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数字化样机技术的推广与使用某公司要实现虚拟产品的设计、分析、加工制造一体化的协同开发模式，需要首先推广数字化样机技术（Digital Mock-Up）。数字化样机技术是在传统的CAD技术基础上，继承传统CAD技术的优点，如全相关技术、智能化建模技术等，同时根据现代企业的全数字化开发的思想需要，而建立的一套全新的设计思想、方法和现代化的工具。它和PLM系统的结合可真正支持产品开发的并行协同，因此在当今发达国家的摩托车开发企业中，已经采用DMU技术来替代采用大量物理模型进行摩托车的开发，这将大大提高产品开发速度和快速反应市场的能力。

关键词：数字化样机技术 信息技术 推广

一、案例简介

数字化样机技术（DigitalMock-Up）是在传统的CAD技术基础上，继承传统CAD技术的优点，如全相关技术、智能化建模技术等，同时根据现代企业的全数字化开发的思想需要，而建立的一套全新的设计思想、方法和现代化的工具。它和PLM系统的结合可真正支持产品开发的并行协同，因此在当今发达国家的摩托车开发企业中，已经采用DMU技术来替代采用大量物理模型进行摩托车的开发，这将大大提高产品开发速度和快速反应市场的能力。公司利用DMU技术将CAD设计同分析、制造、装配等有机的结合起来，完全符合虚拟产品开发的思路和要求。

二、案例背景介绍

摩托车行业大多数企业以加工和组装为主，受技术水平和企业规模等方面的影响，在研发设计、产品服务等价值链高端环节的发展严重滞后，在整个行业的全新发展变革中，企业迫切需要搭建起一个基于虚拟技术的产品系列化3D设计、分析、加工制造与协同管理的数据平台，实现对摩托车从策划、概念设计、工程化设计、制造等所有开发环节。而公司要实现虚拟产品的设计、分析、加工制造一体化的协同开发模式，需要首先推广DMU技术。我公司利用DMU技术将CAD设计同分析、制造、装配等有机的结合起来，完全符合虚拟产品开发的思路和要求。

三、案例应用详情

公司要实现虚拟产品的设计、分析、加工制造一体化的协同开发模式，首先推广DMU技术。我公司利用DMU技术将CAD设计同分析、制造、装配等有机的结合起来，完全符合虚拟产品开发的思路和要求。

1）基于DMU的整车总体控制技术和总体设计方法的引入和实施

整车总体控制技术和总体设计方法是DMU实施成功与否的一项关键、难点技术，是基于DMU的总体设计，是摩托车DMU开发的框架。

摩托车总体设计中，它定义基于DMU 的总体设计思想，确定总布置尺寸参数以及与各功能部件和外观件的关系，然后采用自顶向下的相关设计方法，进行各个分系统的初步设计并进行装配。无论是工程师本人或者专业的结构分析人员，都可以在设计的任何阶段对设计对象进行分析，这种分析包括有限元网格模型的建立，即使是模型的几何尺寸发生变化，其有限元的网格模型也可得到相应更新。

模具设计和加工部门不再等到项目的最后阶段才开始自己的工作，只要模型的几何形状初步确定，便可以开始相应的模具设计，其最终形状可以随着设计部门的设计结果而得到确认。

2）基于DMU的摩托车相关设计方法的引入和实施

三维相关设计技术是DMU技术的基础，是设计技术从基于物理样机向数字化样机迈进的重要技术保证。

制定摩托车相关约束和尺寸的定义方法和规则，在建立电子样车的过程中采用“上下关联的设计方法”以减少设计错误，提高开发效率。

同时要定义摩托车的开发中各专业组之间的并行协同关系，解决开发过程中的各种冲突。由于数字化样车技术强化了设计过程最关键的空间和尺寸控制之间的集成，在产品开发过程中不断对数字化样车进行验证，大部分的设计错误都等避免或改善，从而大大减少实物样机的制作与验证，这样在设计早期就能获得跨专业、跨部门的产品信息。

3）基于DMU的骨架设计方法的引入和实施

骨架设计方法是现代DMU技术中的一项重要单项技术，它是驱动整个DMU摩托车的相关设计的控制单元。

骨架设计方法涉及的内容有：摩托车整车3D设计结构划分；支持骨架设计的命名规则；不同版本数据的替代规则等技术。

4）基于DMU的机构运动分析的引入和实施

机构运动分析是在DMU集成环境中的重要功能。基于DMU的机构运动分析与产品开发的过程同步，并贯穿整个开发过程，不断的检查摩托车的运动状态下可能出现的问题，以保证开发的准确性。对于摩托车，我们着重对前后减震器、转向、有相对运动（如：铰链）关系的运动问题进行分性，以及对有关空间问题进行确认。

5）基于DMU的整车干涉和空间分析的引入和实施

利用建立的DMU平台对整车进行全车干涉和空间分析，分析所以所有可能产生的干涉情况，并确认有关问题。

6）基于DMU的逆向建模及CLASS A方法的引入和实施

逆向建模及CLASS A建模方法是进行摩托车外形的重要手段，由于这部分工作是概念设计与工程化开发的纽带，但是在传统的工作流程中，该部分工作是与概念设计以及工程化设计工作相对独立的，如果结构设计中发现问题，要通过很长的阶段才能进行反馈，无疑造成整个项目的滞后。

因此如何利用DMU技术来协调和验证逆向建模和CLASS A的结果，是DMU技术非常重要的内容。基于DMU环境的逆向建模和CLASS A工作方法，是完全与工程化设计在一个统一的集成环境中进行的，在整个CLASS A及逆向建模过程中，工程设计部门以及工装部门就能够在统一的平台早期介入，避免很多工程化工作已经完成才发现的致命错误，而延缓产品的开发周期。

逆向建模之后，我公司已经开展基于图像的建模：将摩托车的效果图直接导入电脑，利用工业造型软件将二维效果图直接转化为三维曲面。

7）基于DMU的人机工程分析的引入和实施

摩托车作为一种人机不断交互的行走机器，驾驶的舒适性、操作的方便性是考核其性能的重要指标。DMU提供充分的人机交互分析功能（驾驶员视野分析、操作舒适性分析、驾驶姿态分析等），在项目的各个阶段对摩托车进行分性，为开发人员提供准确的设计和决策依据。

8）基于DMU的整车装配拆装分析的引入和实施

模拟整车状态下，零部件的拆装过程，为产品开发的后期可装配性、可维护性提供依据。

9）基于DMU的电器线束布置的引入和实施

在DMU环境中，进行摩托车的整车相关性电器线束布置。

10）基于DMU的知识工程应用的引入和实施

DMU环境提供一个知识工程的应用环境，可以将公司有关技术知识方便的集成到DMU平台中，为摩托车的设计提供知识支持。

四、创新性与优势

本项目的创新性在于以下几个方面：

（1）骨架设计方法是现代DMU技术中的一项重要单项技术，它是驱动整个DMU摩托车的相关设计的控制单元。

（2）机构运动分析是在DMU集成环境中的重要功能。基于DMU的机构运动分析与产品开发的过程同步，并贯穿整个开发过程，不断的检查摩托车的运动状态下可能出现的问题，以保证开发的准确性。

（3）逆向建模及CLASS A建模方法是进行摩托车外形的重要手段，基于DMU环境的逆向建模和CLASS A工作方法，是完全与工程化设计在一个统一的集成环境中进行的，在整个CLASSA及逆向建模过程中，工程设计部门以及工装部门就能够在统一的平台早期介入，避免很多工程化工作已经完成才发现的致命错误，而延缓产品的开发周期。

（4）DMU环境提供一个知识工程的应用环境，可以将公司有关技术知识方便的集成到DMU平台中，为摩托车的设计提供知识支持。

五、案例应用效益分析

通过本项目的实施，将建立标准的零部件3D设计规范和DMU数字样机设计流程，同时利用数字化样机与PLM系统的无缝集成提供的良好平台，实施摩托车开发的并行工程。这样可使整个设计过程能够在一个统一和协作的环境中完成。这样不仅有利于减少设计错误，更有助于提高产品的开发效率，缩短开发周期，减少开发成本。