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1、精选优质文档-倾情为你奉上周正寅：PLM制造业信息化的热点作者：周正寅发表：2005.07.20来源：科技日报进入21世纪，以科技部、经贸委等部门共同组成的“全国制造业信息化工程协调领导小组”，积极组织力量，筹集资金，提出发展战略，制定规划方案，大力推进制造业信息化。与此同时，国际上的几家信息产业的特大集团公司IBM/Dassault、EDS、PTC、SAP等兼并收购了一批技术发展上有前途的专业公司，以PLM（产品全生命周期管理，下同）为龙头加大了他们的研究开发和宣传推销力度，在很多专业杂志媒体上也形成了一股热潮。面对国内外纷纭变化形势，笔者查阅了有关国外咨询机构的技术报告，并以美国AMR研究
2、报告为参照，加以分析解读，谨与同行读者交流参考。进入21世纪以来，发达国家制造业发展速度放缓，与之相关的信息产业也受到泡沫影响，形势低迷。然而，产品生命周期管理系统PLM却受到制造企业的青睐，得到较快发展。分析研究可以归纳出以下几个有关PLM发展走向的特点：1.在过去的两年内,PLM的市场发展形势取得令人注目的成绩，年增长率分别为35%、31%。销售额为2.6B。这说明了PLM的概念逐步为广大制造业所接受，PLM产品化程度日益成熟，对制造业和信息业都是令人鼓舞的好消息。2.CAD系统是PLM的基础。PLM不是凭空而来的，它是建筑在CAD系统之上，特别是在3D-CAD系统推广之后而成长起来的。两
3、者之间有一个互补、支持、配合的关系。从统计表上看，EDS公司相关PLM应用中总销售额为738M而同时CAD的销售额达478M。IBM公司总额为750M而CAD销售额达500M。其份额比例达64%和36%。这种比例关系对我国属于后发展的国家，尤其要引起注意，不打好CAD的基础，孤立发展管理系统必然会产生失调现象。也不能跟着国外企业亦步亦趋的发展，应学会运用我们的后发优势。3.构成企业信息化系统主要包括4个部分。这就是ERP、SCM、CRM、PLM(含CAD系统)。4.PLM许可证贸易的份额（泛指软件贸易）相对减少。其原因是PLM系统的用户化开发，应用咨询、应用维护和系统实施费用增加了。这种变化实
4、际上是PLM产业化成熟的表现，也是我们发展制造业信息化要借鉴参考的重要观念。换言之，只有软件产品是不够的，必须有服务咨询市场的发育相配合。PLM在许多企业推广应用过程中，扩展了它的应用领域，延伸了它的覆盖范围，进一步与企业市场竞争的要求紧密结合，获得更好的效益。PLM系统在市场发展过程中进一步成熟了。加强了PLM作为企业发展战略的理解，它不只是像PDM，仅作为一种数据管理的工具，PLM更重要的概念是协同工程，主要服务于新产品开发的全过程：从概念设计开始，贯穿到产品退役的全生命周期，树立了一种为广大用户接受的观念，打开了预期用户的眼界，明确了今后发展的重点。面对未来PLM发展乐观的前景，需要抓住
5、几个有利于持续增长的因素：1.在现有供应链企业环节中推广应用PLM的潜在价值。预期这些公司采用PLM后将可广泛地节约成本，增加销售额，改进投资效益。AMR一项研究报告指出：如果美国制造业充分推广PLM技术，可增加年销售额达1060亿美元。汽车行业一项深度研究表明：在长期发展项目中采用PLM，到2007年可使每辆汽车增加收益1600美元。日本丰田汽车所做的一个PLM项目是有力证明。丰田公司为此项目每年支出2亿美元，同时也提升了供应商竞争的横杆，要求供应商们采用更广泛有力的PLM技术响应这项技术。这种趋势同样在其他许多工业作出反应。2.PLM覆盖了大量的用户是提高增长率的重要因素。它不像SCM或采
6、购管理，只有少数有实力的用户。PLM的每天工作环境要面对数百万工程师、产品设计师和制造工程师。为了随时符合市场上用户、销售、服务、采购、财务和会计方面的需求，它也要具备所要求的工作环境。这一类的用户，包括组织内部和外部两个方面，将能以较小的人均投入，支持销售额的增加。3.要增加PLM贯通低层次数据的能力。大型离散型制造商也安装了很多小的PDM软件包，有许多小型的可寻址的制造数据库。初步估计，前5年内通过市场的代理商出售了近10亿美元的软件包。定制软件费用和实施服务费用的重要性将会有所增长。过去许多特别是中小型公司自行开发的软件，准备转成定制软件并由专业软件供应商给予维护和服务。系统实施服务费将
7、会大幅度增长，市场上认识了PLM系统咨询服务的重要性。未来5年PLM的推广将能完成流程变换的实质价值、用户接口设计和目标数据模型的定义。为了配合供应链的延伸，PLM需求量将会同步增长。实施和应用情况，以及PLM为制造业企业带来的价值。PLM，产品创新的利器PLM技术应用与发展综述e-works黄培2005-4-28PLM（产品全生命周期管理）是近年来发展起来的新兴技术，同时也是与产品创新有关的一系列技术的总称。本文从应用角度，对PLM的内涵，PLM在全球的市场现状，PLM在中国的应用现状进行概述，同时对PLM技术未来的发展进行展望。一、关于PLM的定义与内涵关于PLM，实际上目前并没有一个业界
8、统一的定义，各个厂商以及专业咨询公司给出的定义和内涵并不完全一致，导致对PLM的概念理解的模糊，甚至误导。实际上，根据业界权威的CIMDATA()的定义，PLM是一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点的企业内部，以及在产品研发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的一系列应用解决方案，它能够集成与产品相关的人力资源、流程、应用系统和信息。PLM包含以下方面的内容：基础技术和标准（例如XML、可视化、协同和企业应用集成）；信息创建和分析的工具（如机械CAD、电气CAD、CAM、CAE、计算机辅助软件工程(CASE、信息发布工具等）；核心功能（例如数
9、据仓库、文档和内容管理、工作流和任务管理等）；应用功能（如配置管理）；面向业务/行业的解决方案和咨询服务（如汽车和高科技行业）。按照CIMDATA的定义，PLM主要包含三部分，即CAX软件（产品创新的工具类软件）、cPDM软件（产品创新的管理类软件，包括PDM和在网上共享产品模型信息的协同软件等）和相关的咨询服务。实质上，PLM与我国提出的C4P（CAD/CAPP/CAM/CAE/PDM），或者技术信息化基本上指的是同样的领域，即与产品创新有关的信息技术的总称。从另一个角度而言，PLM是一种理念，即对产品从创建到使用，到最终报废等全生命周期的产品数据信息进行管理的理念。在PLM理念产生之前，P
10、DM主要是针对产品研发过程的数据和过程的管理。而在PLM理念之下，PDM的概念得到延伸，成为cPDM，即基于协同的PDM，可以实现研发部门、企业各相关部门，甚至企业间对产品数据的协同应用。软件厂商推出的PLM软件是PLM第三个层次的概念。这些软件部分地覆盖了CIMDATA定义中cPDM应包含的功能，即不仅针对研发过程中的产品数据进行管理，同时也包括产品数据在生产、营销、采购、服务、维修等部门的应用。因此，实质上PLM有三个层面的概念，即PLM领域、PLM理念和PLM软件产品。而PLM软件的功能是PDM软件的扩展和延伸，PLM软件的核心是PDM软件。二、全球PLM市场分析（指PLM领域）根据CI
11、MDATA于2005年4月发展的研究报告，2004年度全球PLM市场为160亿美元，2003年增长10，预计到2009年的平均复合增长率为8%，达到250亿美元。因此，这是一个迅速发展的领域。如图1所示。其中，2004年度全球cPDM市场为54亿美元，比2003年增长17，预计到2009年的平均复合增长率为15%，达到110亿美元，如图2所示。而工具类（CAX)软件的平均复合增长率为4.5%。到2009年达到140亿美元。也就是说，目前，以及在未来五年内，工具类(CAX)软件在整个PLM领域中占据的份额仍然大于管理类软件。通俗地说，就是UG、PROE、CATIA，以及各类CAE/CAM软件的销
12、售额要大于PDM软件的销售额。从地区分布来看，欧洲与美洲的cPDM软件营业额基本相当，亚太地区略低一些。但是，亚太地区的cPDM市场增长更为迅速，如图3所示。从行业分布来看，汽车与各类交通工具行业cPDM应用最为广泛，其次是电子、机械制造、航空和国防。在流程行业中的包装、食品应了和制药行业、石化等行业也有一定应用。这也就是说，PLM技术整体上在离散制造业的应用要远远多于流程制造业。如图4所示。全球PLM厂商的业务总额如图5所示。红色的表示合作伙伴的营业额，蓝色表示PLM厂商自身的营业额。根据厂商公布的数据，在2004年，UGS、达索系统和Autodesk三大巨头的营业额均超越了10亿美元。但由
13、于Autodesk公司的部分销售额来自建筑等其它领域，因此CIMDATA的统计中没有包含该公司的数据。根据e-works的估算，Autodesk公司在PLM领域的收入大约占其总收入的一半左右。全球cPDM领导厂商的业务总额如图6所示。红色的表示合作伙伴的营业额，蓝色表示厂商自身的营业额。有趣的是，ERP巨头SAP的cPDM相关收入处于第一位。而UGS及其合作伙伴的总体营业额居首位。同时也可以看出，对于从CAD领域发源的PLM厂商UGS，Dassault和PTC，其管理软件收入（如UGS的Teamcenter和PTC的Windchill）仍然低于工具类软件(如UGS的UGNX和PTC的PROE)
14、收入。MatrixOne和Agile是PLM领域的后起之秀，他们没有自己的CAD解决方案，被称为中性的PLM厂商。最近，Agile收购了提供图形浏览和会签工具的加拿大软件企业Symmetry，从而进一步提升了对各类CAX软件的浏览和管理能力。实际上，ERP领域的ORACLE、IFS和SSA（收购了BAAN公司）等厂商也提供了PLM解决方案，由此可以看出，PLM领域是当前企业信息化的热点和重点，ERP厂商也开始进军这一领域，ERP厂商的PLM解决方案能够很好地解决与自身ERP软件的信息集成问题，在BOM信息管理方面功能较强，但功能相对简单，图档管理功能较弱。三、PLM在中国的应用现状概述客户需求
15、的个性化、市场竞争的白热化、国内市场国际化，对制造企业的研发能力提出了新的挑战。因此，缩短产品上市周期、提高产品质量和服务质量、降低产品成本成为制造企业生存和发展必须考虑的关键问题；同时，PLM为ERP提供产品数据源，没有准确的BOM信息，ERP就成为无源之水；而企业已经应用OFFICE软件和CAX软件生成的大量电子图文档也需要进行有效的管理，保证企业知识产权的安全。这些因素推进了PLM软件在企业中的应用。产品的总体成本70取决于设计阶段，设计方案的优劣直接影响企业的盈利，因此，PLM软件的应用对于企业提升竞争力具有重要意义。目前，PLM软件主要还是在大型和中型企业应用，那些产品结构复杂，设计
16、周期长，设计工作量大的企业更倾向于应用PLM软件，尤其是那些需要按订单设计的企业，则PLM有更大的用武之地，而对于以生产制造为主的企业，则PLM用处不大。在中国，PLM软件的用户也主要分布在交通运输、航空航天、电子、机械等行业。而在中小企业则主要需要应用PLM软件中的图文档管理功能。总体上，我国企业应用PLM软件已经取得了初步效果，对于企业提高研发效率，实现研发过程的协同工作，缩短产品上市周期，降低产品成本起到了一定的作用。根据e-works在2004年底进行的统计，目前，企业应用PDM/PLM主要出于一下目的：PLM是企业产品研发体系的各类软件系统，如CAD/CAPP/CAM/CAE等工具软
17、件的应用平台。与各类工具类软件不同，PLM与ERP一样，需要根据企业的行业特点和个性化需求进行实施。而且PLM要真正发挥威力，不仅要有合适的PLM软件，而且必须建立配套的管理措施，结合设计方法的优化，开展标准化、系列化、模块化工作，以便能够用更少的零部件组合出更多的产品，规范产品研发过程的管理。同时，PLM实施成功，有赖于软件公司与企业的高度配合，对于实施顾问和企业实施人员的素质有很高的要求，对于实施过程的项目管理要求也很高。目前，企业实施PLM的周期一般在三个月至一年。中国企业应用PDM软件大体上是从1997年开始的，而PLM的理念和软件在中国的出现是从2001年开始的。到目前为止，国内外软
18、件厂商提供的PLM软件还处于发展过程之中，并不具备PLM理念中所应当具备的所有功能，大多数软件实质上还只具备PDM软件功能。因此，中国制造企业应用PDM和PLM技术是在企业自身对需求不是很明确，而PDM和PLM技术又不是很成熟的技术上进行的，因此，与ERP在中国的实施应用一样，PLM在中国的总体实施效果也并不理想，大多数企业只实现了部分模块的应用。目前，中国企业应用PLM还处于初级阶段，应用的比例还很低，总数只有几千家。在应用PLM的企业中，多数企业还只是在研发部门应用PDM，实现图档管理（包括图档浏览、编辑、打印、删除的权限控制）、图档的版本管理、产品结构管理、产品设计过程的工作流管理；少数
19、企业实现了产品配置管理、图档的变更管理、与ERP的集成和项目管理；真正实现异地协同设计、跨部门应用的企业在中国只有极少数大型企业，数量不超过20家。企业应用PDM/PLM的现状如图8所示：我国专业从事PLM领域软件开发的软件企业有十多家，大多数是从开发CAD软件发展起来的，包括清软英泰、艾克斯特、开目软件、天喻软件、新模式、上海思普、大天软件、天舟兴业、CAXA等。经过近十年的发展，目前，我国的PLM软件的技术水平、软件体系构架、软件功能的实用性、可靠性和软件实施能力得到了很大的提升，在PLM核心功能方面已经达到了实用水平。总体上，PLM领域的增长高于ERP领域，而中国PLM领域的需求的增长又
20、远远高于欧美，因此，国际上的主流PLM厂商都把中国当作一个具有战略意义的市场，加大了在中国市场的投入。除PTC、UGS、达索系统三大巨头之外，AGILE也选择苏州新宇软件作为合作伙伴，积极拓展国内市场，韩国CIES公司也携其PLM软件DYNAPDM进入了中国。最近，我国国产CAD领域的领军企业CAXA与达索系统合作，推出了CAXAV5，旨在面向中小企业提供PLM解决方案。2005年，在我国PLM领域的高、中、低三个市场，都会有十分激烈的竞争。四、对PLM未来发展的展望最近，PLM领域的巨头UGS公司收购了TECNOMATIX公司，整合到其PLM解决方案之中，后者是提供MPM（制造流程管理）方面
21、解决方案的国际知名厂商，MPM主要解决的是产品工艺的设计与优化、车间生产过程的仿真优化等；同时，达索系统也将具有类似功能的Delmia软件引入了中国，加入到其PLM解决方案之中；而PTC则推出了PDS，产品开发系统的理念，将PLM软件的功能与产品研发过程的管理与优化结合起来。因此，PLM理念本身是在不断变化与延伸，在主流厂商的推动与大型企业的应用过程中不断完善。最终，PLM将能够管理从产品的需求分析、概念设计、初步设计、工艺设计、制造过程的数据和流程，并实现与项目管理、ERP等软件的双向集成。同时，在PLM中，还会包含研发过程的质量管理和成本管理，使产品在研发过程中就能够确保产品高质量、低成本
22、。随着企业应用的深入，PLM理念中包含的在企业的多个部门和在异地进行协同将逐渐成为现实，产品信息在供应链合作伙伴中的共享也会逐渐实现，PLM将会逐渐发挥出更大的效益。在整个PLM领域，CAE、DMU（虚拟数字样机）等技术，正在逐渐成为应用的热点，这些技术可以帮助企业在研发阶段通过虚拟仿真与优化而降低产品的试制成本，进一步缩短产品上市周期。PLM在中国的应用方兴未艾，前景广阔。2005年中国制造业技术信息化（PLM）年会分析报告作者：|阅读次数：268转自：e-works时间：2005年12月14日13:72005年12月3日，由国家863/现代集成制造技术主题专家组、广东省科技厅、广州市科技局
23、指导，由e-works中国制造业信息化门户网、广州市制造业信息化工程办公室、广州生产力促进中心主办，广州市机电行业协会、广州电子行业协会、东莞市制造业信息化项目管理办公室、佛山市生产力促进中心、南昌市生产力促进中心、厦门市生产力促进中心、中山市生产力促进中心、广西制造业信息化咨询服务中心、泉州市生产力促进中心、南通市生产力促进中心、珠海市生产力促进中心、深圳信息软件协会、深圳市机械工程学会、华南CIO发展联盟协办的主题为探索中国制造业产品创新之道的2005年中国制造业技术信息化PLM年会在广州东方宾馆隆重举行并取得圆满成功。2005年中国制造业技术信息化PLM年会共有来自北京、上海、广东、湖北
24、、湖南、广西、江西、江苏、山东、安徽、浙江、辽宁、福建等13个省28个城市的400多名来自制造企业、科研单位、政府主管部门、PLM厂商、中介机构和媒体的代表出席了此次盛会。年会由国家863现代集成制造系统主题专家组专家祁国宁教授担任大会主席并发表演讲，国内外主流PLM厂商达索、Agile、华天软件、CAXA、开目软件、UGS、Autodesk、SolidWorks、艾克斯特、MSC、Cimatron、3Dconnexion、ZCorporation、深信服、普维、SSAglobal等知名信息化领域的专业厂商高层参加此次论坛。年会还邀请了广汽技术中心、通用五菱、三江航天、白云电器、潍坊模具厂等五
25、家著名制造企业的CIO介绍了PDM/PLM应用的成功经验。来自全国的20多家平面媒体、网络媒体对此次论坛进行报道并针对演讲嘉宾进行了现场采访。2005年中国制造业技术信息化PLM年会的成功举办，以其专业策划、定位准确、精心组织，规模宏大、内容丰富，吸引了广大制造企业主管信息化的高层领导和专业人士，并获得了与会嘉宾的一致好评，充分展示了e-works举办制造业信息化活动的实力。1.提高企业产品创新能力成为制造业未来发展的焦点2005年中国制造业技术信息化PLM年会，以探索中国制造业产品创新之道为主题，探讨分析中国制造业如何提高产品创新能力，以及相应的技术和方法，得到了社会各界的认可。国家863/
26、现代集成制造技术主题专家组、广东省科技厅、广州市科技局作为本次年会的指导单位，国家863现代集成制造系统主题专家组专家祁国宁教授担任大会主席并发表演讲，同时广东省科技厅也发文推荐，广东省和广州市科技系统领导纷纷上台致词，充分体现国家和地区对提高企业产品创新的关注与支持。e-works中国制造业信息化门户网、广州市制造业信息化工程办公室、广州生产力促进中心主办，广州市机电行业协会、广州电子行业协会、东莞市制造业信息化项目管理办公室、佛山市生产力促进中心、南昌市生产力促进中心、厦门市生产力促进中心、中山市生产力促进中心、广西制造业信息化咨询服务中心、泉州市生产力促进中心、南通市生产力促进中心、珠海
27、市生产力促进中心、深圳信息软件协会、深圳市机械工程学会、华南CIO发展联盟等17个单位分别作为主办和支持单位，向当地的制造业企业推荐本次会议，并发文通知企业参与，覆盖了中国华南地区的主要工业城市和地区。2005年中国制造业技术信息化PLM年会，云集了负责信息化推进的政府机构、业内知名专家和学者、中国PLM业界领袖人物以及广大的制造企业、国内外主流PLM厂商、优秀咨询公司以及业内知名网络及平面媒体等各方面业界精英，共吸引了来自北京、上海、广东、湖北、湖南、广西、江西、江苏、山东、安徽、浙江、辽宁、福建等13个省28个城市的400多名各界代表出席了此次盛会，成为2005年PLM领域规模最大、级别最
28、高、讨论内容最全面最深刻的盛会。其中，参会的制造企业有140多家。2.共同关注PLM在中国制造业的研究与应用2005中国制造业信息化PLM年会，作为PLM领域最大规模的高端会议，得到了负责中国制造业信息化管理、研究、开发、应用、宣传、推广等社会各基层的关注，并吸引了广大制造业企业国内外最优秀的制造业信息化厂商的重视和参与。参加本届年会的超过70%的人员来自制造业企业。3.定位高端，引起企业管理层的重视本次论坛以其策划、定位和组织引起了PLM技术研究、开发、服务、应用等相关领域的高度重视。许多单位的总经理和副总经理纷纷安排时间亲自参加本届PLM年会，从另外一个侧面也反映了，本次年会已经成为企业发
29、展和信息化建设的关注焦点，引起各方面高层的重视。参加本次论坛总经理/副总经理占26，而以部门经理为主的中高层管理人员占32，其他管理人员和技术人员占38。4.岭南论道，从珠三角辐射全国2005中国制造业信息化PLM年会在广州召开，参加论坛的人员主要来自广东省和珠三角地区，覆盖我国制造业发展最活跃的地区和行业。但是同时由于本届年会主题策划、定位、演讲内容、品牌影响和组织宣传推广，不仅引起广东省广州市、东莞市、深圳市、佛山市、惠州市、中山市、顺德市、珠海市等10个地区的制造业企业关注和参与，而且吸引了北京、上海、辽宁、山东、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏、福建、江西、广西等13个省、区、市的企业的参
30、与。形成了覆盖珠三角，辐射全国的关注产品创新，关注PLM技术研究和应用的整体氛围，造成了深远的影响。5.分享行业经验，关注行业应用成为制造业企业探讨的焦点随着我国制造业的发展和PLM技术的不断发展，PLM技术应用的范围进一步的扩大，不仅传统意义上的机械、汽车、航空航天等行业继续关注PLM领域的应用，本次年会上电子电器、化工、高新技术产业等也在积极关注PLM的技术发展与应用。关注行业应用，分享行业成功经验，提高企业应用效果成为制造业企业探讨的焦点。注：为便于统计行业领域划分如下：机械制造领域（包括机械、电机、五金工具、冷热金属加工等行业）、电子电器领域（包括电器、家电、电子、电气等行业）、轻工领
31、域（包括纺织、化工、塑料等、日用品等行业）、军工领域（航空、航天、兵器、船舶等行业）、高新技术领域（IT产品、邮电通信、网络、计算机、数码设备、自动化等行业）、钢铁冶金领域（包括钢铁、冶金等行业）、交通运输领域（包括汽车、摩托车、工程机械等）。2005年中国制造业技术信息化PLM年会的成功举办，以其专业策划、定位准确、精心组织，规模宏大、内容丰富，吸引了广大制造企业主管信息化的高层领导和专业人士，并获得了与会嘉宾的一致好评，不仅充分展示了e-works举办制造业信息化活动的实力，同时也反映出我国制造业对于产品创新和PLM技术的关注与重视。2005年中国制造业技术信息化PLM年会，将进一步推进中
32、国制造企业探索自主创新之路，早日实现从中国制造到中国创造的发展与转变。基于UG软件开发平台的汽车产品开发同济大学彭岳华盛治华提要：本文阐述了现代汽车的常用设计方法，在工程应用的基础上重点介绍了UG软件在CAD/CAE/CAM方面常用的模块及在产品开发方面的功能以及UG软件的优越性能、基于UG/Open技术和知识工程，介绍近几年来UG软件在汽车产品开发及机械产品开发方面的经验和二次开发模式、文章最后介绍同济同捷公司利用UG软件及其坪欠二开工具开发出来的产品，以汽车悬架为例介绍了基于UG软件汽车产品开发方法。关键词：汽车设计方法、UG软件、UG/Open技术、悬架设计1汽车产品开发技术及发展方向目
33、前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。所以，一个先进的技术其实需要其他基本技术的支持。图1是先进制造技术的层次及技术来源示意图。第一层次是铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺，它们至今仍是生产中大量采用、经济适用的技术。这些经过优化而形成的优质、高效、低
34、耗、清洁的基础制造技术是先进制造技术的核心及重要组成部分；第二层次是制造技术与电子、信息、新材料、新能源、环境科学、系统工程、现代管理等高新技术结合而形成的崭新制造技术；第三个层次是先进制造集成技术。这是应用信息技术和系统管理技术，通过网络与数据库对上述两个层次的技术集成而形成的，如FMS、GIMS、IMS以及虚拟制造技术等。从技术群的角度可以将汽车制造技术分为三个层次：(1)主体技术群。它包括面向制造的设计技术群和制造工艺技术群。其中面向制造的设计技术群包括产品、工艺设计，它涉及计算机辅助设计、工艺过程建模和仿真、工艺规程设计、系统工程集成、工作环境设计、快速成型技术和并行工程技术等；制造工
35、艺技术群涉及材料生产工艺、加工工艺、连接和装配、测试和检验、环保技术和维修技术等；(2)支撑技术群。它包括信息技术、设计标准、工具工装技术和传感器控制技术等；(3)制造基础设施，即制造技术环境。它包括质量管理、用户供应商交互作用、工作人员培训和教育、全局监督和基准评测、技术获取和利用等。本文将主要讨论汽车制造主体技术群中的面向制造的设计技术群以及这些技术在汽车制造中的应用。汽车设计通常经历如下过程：首先采用快速成型技术进行汽车造型设计，然后采用PFO/E等三维软件进行产品结构设计和工程设计，此后采用ANSYS等动力学软件进行动力学仿真，以及利用CAE软件如ANSYS/PATRAN/NASTRA
36、N进行工程分析和优化，再利用碰撞软件DYNO3D或IW等进行整车的碰撞性能仿真计算等。在工程设计和分析阶段又采用了如下技术：汽车系统建模与仿真设计方法、汽车相似理论与模化技术设计方法、基于知识和经验的设计开发方法与知识驱动的设计自动化方法、汽车智能CAD/CAE/CAM及一体化设计方法、汽车设计平台化与模块化设计方法、三次设计方法、虚拟现实与虚拟设计等汽车设计先进理念。此外在产品数据和开发环境上采用PI件实现并行工程开发环境和数据统一管理。采用上述先进的软件、设计技术和管理方法，能大大提高设计质量，缩短开发周期，抢占更大的市场。同时也逐步实现了产品开发数字化和企业的集团化。其中，基于上述汽车产
37、品设计方法和理论的发展，USVA件以其优越的性能脱颖而出，在全球CAD软件销售抢占了近二分之一的市场。2UG软件中针对汽车产品开发的模块UG软件从70年代开发以来，经历了基于图纸(74年)、基于特征(88年)、基于过程(95年)和基于知识(2000年)的发展阶段，功能不断得到扩展，在CAD/CAE/CAM/PLM等领域占有的市场不断扩大，有独领风骚之势。UG软件包含CAD/CAE/CAM计算机辅助工业设计、知识驱动自动化、数据交换和其他特殊应用等功能。但其主要优势主要体现在如下几个方面：21CAD造型和建模UG软件在CAD方面的建模和造型分为两个模块一实体造型和自由曲面造型。在造型功能方面，除
38、其他软件所具有的通用功能外，它还拥有灵活的复合建模、齐备的仿真照相、细腻的动画渲染和快速的原型工具，仅复合建模就可让用户在实体建模、曲面建模、线框建模和基于特征的参数建模中任意选择，使设计者可根据工程设计实际情况确定最佳建模方式，从而得到最佳设计效果。在加工功能方面，UG件针对计算机辅助制造的实用性、适应性和效能性，通过覆盖制造过程，实现制造的自动化、集成化和用户化，从而在产品制造周期、产品制造成本和产品制造质量诸方面都给用户提供了极大的收益。22CAE模块UG/CAE分析模块主要包含结构模拟和运动分析，以及其他的仿真模块。其中，(1)结构模拟指包括UG/ScenarioforFEA和CG/S
39、cenarioforANISYS以及UG/FEA；其中UG/ScenarioforFEA和UG/ScenarioforANSYS是进行前处理和后处理，UG/FEA是植入式的有限元求解器。通常，用户可以在叹；环境内利用叹；强大的CAD功能对零件和装配过程进行创建、修改、更新等操作，并将几何模型转换成所需要的有限元模型。UG/ScenarioforATIS使用了ATbYS公司授权的有限元单元网格技术，UG/ScenarioforFEA则是使用了MSC公司授权的网格划分器可以迅速有效的在几何体上进行网格划分，其中支持的网格单元有薄板体的壳单元、实体体单元、梁、刚性连杆和弹簧等，并且可以指定相应对象的
40、实体密度等物理特性。UG/FEA是一个有限单元求解器，它提供了在份环境下分析的方案。可以进行线性静力分析、模态分析、线性屈曲分析、间隙支持和稳态热传递分析等。运动分析模块则提供了机械运动的虚拟样机。可以进行运动学和动力学分析，通过使用各种运动对象包括运动副、弹簧、阻尼器、运动驱动器、力、扭矩、柔性套管等来创建和评估虚拟样机，同时通过干涉检查结果、图、表、动画、电子表格等输出，很形象直观的得到相应数据。其他仿真模块。UGS不断开发出的新模块，如注塑模分析仿真。它提供了针对注塑零件易用的、完全的塑料流动分析。由于份在版本的不断更新，在使用界面与操作步骤方面变得更为简单、灵活，能够让份用户在较短时间
41、内完成对CAE部分的掌握，并进行运用，让产品在设计过程中就避免了以往只有在实际生产时才发现的问题如运动干涉等，进而提高了设计生产效率。23CAM模块在UG的发展过程中，CAM一直是加工业者最可靠的工件伙伴。它不仅提供可靠、精确刀具路径，更让NC编程人员可以随心所欲地设计出心目中最有效率的加工程序。去年CIMdata的调查报告指出，UG被视为所有CAM件供应商中的最强大的竞争对手。UG/CAM有下列几个特点：(1)提供可靠、精确的刀具路径；(2)能直接在曲面及实体上加工；(3)良好的用户界面，并允许使用者能依工作上的需要，定制用户界面；(4)提供多样性的加工方式，方便呢编程人员设计各种高效率的刀
42、具路径；(5)提供完整的刀具库及加工参数库管理功能，使新进人员能充分利用资深人员的经验，设计优良的刀具路径；(6)提供通用型后处理功能，产生各种NC加工机适用的NC程序。2.4知识工程自2000年，UG公司将软件发展的重点放在知识工程的应用上，与上海同济同捷科技股份有限公司成立了知识工程组，采用知识驱动CAD软件开发机械产品。知识工程的知识来源有二：业界标准知识。通过知识驱动自动化功能提供过程向导和助理，如UG模具向导(moldWizard)，UG齿轮工程向导(GearEngineeringWizard)，UG/车门向导(UG/DoorWizard)，UG/冲模工程向导(DieEngineer
43、ingWizard)等。这些模块将业界知识应用到专门的任务中，从而建立集成的解决方案，使叹准欠件具有更强的功能、更易于使用和更高的生产率。公司独特的知识。通过新模块UG知识融合(UG/KnowledgeFusion)能够快速和方便地添加公司独特的知识，如工程规则等去驱动一个模型或建立实制的过程向导和助理，使基于知识工程的环境能直接进入UG的核心。2.5工作模式UG公司通过改变工作模式提高工作效率，改变用户对软件的使用方便性。主要体现在如下几个方面：(1)从串行工程转变到扩展企业范围的并行工程(处用UG/in-KEY)。在早期计算机辅助设计、工程和制造阶段，各工程之间没有信息交流，各个工程独立工
44、作，需要在设计、分析和制造过程中重复建立模型，形成了CAX软件之间的“信息孤岛”。采用UG/in-KEY技术和iMAN软件后，CAX软件之间实现了信息反馈，这不仅减少了建模方面的重复工作，提高了工作效率，而且还提高企业范围内各部门之间的合作，实行并行工程，缩短了产品开发周期，提高市场反应速度(见图2)。基于并行工程。汽车设计也从原来的36-48个月，缩短为12-18个月。(2)从零件的参数化建模转变到产品的参数化建模(利用UG/Wave)。零件的参数化是为了便于零件的系列化和通用化，而产品的参数化是为了实现产品的系列化。这一功能是基于UG/Assembly功能之上。一个产品往往是由几个零部件装
45、配而成的。产品的参数化设计是大型产品平台化设计和柔性制造的基础。通过平台化柔性化设计，可以扩大产品的系列化生产，提高产品生产的批量，降低产品的成本。全球最大的汽车制造商比如通用、福特等公司均采用基于参数化建模的平台化设计方法。(3)从基于二维工程图纸的开发过程转变到以三维实体模型为中心的开发过程(利用主模型方法)。二维图纸是厂家必须参照的资料，但是现代化生产需要的是三维实体模型。主模型思想就是在一个企业内部，同一个产品，只有一个主模型，该产品的CAE工程、二维图纸、装配模型和制造模型等都是来自主模型，这样保证了该产品信息的一致性。这也是近年来汽车产品开发采用的设计思想。用三维模型取代二维图纸，
46、不仅可以实现虚拟建模、虚拟装配，还能在三维环境中检查干涉，进行运动校核和动力学仿真。3利用UG软件进行汽车产品开发的模式客户化叹准欠件提供CAD/CAM/CAE业界最先进的编程工具集，去定制叹环口裁剪它以满足一个企业的需求，这组工具集称之为UG/Open,它是一系列UG开发工具的总称。它们随UG一起发布，以开放性架构面向不同的软件平台提供灵活的开发支持。包括：(1)UG/OpenUIStyler。它是为了构建UG风格对话框的一个直观可视化的编缉器；(2)UG/OpenGrip。它是为了自动化CAD/CAM/CAE任务的一种脚本语言；(3)UG/OpenAPI。它提供一种直接编程接口到UG允许用
47、户建立客户化的应用，它使用许多当前最流行的编程语言，包括C、C+和JAVAUG/OpenAPI可以调用内部和外部的UG函数。外部UG是独立于UG之外的普通C程序，通过UG运行库调用API的功能；内部UG是运行在UG内部的API程序，通过动态链接成为UG的一部分；(4)UG/OpenMenuscript。它是UG定义菜单的语言，通过MenuScript可以实现对菜单项的添加、修改、移动、删除，并运行UF,Grip；UIDLG系统命令等；(5)UG/Open它是一种真正面向对象的与UG的接口，用C+语言编写。这种编程接口有面向对象特点的全部优点，包括继承，压缩和多形性。在上述开发工具的基础上，研制
48、了一套基于UG平台的汽车产品开发模式，如图3所示。4基于UG平台知识驱动自动化产品从1996年起，同济大学就开始从事应用和开发工作。在近5年的时间内，根据上述开发模式开发了以下近10个汽车和机械相关产品：.基于知识的齿轮设计软件(Gearwizard)；.基于知识的整车设计软件；.基于知识的车门设计软件(Doorwizard)；.基于知识的轴承设计软件；.基于知识的减速箱(变速器)设计软件(Gearboxwizard)；.基于知识的液压成型设计软件；.基于知识的悬架设计软件；.基于知识的模型质量检查软件；.基于知识的客车底盘总布置设计软件。其中悬架设计软件由数据库部分(知识库)、CAD建模、CAE工程分析、逆向工程、文档等模块组成。各模块的功能如图4所示。知识库中保存悬架建模和分析的的初始数据，同时也保存建模过程和CAE分析过程的中间数据。而CAD和CAE模块均采用UG软件实现。CAD建模模块用UG软件睥二次开发功能，即采用程序驱动悬架的建模。它包括七种车型悬架系统精确建模以及上典型悬架参数化模板和参数驱动工程。CAE模块采用UG/Secnariofor