及停工期，以便將產(chǎn)品快速地投放市場(chǎng)。為了幫助企業(yè)成功地實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，CATIA V5廠房布置設(shè)計(jì)（PLO：CATIA Plant Layout）應(yīng)運(yùn)而生。它可以優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備布置和廠房布置，從而優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品輸出。 PLO擅長(zhǎng)于工廠設(shè)施的空間組成設(shè)計(jì)，主要用于處理“空間利用”和廠房?jī)?nèi)設(shè)備的布置問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)快速的廠房布置和廠房布置的后續(xù)工作，方便快捷地生成總體布局，同時(shí)也便于下游設(shè)計(jì)的修改與完善。它也提供由傳統(tǒng)的2D布局圖到3D布局的轉(zhuǎn)換功能。它的智能性可以幫助廠房設(shè)計(jì)者與系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)組在設(shè)備還未安裝或還未運(yùn)送至廠房之前便可確定有關(guān)廠房的布置安排，發(fā)現(xiàn)并解決生產(chǎn)流程問(wèn)題。不僅可使設(shè)計(jì)人員迅速地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，還可顯著提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。利用CATIA V5集成的設(shè)計(jì)環(huán)境，企業(yè)可擁有一個(gè)完全滿足自身對(duì)制造環(huán)境所有需求的最佳解決方案。圖十四 基于CATIA V5的虛擬廠房設(shè)計(jì) 五、 CATIA V5數(shù)字化轎車集成技術(shù) ⒈ 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM：Product Data Management）技術(shù)最早出現(xiàn)于八十年代初期，目的是為了解決大量工程圖紙、技術(shù)文檔以及CAD文件的計(jì)算機(jī)化的管理問(wèn)題，后來(lái)逐漸擴(kuò)展到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的三個(gè)主要領(lǐng)域：設(shè)計(jì)圖紙和電子文檔的管理、材料報(bào)表（BOM）的管理以及與工程文檔的集成、工程變更請(qǐng)求／指令的跟蹤與管理。按照專門從事PDM和CIM相關(guān)技術(shù)咨詢業(yè)務(wù)的國(guó)際公司－CIMdata公司總裁EdMiller在《PDMtoday》一文中給出的PDM的定義，PDM是管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的下述信息和過(guò)程的技術(shù)： （1）與產(chǎn)品相關(guān)的所有信息，即描述產(chǎn)品的各種信息。包括零部件信息、結(jié)構(gòu)配置、文件、CAD檔案、審批信息等； （2）對(duì)這些過(guò)程的定義和管理。包括信息的審批和發(fā)放。 PDM的核心思想是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的有序、設(shè)計(jì)過(guò)程的優(yōu)化和資源的共享，通過(guò)人、過(guò)程、技術(shù)三者的平衡使虛擬制造過(guò)程進(jìn)一步增值。遵循這一思想，CATIA V5內(nèi)嵌了SmarTeam的某些模塊，通過(guò)增強(qiáng)協(xié)同關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)鏈，加強(qiáng)了CATIASmarTeam集成。CATIA V5通過(guò)SmarTeam進(jìn)一步支持上下關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)環(huán)境的鏈接，改善了關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)能力，方便了產(chǎn)品生命周期管理。 通過(guò)ENOVIA工作交換包（EWE：CATIA ENOVIA Work Package Exchange），OEM可在ENOVIA VPM V4 或V5平臺(tái)內(nèi)定義工作環(huán)境，并且裝載CATIA V5中所有相關(guān)的數(shù)據(jù)。然后，OEM生成提供給供應(yīng)商的“可移動(dòng)”文件。于是，供應(yīng)商可完成由OEM提出的所有數(shù)據(jù)修改或創(chuàng)建工作并返回經(jīng)過(guò)更新的“可移動(dòng)”文件。最后，OEM裝載由供應(yīng)商提供的CATIA V5數(shù)據(jù)，并使用EWE在 ENOVIA VPM V4 或 V5平臺(tái)內(nèi)導(dǎo)入上述數(shù)據(jù)，完成最終的數(shù)據(jù)。 為了保證最新的數(shù)據(jù)為全部有關(guān)用戶應(yīng)用,包括工程設(shè)計(jì)人員、數(shù)控機(jī)床操作人員、財(cái)會(huì)人員及銷售人員都能按各自需求方便地存取和使用相關(guān)數(shù)據(jù)，在產(chǎn)品生命周期內(nèi)， PPR xPDM 接口（PXG：CATIA PPR xPDM Gateway）提供 CATIA V5和任何 PDM之間的綜合接口，以實(shí)現(xiàn)不同環(huán)境中數(shù)據(jù)的輸入/輸出。不論用戶使用何種PDM系統(tǒng)均可管理和優(yōu)化所有產(chǎn)品的相關(guān)信息，并以同步方式保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性和可靠性。 ⒉ 知識(shí)工程 1977年，第五屆國(guó)際人工智能聯(lián)合大會(huì)上，美國(guó)斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系費(fèi)根鮑姆（）教授所作的“人工智能的藝術(shù)：知識(shí)工程課題及實(shí)例研究”特約演講中第一次提出“知識(shí)工程KE”這個(gè)詞，它的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的知識(shí)記載和傳播的方式。知識(shí)工程（KE：Knowledge Engineering）是一個(gè)非常廣泛的概念，最基本的含義就是人工智能在知識(shí)信息處理方面的發(fā)展，利用大型技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施（網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)），完成知識(shí)的采集、整理、加工、制作、存貯和發(fā)送的工作。一般采用“規(guī)則”的形式來(lái)存放、維護(hù)和應(yīng)用所得到的知識(shí)。 知識(shí)工程具有極其廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，最重要的方面之一就是與CAX系統(tǒng)相結(jié)合，注重知識(shí)應(yīng)用的CAX系統(tǒng)是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵需求?；谥R(shí)工程的CAX系統(tǒng)起源于20世紀(jì)90年代初的美國(guó)，最初通過(guò)與CATIA和ICAD軟件相結(jié)合應(yīng)用于波音公司的飛機(jī)沖壓件設(shè)計(jì)中。通過(guò)近10年的發(fā)展，知識(shí)工程已成為CATIA V5軟件系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。 CATIA V5的知識(shí)工程主要體現(xiàn)為一系列智能化軟件模塊，包括知識(shí)工程顧問(wèn)（KWA：CATIA Knowledge Advisor）、知識(shí)工程專家（KWE：CATIA Knowledge Expert）、產(chǎn)品知識(shí)模板（PKT：CATIA Product Knowledge Template）、業(yè)務(wù)流程知識(shí)模板（BKT：CATIA Business Process Knowledge Template）、產(chǎn)品工程優(yōu)化（PEO：CATIA Product Engineering Optimizer）、產(chǎn)品功能定義（PFD：CATIA Product Function Definition）和產(chǎn)品功能優(yōu)化（PFO：CATIA Product Function Optimization）等，通過(guò)提供方便易用的知識(shí)工程環(huán)境來(lái)創(chuàng)建、訪問(wèn)以及應(yīng)用企業(yè)知識(shí)庫(kù)，在保存企業(yè)知識(shí)的同時(shí)，充分利用這些寶貴經(jīng)驗(yàn)。 （1）幫助企業(yè)把規(guī)范的設(shè)計(jì)信息、最優(yōu)的設(shè)計(jì)方法和流程等隱含的知識(shí)輕易地轉(zhuǎn)化為正規(guī)的顯式的知識(shí)。將“知識(shí)”以參數(shù)（Parameters）、公式（Formulas）、規(guī)則（Rules）、檢查（Checks）、報(bào)告（Reports）、設(shè)計(jì)表（Design Tables）、應(yīng)變（Reactions）、創(chuàng)成式腳本（Generative Scripts）等多種形式表示出來(lái)，還可以把這些智能資產(chǎn)封裝為產(chǎn)品設(shè)計(jì)模板直接使用，一方面應(yīng)用了企業(yè)的最佳設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，另一方面也保護(hù)了企業(yè)的智能資產(chǎn)，并且企業(yè)可以在任何時(shí)候定義、修改、插入任何類型的“知識(shí)”。 （2）給企業(yè)提供了在產(chǎn)品全生命周期都可以捕捉與重用企業(yè)知識(shí)的能力。建立知識(shí)庫(kù)的目的是為了在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中所有相關(guān)技術(shù)人員都可以高效利用CATIA V5自動(dòng)捕捉建立在系統(tǒng)中的知識(shí)。 這種獨(dú)一無(wú)二的知識(shí)驅(qū)動(dòng)以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，不僅適用于產(chǎn)品造型階段，還適用于從設(shè)計(jì)分析到制造，從單個(gè)零件的設(shè)計(jì)到整個(gè)產(chǎn)品的電子樣機(jī)，這樣在設(shè)計(jì)效率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)的參數(shù)化或變量軟件系統(tǒng)。CATIA V5通過(guò)知識(shí)工程還把產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中涉及到的多學(xué)科知識(shí)有機(jī)地集成在一起，從而帶動(dòng)企業(yè)相應(yīng)各部門間的緊密聯(lián)系以及產(chǎn)品信息共享，更好地支持了并行工程和協(xié)同設(shè)計(jì)能力。⒊ 并行工程 1988年12月，美國(guó)國(guó)防部防御分析研究所（IDA：Institute for Defense Analysis）發(fā)表了非常著名的IDA/R388研究報(bào)告，第一次提出了“并行工程CE”的概念。并行工程（CE：Concurrent Engineering）又稱同步工程或同期工程，是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程（包括制造過(guò)程和支持過(guò)程）的系統(tǒng)方法，它的實(shí)質(zhì)是在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就充分地預(yù)報(bào)該產(chǎn)品在制造、裝配、銷售、使用、售后服務(wù)以及報(bào)廢、回收等環(huán)節(jié)中的“表現(xiàn)”，發(fā)現(xiàn)可能存在的問(wèn)題，及時(shí)地進(jìn)行修改與優(yōu)化。并行工程的目的是減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的彎路與反復(fù)，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，甚至做到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)一次成功。實(shí)踐證明：并行工程能夠縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期40%～60%，減少工程變更次數(shù)50%以上，降低產(chǎn)品成本30%～40%。 一些著名企業(yè)通過(guò)并行工程的實(shí)施取得了顯著效益，其中最著名的是美國(guó)波音公司在波音777大型民用噴氣式客機(jī)的研制中，采用CATIA和ENOVIA軟件系統(tǒng)，運(yùn)用了CIMS和CE技術(shù)，在企業(yè)南北地理分布51英里的區(qū)域內(nèi)，由230多個(gè)研制小組（Team）形成了群組協(xié)同工作，產(chǎn)品全部進(jìn)行了數(shù)字定義，建立了電子樣機(jī)，除起落架艙外，成為世界上第一架無(wú)物理原型樣機(jī)而一次成功飛上藍(lán)天的噴氣客機(jī)，也是世界航空發(fā)展史上最高水平的“無(wú)圖紙”飛機(jī)。 CATIA V5所提供的多模型鏈接的工作環(huán)境及混合建模方式，使得并行工程設(shè)計(jì)模式不再是嶄新的概念。它通過(guò)多模型相關(guān)聯(lián)（MML：MultiModel Link）技術(shù)，把一個(gè)項(xiàng)目中的所有成員的信息連接起來(lái)，下游設(shè)計(jì)結(jié)果可方便地作為上游的參考；同時(shí)，上游設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)的修改能直接影響到下游工作的更新；在允許的條件下，每個(gè)人都可以訪問(wèn)到項(xiàng)目組成員的最新設(shè)計(jì)結(jié)果。MML技術(shù)使得這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程成為一個(gè)上下關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的過(guò)程，即DesigninContext?？傮w設(shè)計(jì)部門只要將基本的結(jié)構(gòu)尺寸及空間預(yù)留發(fā)放出去，各分系統(tǒng)的人員便可開(kāi)始工作，既可協(xié)同工作，又不互相牽連，實(shí)現(xiàn)真正意義上的并行工程設(shè)計(jì)。圖十五 基于CATIA V5轎車數(shù)字化工程 六、 結(jié)束語(yǔ) 本文論述了虛擬制造、轎車數(shù)字化工程等的基本內(nèi)涵，并結(jié)合CATIA V5系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，討論了轎車設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造全生命周期中CATIA V5的具體應(yīng)用，包括數(shù)字轎車設(shè)計(jì)、數(shù)字轎車開(kāi)發(fā)、虛擬加工和虛擬生產(chǎn)等。由此可以深刻體會(huì)到CATIA V5已不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的輔助設(shè)計(jì)工具，早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了在屏幕上定義產(chǎn)品的階段，它所提供的先進(jìn)建模與仿真技術(shù)，為現(xiàn)代轎車的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造的建立了一個(gè)相當(dāng)完善的軟件系統(tǒng)支撐環(huán)境，加快了新車型的開(kāi)發(fā)速度和增強(qiáng)了其對(duì)市場(chǎng)的快速響應(yīng)能力，無(wú)疑會(huì)給制造企業(yè)帶來(lái)更加強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。20 / 20