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    北京经纬恒润科技有限公司 > 产品中心 > Dassault Systemes-复杂机电产品集成开发平台
    Dassault Systemes-复杂机电产品集成开发平台
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    最后更新: 2013-09-29 10:49
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    详细信息
            达索公司成立于1981年,是目前国际CAD/CAE/CAM/PLM领域最大的公司,全球雇员超过9000人。由达索公司开发的旗舰产品— CATIA代表当今国际3D设计的最高水平,支持包括产品需求定义、方案架构设计、详细设计、仿真分析等在内的复杂机电产品系统开发流程,广泛应用于航空 航天、汽车制造、造船、电子/电器、消费品等行业。
    产品介绍
    复杂机电产品系统开发流程
            随着电控技术应用越来越广,机电产品功能配置越来越丰富,功能及失效模式越来越复杂,涉及机械、电控、电气及嵌入式软件等多领域开发,传统产品开发手段越 来越不能满足要求。基于V模式开发理念以及基于模型的系统工程开发平台,可以满足复杂机电开发过程中遇到的功能及软件重用,以及可追溯性、多学科协同设 计、机电一体化开发等需求,如下图所示: 
     
            基于模型的系统开发流程,支持从最初的需求定义、功能设计、逻辑架构设计到详细物理设计,可实现全过程的协同及全过程可追溯性,同时还支持复杂机电产品性 能建模和分析、系统安全可靠性评估,以及测试验证。这种模式特别适合于飞机、汽车、卫星等机电产品系统研发过程,典型的客户包括宝马、路虎、标致、空客 等。
     
     
            以飞机环控系统系统开发过程为例,项目经理定义工作任务分工,由系统架构工程师在指标数据库中定义环控ECS系统的设计指标,系统总体功能架构。然后指标 分解到热架构工程师,然后基于RFLP工具定义环控系统的设计空间和成本、初始的布局设计、方案设计。然后基于Dymola工具创建热设计的系统模型,其 中座舱部分的局部细节模型,以CFD专业工具通过仿真计算得到拟合的响应面模型。将该响应面模型集成到系统模型中,应用多学科优化工具进行试验设计和敏度 分析,在其基础上进行优化设计,得到最佳的方案设计。在该方案设计基础上,进行设计协同评审(CATIA)、系统性能评估(Dymola)、系统可靠性评 估(SafetyDsigner)。在集成仿真验证系统SLM中完成需求验证,最终确认将该方案设计发布到数据库中,完成完整的快速方案设计的过程。
    1. 需求驱动设计(Reqtify/ENOVIA)
            复杂机电产品,需要解决从需求捕捉、需求分解、需求关联,到需求确认及验证等全部过程。基于Reqtify,与60多个软件工具具备接口,能够获得各种类 型的需求,执行需求可跟踪性以及影响分析,支持ISO26262、DO178B、DO254、IEC61508、CMMI等认证过程。通过 Reqtify,可实现顶层需求(Doors)与ENOVIA系统需求中心RMT的同步。通过ENOVIA的需求中心RMT,可实现有效地管理多变的需 求,同时实现需求与产品设计和验证过程(架构设计、详细设计、仿真测试、功能确认和验证、运行维护及客户反馈等)的全周期关联,实现双向的可追溯性,从而 有效实现需求指导产品开发的全过程。
     
    2. 系统功能架构设计(RFLP)
            系统功能架构设计支持复杂机电产品系统功能定义、功能分解及功能设计,以满足产品设计需求。基于RFLP系统工程的F/L编辑器,以2D框图方式,定义产品功能及功能分解,同时用箭头表述功能模块之间的逻辑及信号关系。
            系统功能设计还可以支持电子电气架构设计,包括硬件架构拓扑以及软件架构拓扑,并能够实现功能在硬件设计层面的映射。
    3. 系统方案设计和仿真验证(RFLP/Dymola/SD9/FT9/CATIA)
            为了实现机电系统功能,可基于2D框图及3D视图的表现形式,生成具体的方案设计。在方案设计阶段,需要考虑系统3D布局设计(数字样机)、系统性能样 机、系统安全评估等方面的内容。基于多学科性能模型Dymola进行联合仿真,可用于快速判断方案设计的性能指标。通过Safetey Designer(SD9/FT9)可进行功能失常分析,通过故障注入判断方案设计的可靠性能否满足设计指标。
     
    3.1 系统3D布局设计(CATIA)
            基于CATIA、Pro/E等CAD工具,可建立机电产品的概要外形及布局设计,用于整体布局设计、线缆及管道布局设计、重量分布设计等,可以在初期快速判断方案设计的重量指标、空间指标、连接关系及干涉检查。
    3.2 系统多学科建模仿真(Dymola/FMI)
     
     
         
            机电产品的总体性能,需要考虑机电热等多学科特点。基于多学科建模工具Dymola,可搭建包括控制、电气、液压、气动、结构、热等多学科耦合模型,用于预测复杂机电产品系统性能,并能够与3D造型设计关联,以有效实现性能仿真可视化效果。
            Dymola基于开源的面向物理对象的Modelica语言开发而成,具有无因果建模特点,支持复杂机电系统正向及逆向设计。Dymola拥有众多不同行 业的专业库,如动力总成库、车辆动力学库、空调库、液压库、气动库、热库、柔性体库、控制库、机械库、电气系统库等,已经广泛用于汽车、航空、航天、工业 领域等。典型的应用包括汽车空调系统、动力总成匹配设计、车辆动力学、新能源汽车能量管理系统等建模和仿真分析,飞机的液压起落架、飞控、环控、发动机系 统、能量管理系统等性能建模,以及多电飞机虚拟铁鸟测试。
            传统电控系统开发的Simulink建模方式描述物理对象过于简单,Dymola可建立对象的物理方程,从而更细致、更准确地模拟被控对象的性能。 Dymola支持通用数据接口FMI,可实现与MATLAB/Simulink联合仿真,更好地模拟机电产品(Dymola模型用于模拟被控对象,而 Simulink可用于模拟控制策略)的性能。同时,Dymola支持物理模型转换为实时C代码和下载实时仿真机,执行HIL测试。典型用户包括空客、宝 马、标致、路虎、福特、大众等主流航空及汽车客户。
    3.3 多学科仿真数据交互和联合仿真(FMI)
            复杂的机电产品开发过程中,如何有效地集成各供应商的模型和数据,同时保护设计数据以实现设计早期的模型集成和仿真,是摆在OEM面前的难题。达索公司提 出第三方开放的数据接口FMI机制,任何软件工具只要开发FMI接口,就可有效地将模型数据通过FMI/FMU导入/导出,并有效的实现联合仿真。目前已 经有32个软件工具实现了FMI接口,典型工具有Simulink/AMESim、DSH Plus、NI/ETAS、Simpack等。
    4. 基于模型系统安全评估(Safety Designer)
     
           为了有效地验证复杂机电系统方案设计的安全可靠性,基于Safety Designer的SD9模块可创建各个系统的功能模型,由系统模型可自动生成故障树。通过Safety Designer 的FT9可计算该故障树的可靠性。同时在模型中,可方便建立系统各种失效模式,对系统方案设计的安全性能进行早期评估。Safety Designer目前已广泛应用于飞机、汽车、核电等行业的系统安全分析工具,可用于系统风险评估、系统性能优化(减少失效风险)、系统正常运转辅助培训 等。典型应用包括空客A320飞控、燃油、发动机系统安全评估、火车TCMS系统、潜艇动力系统等。
    5. 产品协同设计CATIA
     
            复杂机电产品的详细设计包括机械本体设计和电控系统设计。CATIA V6集成各学科的设计知识进行有效管理,其独创的罗盘功能使得复杂产品结构组成更加清晰,有助于协同设计和开发。它采用单一的数据源,构建实时协同平台, 让所有人员实时参与产品开发。通过简单易用的操作界面、高效的搜索功能、强大的分析功能,实现产品的协同与共享。对机电产品的本体设计包括机械设计、曲面 造型设计及管道/电缆布局设计等。
    5.1 产品机械本体设计
     产品机械设计(基于MBD的设计)
            CATIAV6为机械工程师提供了高效的3D建模工具,可建立模具设计、复合材料、钣金件、焊接、机械加工等机械产品,包括3D公差与标注、运动机构仿 真。CATIAV6广泛使用混合建模关联特征和灵活的布尔运算相结合的方法,允许设计者灵活使用多种设计手法进行参数化处理。
      产品曲面造型设计
            CATIA V6基于ICEM Surf (曲面魔术师)设计任何类型的曲面,如A级曲面、逆向工程得到的外形曲面。ICEM Surf作为汽车A级曲面设计的标准,是全球知名曲面设计公司的首选建模工具。其高级实时渲染工具,可将机电产品与各种环境融合一起,产生高质量的逼真效 果图,适合用于展示和设计评审。
      产品管道及电缆设计
            CATIA V6适用于在虚拟样机中进行大规模管道、线束设计,根据电气逻辑和管线规格进行线束的详细设计,具有强大的3D布线功能,并可以支持在ENOVIA中对电气产品结构进行配置和BOM管理。
    5.2 产品电控系统设计和开发(Control Builder、Autosar Builder)
      控制系统的建模和实时仿真测试,可基于 Control Builder来进行基础测试,包括控制系统功能指标建模、定义硬件架构、代码生成(PLC、ECU等)、系统仿真和验证、模型重用和测试等。 Control Builder可用于工业自动化和机电嵌入式系统的仿真和测试。通常可应用于铁道、船舶、能源、生命工程、制造工厂以及加工流程等领域。铁道行业是主要应 用市场,其典型应用包括牵引制动系统、列车运控、铁路信号系统的集成仿真和测试(典型客户有西门子、ALSTOM、庞巴迪等)。
    6. 产品仿真验证
            产品详细设计,通常需要利用各种CAE分析工具验证产品各项性能,包括结构刚强度、动力学特性、振动噪声、温度及热应力、流体及气动特性、电磁及EMC特性、光路及成像质量等。
    6.1 结构仿真分析ABAQUS
            基于世界领先的结构非线性仿真分析工具ABAQUS,可解决结构线性分析(刚强度分析)、复杂非线性问题(接触、大变形等)。ABAQUS除了能解决大量 结构(应力/位移)问题,还可以模拟多物理场分析,如流固耦合、电磁耦合、磁热耦合、热结构耦合等。目前ABAQUS已被全球工业界包括汽车、航空、核、 建筑等行业广泛应用。
      ABAQUS/CAE:前后处理模块
            具有良好的人机交互界面。采用了基于特征的参数化建模方法;可以通过函数关系定义外载荷的不均匀分布;支持各种高级ABAQUS材料,如超弹性材料、金属和非金属材料等;通过直观的界面操作可以定义各种接触方式。
      ABAQUS/Standard:隐式求解器
            可用于分析线性到复杂非线性问题,模拟多物理场问题,包括热固、热电、压电、流固/声固耦合分析等。可通过用户子程序以加强处理问题能力,如用户自定义材料、单元或接触特性等。
      ABAQUS/Explicit:显式积分
            提供全面瞬态动力学分析技术,如电子产品跌落试验及气囊展开分析等。能够高效处理接触和其他非线性问题,如高温金属轧制和钣金冲压等。拥有自适应网格功能,适用于大量材料发生严重变形等问题。
      ABAQUS/CFD:可进行不可压缩流体域的流动计算(层流、紊流),得到流体流动相关特性结果。
      FE-SAFE:结构疲劳分析工具
      接口模块:支持CAD模型导入,如CATIA V4/5/6、IDEAS、Pro/E、ADAMS/MOLDFLOW等。
    6.2 集成验证平台SLM(仿真分析和试验)
     
            复杂机电产品涉及的学科较多,需要集成机械、电控、气动、流体等多学科仿真分析工具,进行集成设计和仿真验证平台。达索SLM平台基于ENOVIA V6平台架构,通过关联设计指标库,同时集成CAD设计、CAE仿真分析验证工具及试验结果和报告,形成设计指标看板。通过设计指标看板,可方便查看各类 设计指标被仿真或试验验证的结果。该仿真验证平台可实现以下功能:
      仿真流程定义和管理
            SLM可集成管理各种仿真流程,还可将设定好的流程升级为仿真模板,供其他人员来引用,从而大大提高效率。模板实际上还将仿真知识固化成为企业的自有知识产权,可以永续使用。模版化的方法还能够将企业仿真分析人员流动对企业仿真工作的影响降至最低。
      仿真数据管理
            通过仿真流程将仿真数据统一存储和管理起来,将分析过程中各种文件及数据有效的组织起来,实现数据可查询、可追溯、可共享。
      多学科优化
     
            SLM支持多学科的优化,将世界著名的Isight软件及相关优化技术集成到SLM平台中,提供试验设计、近似模型建模、设计优化、蒙特卡洛分析以及六西格玛设计等功能。
      分布式协同仿真与流程自动化
            SLM可以利用Fiper复杂的工作流程实现仿真中的多学科分析。用户可以把一些成熟的、经常使用的工作流进行组装和封装,形成新的插件;还可以方便的发布插件,以及利用别人发布的工作流插件搭建新的流程。
            通过SLM平台,可形成产品研发过程中统一的集成验证系统,有效地管控各类仿真模型、仿真及试验数据、仿真及试验流程、仿真及试验结果,并形成自动化集成 测试流程模版,用于对产品各个学科的综合性能进行批量自动化测试,用于验证产品开发从MIL到HIL各阶段的性能。同时结合多学科优化设计方法,可有效实 现仿真驱动优化设计的全过程。
    7. 产品数字化制造(DELMIA/Intercim MES)
    7.1 数字化工艺及制造DELMIA
     
            基于DELMIA,可提供市场上最完整的3D数字化工艺设计、制造和数字化生产线解决方案。DELMIA在国内外广泛应用于航空航天、汽车、造船等制造行 业,其中航空典型用户有波音、空客、成飞等,汽车典型用户有奔驰、丰田、通用、大众等。 DELMIA通过3D图形仿真引擎对整个制造和维护过程进行仿真和分析,得到诸如可视性、可达性、可维护性、可制造性、最佳效能等方面最优化的数据。
      DPE:数字化工艺资源规划
             DPE基于BOM表和CAD产品模型数据,提供工艺和资源规划应用环境,提供了装配流程图及高性能的可视化工具,清晰地定义了材料、人和设备资源之间的 关联,以及装配时间分析和劳动力需求评估。DPE通过在产品设计初步阶段产生的EBOM或DMU数据,也可编制或重用已有的工艺,产生总工艺设计计划、工 艺图表、工艺细节规划、工艺路线等。 
      DPM:数字制造工艺仿真验证
    DPM提供工艺细节规划和验证应用环境,将DPE产生的结构和图表,结合生产制造规则形成三维虚拟制造环境,构造3D工艺过程,分析产品的可制性、可拆卸性和可维护性。 
      VNC:虚拟数控加工仿真验证
            利用DELMIA自动识别机加工特征功能,识别零件制造特征并创建机加工序;可对3D机加工工艺进行仿真验证,可利用仿真后处理器自动生成NC代码,直接下载到实际数控中心进行零件数控加工。
      Human:数字化人体仿真评估
            DELMIA提供了工业上第一个商用人体工程模型。支持全过程的人机过程仿真,分析人在虚拟环境下的视野区域、操作过程、姿态舒适性、劳动安全性等,根据 多种国际标准评估人机功效。人体工程学仿真包含了操作可达性、可视性、可维护性仿真、人体工学/安全性仿真,及统计人员消耗的时间和能量等。
     
      Robotics:加工机器人仿真验证
            DELMIA机器人库中包含持续的更新超过800个经过验证的机器人模型。其标准机器人库包括ABB、Fanuc(法纳克)、 Hyundai(现代)、 Kawasaki(川崎)、 Kuka(库卡)等。
            DELMIA中的机器人模块可完成连续轨迹控制加工工艺(如涂胶、倒角、焊接)、多点加工工艺(如钻孔、钻铆、锪锥孔)、表面加工工艺(如喷漆、表面抛 光、无损检测)、机器人离线编程等。用户可以在DELMIA中创建机器人运动的机构,研究可达区域,进行多个机器人的编程,并将机器人程序发送到车间现 场。
      QUEST:物流过程分析验证
             用于仿真与分析加工工艺流程的工具。通过直观的仿真,技术人员能及时发现生产中的问题,并能立足全局对生产线的布局方案、工艺方案进行评价。
    7.2 车间制造执行系统(Intercim MES)
     
           Intercim公司是制造与生产运营管理软件的市场领导者。Intercim MES系统集成生产过程中的3D数据信息,实现从车间订单接收、车间数据采集签名、不合格品处理工作流程和实时管理,到质量预测与实时警告、最佳业务实践 探索,再到生产看板管理整个过程中各部门之间协同工作。
    8. 产品数字化体验(3DVIA Composer/3DVIA Studio)
            复杂机电产品设计复杂,产品功能展示和体验显得尤其重要。3DVIA为销售、产品营销、培训和支持人员创建直观的三维交互式应用程序。利用3D强大功能,可为客户、合作伙伴和相关人员提供更清晰、更易理解的产品宣传,能够更好理解并掌握复杂信息。
    8.1 产品数字化文档发布和展示工具(3DVIA Composer)
            3DVIA Composer帮助您转换现有3D设计数据,使您能够更快地创建和更新高品质的产品可交付件,包括文档、技术图、动画和交互性3D体验。3DVIA Composer还使产品可交付件能够在设计流程早期被创建出来,同时加快产品面市,并最小化设计变更时返工带来的成本。将3D设计直接更新到产品爆炸视 图、宣传文档及培训动画中,用于产品售后文档编制、销售、市场推广、客户服务、培训、支持和维修等方面。
    8.2 沉浸式3D逼真体验工具(3DVIA Studio)
     
             3DVIA Studio 是全新的三维视景仿真集成开发软件,专门为服务提供商、企业、科研机构和研发团队快速开发和部署交互式三维应用程序的设计研发平台,其开发环境由AAA级 实时渲染引擎和协同开发框架构成。3DVIA Studio Pro能让美工人员、工程人员、开发人员,甚至是大型开发团队通力协作,快速设计、开发和发布三维应用程序或沉浸式虚拟现实软件系统。可用于协同设计评 审、产品仿真展示、体验式市场推广和虚拟现实等项目。
    9. 产品生命周期管理平台PLM(ENOVIA)
     
            传统PDM系统通常只用于管理3D CAD模型。复杂机电产品开发过程中将产生大量模型、文档、数据,包括3D设计、E/E架构设计、多学科仿真模型、总线架构、ECU功能设计、嵌入式代 码、试验报告等,通过统一数据管理平台ENOVIA,相关模型和数据可得到有效管控,实现结构-电控-电气-嵌入式软件等多学科一体化设计和管理,同时 ENOVIA还支持产品需求设计、功能设计、逻辑方案设计等完整产品设计流程数据,支持3D搜索、版本管理及设计过程中的可追溯性分析等。
            ENOVIA融合了航空航天、汽车等行业领先企业的最佳实践经验,基于自身平台一流的开放性和扩展性,对机、电、软数据进行统一管控,真正实现多学科协同 设计,满足复杂产品开发需求。目前全球超过850家公司、几十万用户都在使用ENOVIA,典型客户包括宝马、本田、阿尔卡特、通用电气、IBM、英特 尔、诺基亚、飞利浦、索爱等。ENOVIA主要特点和功能包括:
      项目管理(ENOVIA项目中心模块):ENOVIA项目中心为企业开展多项目管理,提供项目规划模板、资源冲突管理以及项目分解、项目跟踪、成本管理、风险分析、项目审批等功能,确保企业项目能够实现监控和管理。
      产品设计和配置管理(ENOVIA工程中心模块):工程中心管理产品工程数据、编码规范,可以对产品工程数据和流程进行电子定义、编辑、管理、发布和查看。借助该中心可以大幅度缩短工程变更申请(ECR)和工程变更命令(ECO)的周期。
      BOM管理(ENOVIA 产品中心模块):产品中心允许用户定义、编辑、管理和查看产品定义。用户可以创建普通物料清单,和与工程部编号、文件、信息和工艺流程有关的产品结构。
      异构CAD接口(ENOVIA xCAD接口):ENOVIA支持PRO/E、UG、SW等MCAD模型集成,以及Cadence/Mentor等ECAD模型集成,支持MCAD/ECAD交互数据。
      与其他信息系统接口(ENOVIA xPDM接口):ENOVIA支持Windchill、Teamcenter等其他PDM系统,SAP、用友等ERP系统接口。
    ENOVIA其他模块还包括数据管理、供应商管理、企业异地协同设计等。
     
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