隨著全球化的不斷深入，市場競爭隨之加劇，企業(yè)競爭越來越強調(diào)基于客戶和時間的競爭：一方面要求企業(yè)和制造商從產(chǎn)品研制方面充分滿足客戶需求，另一方面要求產(chǎn)品交貨期盡可能縮短，并能夠快速響應(yīng)客戶多樣化需求。面對此挑戰(zhàn)和需求，企業(yè)傳統(tǒng)的物理樣機研制手段，研發(fā)成本高、周期長，需求調(diào)整改動大、響應(yīng)慢，已不能滿足市場需求，高性能的“虛擬樣機”應(yīng)運而生。

01 工程虛擬樣機仿真平臺

工程虛擬樣機仿真平臺基于產(chǎn)品工程數(shù)據(jù)，制作可視化效果，并定義多種交互功能，實現(xiàn)實時高品質(zhì)多樣化產(chǎn)品體驗。基于工程虛擬樣機進行產(chǎn)品造型方案、材質(zhì)方案等外觀評審，靜態(tài)與動態(tài)干涉檢查等結(jié)構(gòu)評審，以及人機工程分析與驗證，幫助客戶改善設(shè)計細節(jié)、發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題與缺陷，及早發(fā)現(xiàn)問題解決問題，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計快速迭代。

達索公司3DEXPERIENCE 平臺將產(chǎn)品研發(fā)所需的業(yè)務(wù)從開始的概念設(shè)計到產(chǎn)品展示推廣，提供了一整套先進的解決方案。工程虛擬樣機仿真平臺使用3DEXPERIENCE軟件打通工業(yè)、工程數(shù)據(jù)，基于同一套數(shù)據(jù)，虛擬樣機既能滿足工業(yè)設(shè)計對外觀效果的修改完善，又能滿足對工程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及人機工程學(xué)分析，實現(xiàn)了多專業(yè)間的數(shù)據(jù)連續(xù)性。

工程虛擬樣機工作流程

02 工程虛擬樣機制作

2.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

基于3DEXPERIENCE平臺制作工程虛擬樣機，在接收各專業(yè)科室及供應(yīng)商的數(shù)據(jù)時，可支持多種軟件格式的源文件數(shù)據(jù)導(dǎo)入，包括CATIA（.CATPart）、Creo（.asm/prt）、NX（.nx）、Alias（.wire）等幾乎所有主流設(shè)計平臺數(shù)據(jù)格式。同樣支持中間格式導(dǎo)入，包括STP等通用工程中間格式，STL、IGS、OBJ等網(wǎng)格中間格式。此外，可通過PowerBy 動態(tài)調(diào)用，支持CATIA、Creo、NX等平臺設(shè)計數(shù)據(jù)直接引用，當源數(shù)據(jù)發(fā)生變更時支持同步更新。

3DE支持多種軟件格式

2.2 材質(zhì)紋理配置

用工程虛擬樣機替代物理樣機進行設(shè)計評審與驗證，樣機需要滿足結(jié)構(gòu)完整、材質(zhì)效果真實。3DEXPERIENCE平臺提供了多種照片級真實環(huán)境庫和光源庫，以及高清真實的內(nèi)飾和外飾的材料，包含9類材料，110多個新型優(yōu)質(zhì)材料，以支持廣泛的工業(yè)用例。

照片及圖庫

高清材料庫

2.3 運動機構(gòu)定義

3DE CATIA提供了一套完整的應(yīng)用程序，以便根據(jù) 3D 幾何形狀、裝配體和零件，為任何復(fù)雜的機構(gòu)（如工具、機械、門、面板或設(shè)備）執(zhí)行機械系統(tǒng)設(shè)計和驗證。

運動機構(gòu)定義

2.4 人體動作編輯

3DE DELMIA人機模塊為人機工程仿真提供了一套非常逼真的人體模型庫及標準姿態(tài)庫，以便我們編輯人體姿態(tài)和動作時，可以將虛擬人放置在基于虛擬樣機創(chuàng)建的人機工程仿真場景中，編輯人體動作或姿態(tài)，構(gòu)建人機工程仿真任務(wù)，以分析人體的可視可達范圍及人體舒適性。

人體模型庫及姿態(tài)庫

03 工程虛擬樣機評審

基于工程虛擬樣機評審，通過定義使用多種產(chǎn)品變體（如幾何變體、材料變體、動畫）和實時渲染的產(chǎn)品體驗，進行造型方案、材質(zhì)方案及色彩方案的評審，幫助決策者確定產(chǎn)品造型、材質(zhì)及色彩方案；通過運動機構(gòu)動態(tài)仿真，包括碰撞檢測、測量、運動包絡(luò)體和軌跡線等，可以對機構(gòu)進行功能檢查和驗證；通過人體靜態(tài)姿勢與動作場景仿真，包括駕駛姿勢，行走、拿取等動作，進行人體可視可達范圍及舒適性分析，以驗證產(chǎn)品設(shè)計是否符合人機工程學(xué)。

研發(fā)人員基于工程虛擬樣機進行外觀、結(jié)構(gòu)評審、人機工程分析與驗證，可以盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，并能夠快速進行設(shè)計迭代，省去實物樣車制作和驗證，做到零試制，從而減少研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期。

04 總結(jié)

基于工程虛擬樣機的產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)為產(chǎn)品研發(fā)提供了新的評審方法和流程，為解決產(chǎn)品研發(fā)周期長、開發(fā)費用大、生產(chǎn)與研發(fā)脫節(jié)等問題提供的新思路。以產(chǎn)品三維模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建工程虛擬樣機，實現(xiàn)通過虛擬樣機替代物理樣機進行設(shè)計評審及仿真驗證，提高研發(fā)效率、縮短研發(fā)周期、增強企業(yè)競爭力。