产品设计的变革--虚拟产品开发技术

作者：MSC.Software 公司

欢迎访问e展厅 展厅 8 CAD硬件/先进制造技术展厅 图形工作站, 绘图仪/大幅面打印机, 3D控制器/3D鼠标, ... 随着技术的进步和市场竞争的加剧，产品的复杂程度日益提高，法规和环保的要求日益严格，但是产品生命周期却日益缩短，产品成本要求日益缩减，产品开发周期和成本成为企业核心竞争力的重要因素。在这种形势下，制造业企业如果希望成为业界的领先者，必将寻求设计方法的变革，虚拟产品开发（Virtual Product Development,简称VPD）技术应运而生，成为帮助企业改进产品开发流程、应对这些挑战的有力工具。 虚拟产品开发技术是在新产品开发流程中有效利用虚拟产品模型，对产品设计作出判断，并在测试阶段加以验证，从而帮助企业寻求更具创新性的产品设计、得到“所期待的”产品。与传统开发过程不同的是虚拟产品开发不再以物理样机为核心，而是以功能化虚拟样机为核心。这里的虚拟样机强调“功能”，不是简单的数字化装配，而是能仿真产品性能的虚拟样机。 在虚拟产品开发流程中，产品设计的三步循环构形（Form）、装配（Fit）、功能（Fuction）由CAD设计、数字化装配（Digital Mock-up）和功能化虚拟样机仿真构成；由于更注重功能，采用VPD技术的产品开发流程有时也被称为功能驱动的开发流程。值得注意的是，VPD技术以虚拟样机为核心，但并不排斥物理样机，虚拟产品开发应该是虚拟样机与物理样机相结合的开发流程，并且随着VPD技术应用水平的提高，物理样机的数量不断减少，虚拟样机的数量和水平不断提高，设计评判的依据不断由物理样机的试验数据向虚拟样机的仿真数据转移。 向VPD迈进的过程是一个循序渐进的过程，不同国家、不同行业、不同企业应用VPD技术的程度和水平各不相同，如何评价企业虚拟产品开发的能力，如何与竞争对手比较，成为每个企业在向虚拟产品开发迈进时必须考虑的问题。 MSC.Software公司作为虚拟产品开发技术的提供商，创造性地将卡内基梅隆大学的“能力成熟度模型CMM”应用于虚拟产品开发能力的评价，发展出一套系统化的评价VPD能力的技术，并形成具体的方法来改进VPD流程。 按照CMM的方法论，能力成熟的程度被分为如图2所示的5个级别。MSC将虚拟产品开发能力也分为同样的5级，并为每一级别的成熟程度定义了特征属性和评判准则。 VPD的成熟程度主要体现在四大方面：流程、人、数据和技术。企业VPD成熟程度是企业核心竞争力和效率的具体体现。 MSC.Software公司提供基于以上的VPD成熟度模型的VPD成熟度评估的咨询服务。咨询服务的实施分三个阶段，首先由MSC.Software的咨询顾问按客户组织机构及职能筛选需要参与自评的企业内人员，并对参与人员进行虚拟产品开发成熟度模型的培训；第二阶段是用户答卷自评，MSC.Software咨询顾问对每份答卷进行分析，并针对每份答卷写出自评报告；第三阶段是MSC.Software咨询顾问根据自评结果针对企业产品开发流程的方方面面进行现场调研，了解现有流程及状况，根据现场调研结果和自评结果撰写评估报告。评估报告将详细地对企业产品开发流程进行分析，找出现有流程的瓶颈和关键因素，并对每个关键因素进行量化。VPD成熟度的评估可以是针对企业整个产品开发流程，也可以是针对某个或某几个子流程。评估的关键是量化现状，找出差距和改进方向。 虚拟产品开发流程由设计、仿真、试验三方面的工作构成，每一方面的工作均产生大量的数据，管理好这三方面的数据是产品开发成功及效率的关键，因此数据管理技术成为VPD技术最为关键的单元技术。由于产品设计数据、仿真数据和试验数据每一项都是海量数据量，各自又有着独特的属性和多样性，因此每一方面都需要专门的工具加以管理。更重要的是，三大数据管理技术所需管理的不仅有数据，更要有流程，无论设计流程、仿真流程还是试验流程，各自的复杂程度和独特性都决定了三方面的管理需要不同的系统工具来实现。 几年前，各主流CAD软件的厂商都各自开发出了产品设计数据的管理工具PDM软件，对产品的设计数据和流程加以管理。而对于仿真数据管理技术SDM，目前只有MSC.Software公司开发出了仿真数据和仿真流程管理工具MSC.SimManager。 MSC.SimManager通过Web门户的方式建立终端用户界面，通过映射实现对仿真流程和数据的管理，将流程分解为输入数据、行动、输出数据这样的子步，不同的子步逻辑相连构成整个流程。 MSC.SimManager对数据的管理超越了文件管理方式，采用面向对象的方式管理仿真数据和流程，全面跟踪、监控仿真过程中每一个对象的来源和走向。对于任意仿真结果，可建立与其他数据的关联关系。内容管理功能支持专门的仿真数据类型和大容量数据，并提供复杂的分析式查询。关系管理负责审查数据的一致性，通过分析清单（BOA）管理多个多学科的分析，通过设计清单（BOD）管理多个设计方案。另外MSC.SimManager具有Trade Study管理，可构建仿真知识和最佳实践库。 虚拟产品开发技术已经走向成熟，福特汽车公司通过实施VPD技术，使F150和GT两个平台车型的设计周期缩短到48个月，变型车的设计周期缩短到27到25个月。相信VPD技术会给产品开发带来新一轮的变革。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/9/2004)