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國內(nèi)外汽車市場競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度越來越快，各廠商都首選更改車身總成作為汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代的體現(xiàn)，但全新車身開發(fā)周期較長，因此縮短車身總成開發(fā)時間成為各大公司追求的目標。

全新車身產(chǎn)品開發(fā)主要包括產(chǎn)品策劃定義、產(chǎn)品設(shè)計（概念設(shè)計和工程設(shè)計）、產(chǎn)品驗證及生產(chǎn)準備四個階段（見圖1）。整個產(chǎn)品開發(fā)必須按照企業(yè)設(shè)計標準、流程、經(jīng)驗參考已有車型數(shù)據(jù)及目標樣車結(jié)構(gòu)進行產(chǎn)品設(shè)計，由于每次開發(fā)應用相同結(jié)構(gòu)，相同的斷面及零部件，相同的設(shè)計方法、設(shè)計規(guī)則及設(shè)計標準，造成車身整個產(chǎn)品開發(fā)存在大量的重復性工作。例如，對于每一個車型來說，都必須進行人機工程分析和布置，而且全新開發(fā)系列駕駛室人機工程布置工作從產(chǎn)品策劃定義到產(chǎn)品設(shè)計完成大約需要10次以上的設(shè)計修改。每一次方案修改都是重復性勞動，耗費大量的設(shè)計時間。因此，如何避免重復性勞動，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期成為首要問題。

圖1 車身產(chǎn)品開發(fā)流程

另外，在車身產(chǎn)品開發(fā)中，人才對產(chǎn)品開發(fā)的周期和質(zhì)量同樣具有至關(guān)重要的作用，然而汽車設(shè)計專家人才流動現(xiàn)象比較嚴重，如何穩(wěn)定這些人才也是目前各個企業(yè)需要考慮的問題。

CATIA軟件是車身產(chǎn)品開發(fā)常用的軟件，隨著CATIA的使用和發(fā)展，國外出現(xiàn)了很多新的與CATIA軟件相結(jié)合產(chǎn)品獨特的產(chǎn)品開發(fā)手段，例如DMU技術(shù)、模板技術(shù)、相關(guān)性設(shè)計方法等。其中，模板技術(shù)不僅能夠避免設(shè)計重復性工作，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，同時也可實現(xiàn)企業(yè)的知識積累，國外主要汽車企業(yè)和設(shè)計公司在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中都使用此項技術(shù)進行產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計。

模板技術(shù)簡介

模板技術(shù)是指以設(shè)計軟件為載體，將產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計中頻繁應用的幾何特征、典型結(jié)構(gòu)、典型斷面、典型零件、總成、設(shè)計方法、設(shè)計規(guī)則及設(shè)計標準IT化，形成單獨可以重復調(diào)用的使用庫或模塊文件?；?/SPAN>CATIA V5軟件的模板技術(shù)通常使用CATIA V5軟件中知識工程模塊提供的KBE（Knowledge Based Engineering）技術(shù)。KBE即基于知識的工程系統(tǒng)，通過對設(shè)計方案和設(shè)計過程中的知識進行捕捉，從而定義產(chǎn)品設(shè)計方法和設(shè)計過程，采用知識的驅(qū)動形成交互界面，對設(shè)計者提供合理設(shè)計解決方案的計算機集成處理技術(shù)。因此，通過KBE技術(shù)，知識被捕捉及正式化，設(shè)計者在產(chǎn)品設(shè)計時充分使用專家和企業(yè)已有的知識、企業(yè)標準以及國際法規(guī)，從而達到最佳設(shè)計效果。

模板根據(jù)IT化內(nèi)容的不同分為特征模板、零件模板、總成模板及流程模板。總成模板及流程模板對企業(yè)的開發(fā)能力要求較高，企業(yè)本身必須具備獨立自主開發(fā)的能力，產(chǎn)品開發(fā)流程化、規(guī)?；?、標準化及規(guī)范化。一汽技術(shù)中心車身部目前定義部分特征模板見圖2。

圖2 一汽技術(shù)中心車身部目前定義部分特征模板

國外各大汽車廠商早已開發(fā)自己的模板，各種模板的數(shù)量從100多個到上千個不等，并且應用到產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計中，取得了良好的效果。從2005起，一汽技術(shù)中心與達索公司及迅利公司合作，借鑒國外經(jīng)驗，結(jié)合本部門車身產(chǎn)品的開發(fā)特點，開始定義和開發(fā)車身設(shè)計模板的工作，目前已經(jīng)完成特征模板、零件模板及流程模板的定制，并應用到商用車車身產(chǎn)品開發(fā)中。

流程模板的開發(fā)與使用

技術(shù)中心車身部基于CATIA V5 R15版本開發(fā)了人機工程設(shè)計流程模板和雨刮系統(tǒng)校核流程模板。這兩個流程模板將SAE標準和企業(yè)標準及專家知識IT化，為人機工程設(shè)計和校核提供了有利幫助。人機工程設(shè)計流程模板及輸出報告見圖3。

圖3 人機工程設(shè)計流程模板輸出報告

下面筆者以雨刮系統(tǒng)校核流程模板為例介紹一下流程模板的開發(fā)與使用。

雨刮系統(tǒng)校核是指在車身前期方案布置開發(fā)階段或產(chǎn)品其他開發(fā)階段根據(jù)已知的人機工程參數(shù)、幾何元素及法規(guī)，求出理論風窗A、B、C區(qū)和實際風窗A、B、C區(qū)，然后確定刮凈率（刮凈率為實際的A、B、C刮掃區(qū)面積與相對應的理論A、B、C刮掃區(qū)面積之比）并校核的過程。目前技術(shù)中心車身部主要使用的法規(guī)是SAE J198《WINDSHIELD WIPER SYSTEMS — TRUCKS, BUSES, AND MULTIPURPOSE VEHICLES》。雨刮系統(tǒng)校核流程模板將上述過程IT化，形成專有設(shè)計模塊。

雨刮系統(tǒng)校核流程模板開發(fā)過程是首先使用CATIA V5 R15軟件中Part Design和Generative Shape Design模塊建立雨刮系統(tǒng)幾何建模，A、B、C三個理論刮掃區(qū)是按照SAE J198法規(guī)中給定的角度值（見圖4），分別作95百分位的SAE眼橢圓上下切平面（在側(cè)視圖上為直線）和左右切平面（在俯視圖上為直線），這4個切平面與前風窗相交得到4條交線，交線所圍成的玻璃上的那部分曲面，即為理論刮掃區(qū)。如果交線超出玻璃邊界線，或者與玻璃的交線距玻璃邊界（DLO）不足25mm，以距玻璃邊界（DLO）向內(nèi)25mm處的區(qū)域為準；實際刮掃區(qū)是根據(jù)已知刮掃器的尺寸、刮臂中心位置、前風窗、刮掃軸的方向等參數(shù)，確定風窗實際刮掃區(qū)域。

圖4 SAE J198規(guī)定分類車型

以上建立的幾何模型必須使用知識工程模塊（參數(shù)、公式、VBSCRIPT等），模型必須具備相關(guān)性和參數(shù)化特性。

根據(jù)已經(jīng)建立的幾何模型使用POWERCOPY或UDF技術(shù)建立小模板，模板數(shù)量由模型的幾何復雜程度和具體設(shè)計過程決定，雨刮系統(tǒng)校核流程模板共建立5個小模板。

根據(jù)已經(jīng)創(chuàng)建的小模板，設(shè)計者在BKT模塊中提供的環(huán)境下，構(gòu)建知識的驅(qū)動形成交互界面，最終完成流程模板創(chuàng)建工作。

雨刮器系統(tǒng)流程模板的使用流程分7個步驟，主要包括導入建模所需幾何條件，建立空的設(shè)計零件文檔，創(chuàng)建理論風窗A、B、C區(qū)，創(chuàng)建實際風窗A、B、C區(qū)，校核分析、優(yōu)化參數(shù)及輸出結(jié)果報告。雨刮系統(tǒng)校核流程模板優(yōu)化分析及校核流程模板程序提示見圖5、6。

圖5 雨刮系統(tǒng)校核流程模板優(yōu)化分析

圖6 雨刮系統(tǒng)校核流程模板程序提示

其中雨刮系統(tǒng)校核流程模板創(chuàng)建理論A、B、C區(qū)時，輸入條件有風窗玻璃面、眼橢圓中心點、車身絕對坐標平面、按用途分類的車型（SAE J198）等。雨刮器系統(tǒng)流程模板包含所有SAE規(guī)定分類車型；創(chuàng)建實際A、B、C區(qū)時輸入條件雨刮器固定點、風窗玻璃面、雨刮器刮片初始位置、雨刮器刮片的長度及雨刮器刮臂旋轉(zhuǎn)方式，本模型可以校核雨刮系統(tǒng)順擺和對擺兩種方式。

雨刮系統(tǒng)校核流程模板分析結(jié)果如果不能滿足要求，模板將提供兩種方式優(yōu)化分析，一種是更改刮臂長度優(yōu)化實際刮掃區(qū)域；一種是更改雨刮布置點位置優(yōu)化實際刮掃區(qū)域。通過這兩種方式為設(shè)計師提供解決方案。因此，該模板不僅可以用于后期產(chǎn)品的校核，也可以用于前期的方案設(shè)計。

在優(yōu)化結(jié)束之后，如果A、B、C區(qū)刮掃面積符合SAE標準，則程序提示設(shè)計者可以進行校核報告的生成。生成報告結(jié)果見圖7。

圖7 雨刮系統(tǒng)校核流程模板輸出報告

結(jié)束語

一汽技術(shù)中心通過與達索公司及迅利公司合作，定制2個流程模板，設(shè)計人員此后在人機工程設(shè)計分析方面不必再進行重復性工作，提高了產(chǎn)品開發(fā)的效率，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。流程模板使用也促進和深化了本企業(yè)車身設(shè)計開發(fā)的流程化、標準化及規(guī)范化工作，同時也實現(xiàn)了企業(yè)的知識積累。

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