【正文】 虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā) （ Virtual Product DevelopmentVPD） VPD應(yīng)用實(shí)例 （ 3）汽車(chē)虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)（續(xù)） 繼波音、達(dá)索等航空企業(yè)率先應(yīng)用電子樣機(jī) DMU技術(shù)后，許多世界先進(jìn)企業(yè)，如戴姆勒一克萊斯勒、寶馬、雷諾、三菱和本田等許多汽車(chē)公司，先后實(shí)施了該技術(shù)， 更有一些其他行業(yè)，如汽車(chē)部件、模具、家電等行業(yè)的用戶也加人了電子樣機(jī) DMU的行列，利用先進(jìn)技術(shù)來(lái)提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。它需具有完整的功能，包括集成的造型、可視化、功能性檢測(cè)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理等功能，為數(shù)據(jù)管理、信息傳遞和決策過(guò)程三大領(lǐng)域提供方案。 再配合產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（ PDM），制造業(yè)開(kāi)始實(shí)施基于數(shù)字化技術(shù)的、完全優(yōu)化的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造流程。 它已經(jīng)能覆蓋從概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程分析、數(shù)控加工和虛擬制造模擬，到產(chǎn)品維護(hù)等各個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的流程。 該技術(shù)使不同崗位的開(kāi)發(fā)人員能在更早期捕捉產(chǎn)品的知識(shí)，把那些以往只能在后期才能發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤減到最少。 因此， CAE的發(fā)展要求分析軟件在具有強(qiáng)大非線性分析功能的同時(shí)具有綜合分析的功能，可以提供從強(qiáng)度、 NVH到汽車(chē)碰撞等瞬態(tài)分析的功能。 現(xiàn)在，從結(jié)構(gòu)的剛度分析、強(qiáng)度分析和疲勞壽命分析，到整車(chē)動(dòng)力學(xué)分析、被動(dòng)安全與乘員保護(hù)分析， CAE分析幾乎涵蓋了汽車(chē)性能的所有方面。 不言而喻，以 CAE為核心的仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，在各大汽車(chē)制造商的發(fā)展戰(zhàn)略中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。 馬自達(dá)公司運(yùn)用數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，主要依靠 CAE與試驗(yàn)來(lái)縮短產(chǎn)品試驗(yàn)和樣車(chē)完成的時(shí)間。 以 CAE為核心的仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用使得整車(chē)制造中新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期大為縮短，同時(shí)也使得以往設(shè)計(jì)中的一些經(jīng)驗(yàn)性的知識(shí)可以以量化的形式出現(xiàn)，使得產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率更高。該過(guò)程可不斷重復(fù)，不斷進(jìn)行汽車(chē)參數(shù)的修改，直至汽車(chē)獲得最優(yōu)性能。 把汽車(chē)模型導(dǎo)入到虛擬環(huán)境中，根據(jù)用戶的輸入控制命令，對(duì)汽車(chē)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析，利用分析數(shù)據(jù)可在虛擬場(chǎng)景中“虛擬再現(xiàn)汽車(chē)試驗(yàn)過(guò)程”。 隨著計(jì)算機(jī)、圖像、傳感器等技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)虛擬試驗(yàn)技術(shù)具有良好的發(fā)展前景。 采用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件獲取車(chē)輛性能參數(shù)，虛擬實(shí)現(xiàn)車(chē)輛性能的試驗(yàn)系統(tǒng)，可完全實(shí)現(xiàn)“室內(nèi)虛擬試驗(yàn)”，是未來(lái)虛擬樣機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展。 （ 5）虛擬化 包括虛擬環(huán)境的建立，還包括虛擬環(huán)境下產(chǎn)品的表達(dá)，虛擬產(chǎn)品裝配模型和虛擬產(chǎn)品模型分析，進(jìn)而發(fā)展到產(chǎn)品的虛擬制造（ VM）和虛擬企業(yè)（ VE）等。 （ 3）智能化 將人的知識(shí)和智能融人虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)中，使新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，將智能化的知識(shí)和數(shù)字產(chǎn)品結(jié)合起來(lái)，使其具有自律、分布、職能、仿生和分形等特點(diǎn)。 虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā) （ Virtual Product DevelopmentVPD） VPD發(fā)展趨勢(shì) （ 1）數(shù)字化 虛擬環(huán)境下開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品是全數(shù)字化的產(chǎn)品； 產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程、測(cè)試過(guò)程、檢驗(yàn)過(guò)程、制造過(guò)程和銷(xiāo)售過(guò)程等，將告別現(xiàn)在的紙制介質(zhì)，并與數(shù)字化產(chǎn)品信息緊密結(jié)合； 數(shù)字化將是虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)的重要發(fā)展方向，基于數(shù)字化虛擬產(chǎn)品技術(shù)的各個(gè)分支將得到全面的發(fā)展。 6）產(chǎn)生虛擬環(huán)境的工具集，一般包括所需要的軟件支撐系統(tǒng)以及能接受各種信息的高性能傳感器。 虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā) （ Virtual Product DevelopmentVPD） VPD關(guān)鍵技術(shù) 虛擬設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾方面：（續(xù)） 4)虛擬環(huán)境中的人機(jī)工程學(xué)。 2）基于知識(shí)的設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)知識(shí)的獲取、表達(dá)與應(yīng)用；設(shè)計(jì)信息和知識(shí)的合理流向、轉(zhuǎn)換與控制；設(shè)計(jì)知識(shí)的融合、管理與共享；從設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)中挖掘設(shè)計(jì)知識(shí)。它具有不依賴(lài)于具體虛擬模型的通用性，因此也是構(gòu)造具體虛擬模型的通用平臺(tái)。 ?虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)環(huán)境。與物理試驗(yàn)相比，虛擬試驗(yàn)可以更容易、更經(jīng)常和更有效地實(shí)現(xiàn)。 虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā) （ Virtual Product DevelopmentVPD） 企業(yè)通過(guò) VPD這種新技術(shù)把握住產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程，這樣的企業(yè)就能對(duì)客戶的需求變化作出快速靈活的反應(yīng)，并且完全按照規(guī)定的時(shí)間、成本和質(zhì)量要求快速的將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。 實(shí)施 VPD對(duì)工程師來(lái)說(shuō)，將采取不同的思考方法和完成設(shè)計(jì)任務(wù)的方法。 VPD是由從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、制造、仿真和支持等各合作的各科人員網(wǎng)絡(luò)所組成。 現(xiàn)在 VPD技術(shù)已在汽車(chē)、航天、機(jī)車(chē)、醫(yī)療用品等諸多領(lǐng)域成功地應(yīng)用，對(duì)工業(yè)界產(chǎn)生了強(qiáng)大的沖擊作用。 這樣常常只需制作一次最終的實(shí)物原型，使新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)一次獲得成功。 虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā) （ Virtual Product DevelopmentVPD） VPD技術(shù)是建立在可以用計(jì)算機(jī)完成產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程這一構(gòu)想的基礎(chǔ)之上。 項(xiàng)目文檔和信息（包括流程進(jìn)度、數(shù)學(xué)模型、參考資料、歷史記錄、會(huì)議紀(jì)要等）按照并行工程思想在項(xiàng)目組內(nèi)按級(jí)共享，確保對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的歷史進(jìn)行總體穩(wěn)定的控制。 車(chē)身開(kāi)發(fā)項(xiàng)目組一般由技術(shù)管理人員、造型人員、工程設(shè)計(jì)人員、工程分析人員、電氣人員、整車(chē)人員、工藝人員、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理人員、二次開(kāi)發(fā)供應(yīng)商等跨專(zhuān)業(yè)多學(xué)科成員組成。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 3）項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的協(xié)同工作 開(kāi)發(fā)流程是設(shè)計(jì)理念的體現(xiàn)，設(shè)計(jì)方案是技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的表達(dá)，而管理模式是對(duì)資源的優(yōu)化和重組。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 2）設(shè)計(jì)方案的并行 （續(xù)） 設(shè)計(jì)方案的并行意味著在時(shí)間概念上按照并行運(yùn)作模式進(jìn)行模塊化、系列化方案設(shè)計(jì)。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 2）設(shè)計(jì)方案的并行 并行工程的核心是使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡早地考慮產(chǎn)品生命周期中的所有因素，解決好產(chǎn)品的 T、 Q、 C 難題，即以最快的上市速度 T(Time to Market)、最好的質(zhì)量Q(Quality)、最低的成本 C(Cost)來(lái)滿足市場(chǎng)的不同需求和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 1）開(kāi)發(fā)流程的并行 （續(xù)） 裝配分析組件可以幫助設(shè)計(jì)人員在裝配可行性、裝配成本和零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)中做出平衡決策。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 1）開(kāi)發(fā)流程的并行 （續(xù)） 工藝分析組件用來(lái)為設(shè)計(jì)者提供沖壓、焊裝、涂裝、夾具、檢具等方面的工藝可行性技術(shù)支持。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 1）開(kāi)發(fā)流程的并行（續(xù)） 車(chē)身產(chǎn)品開(kāi)發(fā)并行流程模型 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 1）開(kāi)發(fā)流程的并行 （續(xù)） 在該模型中，設(shè)計(jì)知識(shí)庫(kù)包含結(jié)構(gòu)分析組件 (CAE Analysis)、工藝分析組件 (Process Analysis)、制造分析組件(Manufacturing Analysis)以及裝配分析組件 (Assembly Analysis)。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 1）開(kāi)發(fā)流程的并行 （續(xù)） 為了更大程度地縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，必須在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的第一步流程上采用并行工程哲理對(duì)開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行重組。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 1）開(kāi)發(fā)流程的并行（續(xù)） 由于在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程存在大量的設(shè)計(jì)修改，返工系數(shù)的值通常超過(guò) 2。因此，傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程是一個(gè)串行設(shè)計(jì)過(guò)程，它以產(chǎn)品規(guī)劃為第一步，以此順序展開(kāi)，直到最終開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的輸出。 設(shè)計(jì)階段的并行工程主要在以下三個(gè)方面得到具體貫徹：開(kāi)發(fā)流程的并行、設(shè)計(jì)方案的并行、項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的協(xié)同工作。 所謂“集成”是指在信息集成的基礎(chǔ)上，更強(qiáng)調(diào)過(guò)程的集成，過(guò)程集成需要優(yōu)化和重組產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程，組織多學(xué)科專(zhuān)家隊(duì)伍，在協(xié)同工作環(huán)境下，齊心協(xié)力，共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)； 所謂“并行”是指一個(gè)以上的事件在同一時(shí)刻或同一時(shí)段內(nèi)發(fā)生，以此來(lái)減少整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的時(shí)間。它在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)階段就考慮產(chǎn)品生命周期中工藝、制造、裝配、測(cè)試、維護(hù)等其它環(huán)節(jié)的影響，通過(guò)各環(huán)節(jié)的并行集成，以縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本。 這樣就要求打破設(shè)計(jì)、工藝、制造、銷(xiāo)售、經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)部門(mén)的界限，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、信息和數(shù)據(jù)的共享。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 在并行工程模式中，產(chǎn)品的創(chuàng)新不僅要考慮產(chǎn)品功能本身，還要考慮到產(chǎn)品制造和裝配的難易 、生產(chǎn)成本的高低和生產(chǎn)周期的長(zhǎng)短。 并行工程（ CEConcurrent Engineering） 并行工程是集成、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過(guò)程（包括制造過(guò)程和技術(shù)支持過(guò)程）的系統(tǒng)方法。徹底貫徹成本低減，持續(xù)改善，通過(guò)一些基本的員工定律和創(chuàng)意性的活動(dòng)，規(guī)范員工基本行為，提高員工素養(yǎng)，激發(fā)員工創(chuàng)造性和活力。 在物流領(lǐng)域，積極建立符合準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)方式的多樣化相結(jié)合的物流體系，利用靈活的生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)控制模式協(xié)同各因素實(shí)現(xiàn)效率成本的最優(yōu)化。 在生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格以品質(zhì)安全第一的原則，將品質(zhì)管理覆蓋到汽車(chē)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，合理布局生產(chǎn)線，采用平準(zhǔn)化混流小批量生產(chǎn)模式，積極應(yīng)用各種先進(jìn)制造工藝，推動(dòng)設(shè)備的更新和技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)快速換模，可視化的生產(chǎn)工廠等等。 精益設(shè)計(jì) 豐田的管理思想主要包含以下幾個(gè)方面 : 在汽車(chē)研發(fā)設(shè)計(jì)上，以顧客為導(dǎo)向，積極研究適合顧客需要的產(chǎn)品，合理引導(dǎo)消費(fèi)者消費(fèi)觀念，尊重各地域的汽車(chē)消費(fèi)差別，積極順應(yīng)時(shí)代要求，向高新技術(shù)拓展。 豐田的承諾，即“合理整合人員、流程、工具和技術(shù)，從而為社會(huì)和客戶創(chuàng)造價(jià)值”。 精益設(shè)計(jì) 在汽車(chē)制造行業(yè)， 精益生產(chǎn) 已逐漸失去差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 事實(shí)上對(duì)于精益生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)的汽車(chē)企業(yè)都不陌生。 精益生產(chǎn)被稱(chēng)為工業(yè)界的第二次革命。使日本進(jìn)入了世界汽車(chē)大國(guó)的前列，并于 1979年奪取了世界汽車(chē)產(chǎn)量的冠軍，一直持續(xù)了十五年之久。 性能設(shè)計(jì) 性能設(shè)計(jì)由三大要素支撐 : 一是產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期的對(duì)標(biāo)技術(shù)（ BenchMarking），準(zhǔn)確的對(duì)標(biāo)分析、科學(xué)的項(xiàng)目規(guī)劃、周詳?shù)漠a(chǎn)品描述為項(xiàng)目的后期開(kāi)發(fā)提供了參考藍(lán)本和指導(dǎo)綱要，同時(shí)也是性能設(shè)計(jì)的前提條件和基準(zhǔn)依據(jù)； 二是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的 CAE分析和 驗(yàn)證工程，CAE 的分析驗(yàn)證隨著工程設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，全程保證工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，為性能設(shè)計(jì)提供了技術(shù)保障； 三是實(shí)行閉環(huán)控制模式，在項(xiàng)目的運(yùn)作過(guò)程中，產(chǎn)品驗(yàn)證環(huán)節(jié)捆綁于各個(gè)階段，既是各個(gè)階段的評(píng)審節(jié)點(diǎn)，又是性能設(shè)計(jì)的主線，從而保證各個(gè)階段的輸出均在控制目標(biāo)內(nèi)，整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)作始終處于閉環(huán)控制中。 國(guó)際知名的汽車(chē)制造商，其設(shè)計(jì)部門(mén)已經(jīng)全面應(yīng)用性能設(shè)計(jì)技術(shù)，從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)開(kāi)始，貫穿于整個(gè)產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計(jì)階段，直到后續(xù)的產(chǎn)品試驗(yàn)驗(yàn)證，都是以性能設(shè)計(jì)中的目標(biāo)性能為指導(dǎo)綱要。 現(xiàn)代車(chē)身設(shè)計(jì)方法 性能設(shè)計(jì) 精益設(shè)計(jì) 并行工程 性能設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足功能要求為第一位。 在產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，將從設(shè)計(jì)部門(mén)獲得的產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)作為工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工藝數(shù)據(jù)，以裝配流程圖的方式，直觀地描述裝配的過(guò)程和順序，以裝配過(guò)程為主線，將每一過(guò)程所涉及的工藝數(shù)據(jù)、物料數(shù)據(jù)、工裝數(shù)據(jù)、工時(shí)數(shù)據(jù)、 3D模型、通用工藝和生產(chǎn)反饋數(shù)據(jù)等有機(jī)地結(jié)合在一起，為生產(chǎn)提供完整的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。 ? 車(chē)身外飾裝配模塊。 ? 儀表板裝配模塊。目前，現(xiàn)代化的涂裝線一般多采用多功能穿梭機(jī)，在穿梭機(jī)上再安裝吊具和滑橇，實(shí)現(xiàn)吊具和滑橇間的自動(dòng)轉(zhuǎn)掛，因此，在白車(chē)身設(shè)計(jì)時(shí)要考慮吊裝和翻轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度要求和定位要求。 現(xiàn)代車(chē)身產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程 車(chē)身產(chǎn)品開(kāi)發(fā)內(nèi)容