产品开发与数字样机

集成产品开发形式的探究与实行

集成产品开发形式的探究与实行企业发展阶段通过对大多数企业调研分析得出，企业发展大致分为5个阶段：第一阶段：单项目、单产品阶段，对应商业模式为劳动密集型加工、项目生存型模式。

第二阶段：多产品、共享产品和货架平台阶段，对应商业模式为产品扩展型模式，该模式是企业发展不可跨越的阶段。

第三阶段：以共享为核心面向客户需求的阶段，对应商业模式为运营客户型模式。

第四阶段：以产业链为核心的关注利润阶段，对应商业模式为集成产业链型模式。

第五阶段：持续改进阶段。

企业的每一个发展阶段、每一种商业模式的升级，都代表着企业组织和流程发生了变化，集成产品开发模式是帮助企业进入产品扩展阶段的最有效模式。

目前，国际一流企业大多处于第四阶段，我国大多数创新型企业均处于第一阶段到第二阶段，而研究院的某些单项处于第二阶段，还有某些单项尚处于第一阶段。

模型框架的构建针对航天产品研发过程复杂、系统庞大、协作面广、研制周期紧张等特点，研究院基于自身现有信息化能力条件构建了产品研发管理体系模型框架（见图1），其包括4个流程、4个支撑体系和2个团队建设。

4个流程指产品战略流程、市场管理流程、产品开发流程和技术开发流程。

其中，产品开发流程包括概念、计划、开发、验证、发布和产品维护管理6个阶段，其对应研究院的产品研制6个阶段。

4个支撑体系指项目管理支撑体系、质量管理支撑体系、绩效管理支撑体系和成本管理支撑体系。

2个团队指集成开发管理团队（IPMT）和产品开发团队（PDT）。

在集成产品开发模式建设中开展产品研发管理体系要注意以下几点：32图1 产品研发管理体系模型框架图◆“人”、“过程”和“技术”是集成产品开发建设的基本要素。

“人”指的是企业的经营管理者和产品研发人员，他们要具备一定的协同工作能力和专业知识；“过程”是企业在产品研发活动中所采用的组织管理方式；“技术”是“人”在“过程”中所运用的手段和工具，三者相互依赖、相互支持。

◆集成是集成产品开发建设的关键所在。

利用集成的数字样机解决方案加速产品开发

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程，以进行测试、字处理软件导出文档，然后再将其
预测真实世界中导入进一个独立的拼写检查程序进的产品功能和性能。ＤＭＵ的一个行检查。接着，由于该文字处理软的变型产品的影响。最后，产品开发期间的低效率对于一个产品的全面上市时间具有极大的影响。ＣＡＤ产品在提高设计师效率上的效果广为人知。但是，鲜为人知的是产品开发放缓的许多其它瓶颈。例如，仔细想
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数字样机概念和特点

数字样机概念数字样机技术是以CAX/DFX技术为基础, 以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心, 融合虚拟现实、仿真技术、三维计算机图形技术, 将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起, 使产品的设计者、制造者和使用者在产品的早期可以直观形象地对数字化的虚拟产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真, 为产品的研发提供全新的数字化设计方法。

狭义的数字样机认识从计算就图形学角度出发, 认为数字样机是利用虚拟现实技术对产品模型的设计、制造、装配、使用、维护与回收利用等各种属性进行分析与和设计, 在虚拟环境中逼真的分析与显示产品的全部特征, 以替代或精简物理样机。

广义的数字样机从制造的角度出发, 认为数字样机是一种基于计算机的产品描述, 从产品设计、制造、服务、维护直至产品回收整个过程中全部所需功能的实时计算机仿真, 通过计算机技术对产品的各种属性进行设计、分析与仿真, 以取代或精简物理样机。

数字样机技术特点无论是狭义的还是广义的数字样机, 都具有以下三个技术特点:（1）真实性。

数字样机的根本存在目的是为了取代或精简物理样机, 所以数字样机必须在仿真的重要方面具有同物理样机相当或者一致的功能、性能或者内在特性, 即能够在几何外观、物理特性以及行为特性上与物理样机保持一致。

（2）面向产品全生命周期。

数字样机是对物理产品全方位的一种计算机仿真, 而传统的工程仿真是对产品某个方面进行测试, 以获得产品该方面的性能。

数字样机是由分布的、不同工具开发的甚至是异构子模型的联合体, 主要包括CAD模型、外观模型、功能和性能仿真模型、各种分析模型、使用维护模型以及环境模型。

（3）多学科交叉性。

复杂产品设计通常设计机械、控制、电子、流体动力等多个不同领域。

要想对这些产品进行能够完整而准确的仿真分析, 必须将多个不同学科领域的子系统作为一个整体进行仿真分析, 使得数字样机能够满足设计者进行功能验证与性能分析的要求。

数字样机分类

数字样机分类数字样机是科技发展的结果，根据数字化设计的数学模型逐层逼近并精准加工而成，该技术被广泛应用于工业设计领域。

数字化设计为工业设计带来了革命性的变化，减少了传统手工技艺的繁琐过程，提高了工业设计的效率和精度，创造出了更多卓越的设计作品。

数字样机是数字化设计的成果之一，是从设计文件中产生的物理模型。

数字样机通常是由3D打印机制造而成，可以呈现出精确的模型的多个方面、形状和比例。

数字样机主要有以下几个分类：第一类：快速成型数字样机快速成型数字样机是最先生产的数字样机类型之一。

它采用增材制造技术，利用CAD （Computer-Aided Design）图形文件进行3D打印。

快速成型数字样机是通过添加材料而制造的物理模型。

通常使用的3D打印技术包括: FDM（熔丝沉积建模）、SLA（光固化建模）、SLS（选择性激光烧结）、DLP（数字光刻）和PolyJet等。

第二类：激光切割数字样机激光切割数字样机又称为二维数字样机。

它是一种基于纸板或其他类似材料的切形状的数字样机。

该数字样机可通过简单的板材设计制造，并可通过带有激光割线的计算机控制器进行切割。

第三类：数字雕塑版数字雕塑版是一种沉积式制造数字样机，利用石膏型来制造物理模型。

该数字样机一般是为雕刻、纹理和表面质量等复杂形状的设计提供的。

数字雕塑版可使用先进的CAD软件进行设计，同时可以使用高速摄影机来捕捉物理模型的动作。

第四类：数字模具数字模具是一种采用CAD图形作为计算机程序的数字样机，应用于模具的开发。

数字模具可以大大缩短模具的开发周期，并提高模具的精度和质量。

数字模具的制造通常使用FDM制造。

由于数字模具具有高精度、高稳定性和可靠性，因此成为现代制造业的一个重要组成部分。

第五类：表面样机表面样机主要应用于为工业产品制造表面材料，例如模拟汽车内饰、家具和电子产品外壳等。

表面样机可以为设计者提供非常精细的细节，并且可以与零部件进行特定设计以确保紧密接合。

数字样机在我国飞机设计中的应用与发展思路

数字样机在我国飞机设计中的应用与发展思路飞机数字化设计已在国内某些飞机的局部设计中开始应用，但飞机全机采用三维全数字设计则尚无先例。

中国航空工业第一集团公司所属的西安飞机设计研究所用1年多的时间，解决了飞机全机三维数字化设计的重大技术关键，成功地攻克了飞机全机三维外形建模的难关，建立了三维外形数模，实现了结构、管路、系统的三维设计、三维协调、三维预装配生成全机数字样机的历史性突破。

我国首架飞机数字样机的问世，标志着西安飞机设计研究所的设计水平已基本进入数字化设计阶段，该成果为“十五”期间的以“全机、全过程、全数字化”为技术特征的飞机设计应用，实现飞机研制生产从以模拟量传递为主转变到以数字量传递为主，从采用物理样机协调为主转变到采用数字样机协调为主作了一定的技术准备；为我国航空行业由传统的飞机研制模式向数字化设计制造的现代化研制模式的转变奠定了基础。

1、实现三维外形建模和全机数字化样机设计多年来，由于坚持数字化技术的基础设施建设和应用技术研究，全所的数字化设计环境有了很大改善，数字化技术的应用水平也有很大提高。

1999年，在某型飞机研制正式批准立项后，经过认真细致的调研，全面分析了国内外数字化技术的应用状况和水平，最终决策在型号研制中全面采用三维数字化飞机设计技术。

通过1年的艰苦攻关,我所率先在国内的飞机研制中采用并行工程和无纸设计技术，实现了三维外形建模、三维结构设计、结构件和主要飞机系统件的预装配，最终建成了5万多个零组件、43万多个标准件、可全面应用于生产的全机数字样机。

经过制造的全面检验,证明采用数字样机可缩短60%的设计周期,提高了设计质量,减少了40%的设计反复。

原设计周期为2年6个月，现仅用了1年的时间就全面完成了发图任务。

全数字化设计的飞机首飞成功后，经统计，原有同等规模的飞机在制造过程中约有工程更改单7000张左右，在采用了数字化设计手段后，工程更改单减少到了1082张。

结构件和机加件的生产，由于在数字样机阶段就作了全面协调，在生产中都是一次制造成功，装配到位，没有出现大的返工。

数字样机

VP技术是面向系统级设计的，应用于基于仿真设计过程的技术，包括有数字物理样机（DMU）、功能虚拟样机（FVP）和虚拟工厂仿真（VFS）。 DMU对应于产品的装配过程，用于快速评估组成产品的全部三维实体模型装配件的形态特性和装配性能； FVP（功能虚拟样机）对于产品分析过程，用于评价已经装配系统整体上的功能和操作性能；VFS（虚拟工厂仿真）对于产品制造过程，用于评价产品的制造性能。
虚拟样机技术VP
数字物理样机（DMU）
功能虚拟样机（FVP）
虚拟工厂仿真（VFS）
工业设计阶段：工业设计师，借用草图把数字化信息表达出来，并转变成三维模型继承应用，保证其徒手勾勒的各种创意不会丢失。工程设计阶段，机械设计师会将各种零件模型建造出来，确定都能正确地装配与安装；电气工程师将设计电气系统与机械系统紧密结合，以保证其正常工作。未来的数字样机将提供功能导向性技术，可以让工程师自动创立他们的模型和图纸，通过数字样机技术提供的虚拟设计方式解决工程的设计问题。
数字样机（DMU）对机械产品整机或具有独立功能的子系统的数字化描述： 1、反映了几何属性； 2、至少在某一领域反映了产品对象的功能和性能。形成于产品的设计阶段，可应用于产品全生命周期，包括：工程设计、制造、装配、检验、销售、使用、售后、回收能环节。
数字样机在功能上可实现产品干涉检查、运动分析、性能模拟、加工制造模拟、培训宣传和维修规

数字化设计制造技术基础

第一章数字化设计制造是现代产品研制的基本手段。

先进制造技术的特征：(1)先进制造技术是制造技术的最新发展阶段；(2)先进制造技术贯穿了制造全过程以至产品的整个生命周期；(3)先进制造技术注重技术与管理的结合；(4)先进制造技术是面向工业应用的技术。

设计制造技术主要表现在全球化、网络化、虚拟化、智能化和绿色化等几个方面。

任何一种产品的研制过程从大的方面可以划分为设计与制造两部分。

可以将产品的制造过程的基本要素抽象为产品（product）、工艺过程（process）、制造资源（resource），即PPR模型，实际的过程是三个要素相互耦合作用的结果。

串行设计与并行设计：(1)串行设计的组织模式是递阶结构，各个阶段的活动是按时间顺序进行的，一个阶段的活动完成后，下一个阶段的活动才开始，各个阶段依次排列，都有自己的输入和输出。

(2)并行设计的工作模式是在产品设计的同时就考虑后续阶段的相关工作，包括加工工艺、装配、检验等，在并行设计中产品开发过程各个阶段的工作是交叉进行的。

数字化设计制造基本概念：(1)数字化是利用数字技术对传统的技术内容和体系进行改造的进程。

(2)数字化设计就是通过数字化的手段来改造传统的产品设计方法，旨在建立一套基于计算机技术、网络信息技术，支持产品开发与生产全过程的设计方法。

数字化设计制造的内涵是支持产品开发全过程、支持产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持产品开发流程的控制与优化等，归纳起来就是产品建模是基础，优化设计是主体，数据管理是核心。

(3)数字化制造是指对制造过程进行数字化描述而在数字空间中完成产品的制造过程是计算机数字技术、网络信息技术与制造技术不断融合、发展和应用的结果，也使制造企业、制造系统和生产系统不断实现数字化的必然。

(4)数字化设计制造本质上是产品设计制造信息的数字化，它将产品的结构特征、材料特征、制造特征和功能特征统一起来。

典型的CAD模型标准交换格式，DXF、DWG、JGES、STEP。

CATIA数字样机

CATIA数字样机CATIA（Computer Aided Three-dimensional Interactive Application）数字样机是一种CAD（计算机辅助设计）软件。

它具有强大的建模及设计能力，广泛应用于汽车、航空航天、船舶等工业领域。

本文将介绍CATIA数字样机的应用及其在制造行业中的重要作用。

一、CATIA数字样机简介CATIA数字样机是一种基于计算机辅助设计（CAD）的工具，它可以帮助设计师快速建立并修改三维模型。

它提供了丰富的功能和工具，使得设计师能够完整展示产品的外观和结构细节。

这在产品设计和开发过程中起到了至关重要的作用。

二、CATIA数字样机在汽车工业中的应用1. 汽车外观设计通过CATIA数字样机，汽车设计师可以根据客户需求快速生成三维模型，并进行修改和优化。

这有助于设计师更好地理解设计概念，提高设计效率。

同时，数字样机可以模拟不同光照条件下的效果，帮助设计师做出更准确的外观设计决策。

2. 汽车结构设计CATIA数字样机不仅可以用于汽车外观设计，还可以用于汽车结构设计。

它可以帮助设计师进行虚拟装配和碰撞测试，验证汽车零部件的可靠性和安全性。

这大大缩短了产品开发周期，并减少了制造成本。

3. 汽车模拟与分析CATIA数字样机还具有强大的模拟和分析能力。

它可以模拟汽车在不同条件下的运行情况，包括动力学、风阻、悬挂系统等。

设计师可以通过数字样机对汽车进行性能优化，提高产品的市场竞争力。

三、CATIA数字样机在航空航天工业中的应用1. 飞机设计CATIA数字样机在飞机设计中起到了至关重要的作用。

设计师可以使用数字样机进行飞机结构和外观的建模和优化。

数字样机还可以帮助设计师进行虚拟装配和碰撞测试，确保飞机的结构和安全性。

2. 航空发动机设计CATIA数字样机可以帮助航空发动机设计师进行三维建模和优化。

数字样机可以模拟不同工况下的发动机性能，并进行性能优化。

这有助于提高发动机的燃烧效率和推力，减少燃料消耗。

数字样机定义(一)

数字样机定义(一)数字样机定义什么是数字样机？数字样机是一种使用计算机技术模拟物理样机的工具。

它可以通过软件模拟出产品的外观和性能，并提供实时的视觉效果和交互功能。

数字样机的定义1.基本定义：数字样机是利用计算机软件和硬件模拟出产品实体形态和性能的虚拟样机。

–理由：数字样机通过快速、准确地模拟产品样机，在产品设计和开发过程中起到了重要的作用。

它可以减少开发成本和时间，在设计阶段排除潜在问题，并提供更真实的用户体验。

2.CAD定义：数字样机是基于计算机辅助设计（CAD）技术创建的虚拟产品模型。

–理由：数字样机是由CAD软件生成的，通过对模型进行几何学和物理学建模，可以准确地预测产品的性能和行为。

它可以帮助设计师快速迭代设计，提高产品质量和市场竞争力。

3.交互性定义：数字样机是具备交互功能的虚拟产品模拟器。

–理由：数字样机可以通过用户界面和交互操作，模拟产品的使用场景和操作方式。

它可以帮助设计师、工程师和用户更好地理解和评估产品的功能和性能，在产品设计和用户体验优化方面发挥重要作用。

4.三维可视化定义：数字样机是实现产品三维可视化的虚拟模型。

–理由：数字样机通过在计算机上呈现产品的三维模型，帮助设计师和用户更好地理解产品的外观、结构和构造。

它可以帮助设计师进行产品外观设计和风格表达，并提供更直观的产品展示和推广的手段。

相关书籍简介以下是几本与数字样机定义相关的书籍，它们深入阐述了数字样机的概念、应用和技术。

1.《Digital Prototyping and Manufacturing: VirtualPrototyping Using CAD/CAE Software》–作者：Yong Chen, David Zhang–简介：本书介绍了数字样机在产品设计和制造中的应用。

它详细讲解了CAD/CAE软件的使用技巧，介绍了数字样机的概念和工作原理，并提供了实际案例和实践指南。

本书适合从事产品设计和制造的工程师和研究人员阅读。

数字样机全生命周期研究综述

数字样机全生命周期研究综述
李永超;钟小兵;鲁强;陈龙
【期刊名称】《工程与试验》
【年(卷),期】2024(64)1
【摘要】数字样机的问世在几何属性和功能特性方面取代了传统的物理样机,有效减少了产品在试制环节不必要的重复试验,从而降低了生产成本,显著减少了时间投入,并提高了产品质量。

本文简要介绍了数字样机的概念、国内外数字样机研究现状及数字样机发展的1.0和2.0特性,从产品的全生命周期角度分析了数字样机各个阶段的应用,重点介绍了数字样机在产品设计阶段及使用维护阶段的关键作用,最后阐述了当前数字样机技术发展面临的挑战及未来发展前景。

本文的论述为数字样机的设计人员提供了参考。

【总页数】6页(P28-33)
【作者】李永超;钟小兵;鲁强;陈龙
【作者单位】西南技术物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TH164
【相关文献】
1.数字样机在核工业设备全生命周期的应用研究
2.船舶数字孪生及其服务全生命周期研究综述
3.面向制造企业全生命周期的数字孪生研究综述
4.船舶数字孪生及其服务全生命周期研究综述
5.复杂产品虚拟样机全生命周期管理系统研究
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2023产品数字化设计与开发中职国赛试题

2023产品数字化设计与开发中职国赛试题一、引言在当今数字化时代，产品设计与开发的重要性愈发凸显。

2023年，产品数字化设计与开发中职国赛试题成为广大中职生关注的焦点。

本文将以此为主题，深入探讨数字化设计与开发在产品制造中的应用，旨在帮助读者对这一主题有更全面的认识。

二、数字化设计与开发的概念数字化设计与开发是指利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）等技术，进行产品设计、制造和开发的过程。

通过数字化技术，可以实现对产品的快速设计、仿真验证和生产制造，从而提高产品质量、降低成本，缩短产品开发周期。

三、数字化设计与开发在产品制造中的应用1. 产品设计阶段：数字化设计可以通过CAD软件实现对产品结构、外观的设计，提高设计效率和精度；同时利用虚拟样机技术进行产品样机的快速制作和测试，降低产品开发成本和风险。

2. 制造工艺规划：数字化制造技术可应用于制造工艺的规划和优化，包括数控加工、激光切割等，提高生产效率和灵活性。

3. 产品仿真验证：通过数字化技术进行产品结构、性能的仿真分析，可以事先发现和解决产品设计中的问题，避免在实际制造过程中出现质量缺陷。

4. 数据管理和协同设计：数字化设计与开发还包括对产品数据的管理和协同设计，实现设计、工艺、制造各环节之间的信息共享和协同，提高全生命周期管理的效率。

四、2023产品数字化设计与开发中职国赛试题2023年的产品数字化设计与开发中职国赛试题将涉及哪些内容呢？从过往的竞赛试题来看，可能包括但不限于以下几个方面：1. 产品设计与模型制作：要求参赛者运用CAD软件进行产品三维设计和建模，展现产品的结构、外观、功能等特点。

2. 数控加工与工艺规划：考查参赛者对数控加工工艺的理解和应用能力，包括工艺规划、工艺路线设计等。

3. 仿真分析与结果解读：参赛者可能需要利用仿真软件对产品结构、性能进行分析和验证，并对仿真结果进行解读和改进。

4. 制造数据管理与协同设计：该部分试题可能要求参赛者完成对产品数据的管理和协同设计，展现团队协作和沟通能力。

虚拟产品开发与虚拟样机技术

虚拟产品开发与虚拟样机技术摘要：虚拟产品开发与虚拟样机技术是现代产品设计和制造领域中的一种新型技术。

通过虚拟样机技术可以预先展示产品设计效果、验证产品设计的合理性、评估产品制造的可行性，从而加速产品开发流程，降低产品研发成本，提高产品质量和市场竞争力。

本文将对虚拟产品开发与虚拟样机技术的概念、发展历程、技术特点及应用进行详细介绍和分析，探讨虚拟样机技术在产品研发中的优势和局限性，并展望虚拟样机技术在将来的发展前景。

关键词：虚拟产品开发；虚拟样机技术；产品设计；制造领域；研发成本；市场竞争力；发展前景正文：一、虚拟产品开发与虚拟样机技术的概念虚拟产品开发是利用计算机等现代信息技术手段，对产品的设计、制造和检验等全过程进行模拟计算和虚拟仿真，以达到快速、高效、精准地实现产品开发的目的。

虚拟样机技术是指在产品设计和制造过程中，利用计算机和虚拟现实技术，对产品的形态、结构、性能等方面进行虚拟仿真，以确定产品的形态、性能、制造工艺等基本技术参数。

二、虚拟产品开发与虚拟样机技术的发展历程虚拟产品开发和虚拟样机技术的发展可以追溯到上世纪60年代。

20世纪70年代中期，由于计算机技术的发展和CAD技术的日益成熟，虚拟产品开发开始萌芽。

20世纪90年代，随着虚拟现实技术的应用和虚拟样机技术的引入，虚拟产品开发和虚拟样机技术在航天、汽车、机械制造等行业中得到广泛应用。

21世纪以来，随着计算机性能和网络技术的快速提高，并且由于竞争的激烈，产品研发过程的周期迅速缩短，虚拟产品开发和虚拟样机技术开始向各行业全面渗透。

三、虚拟产品开发与虚拟样机技术的技术特点虚拟产品开发和虚拟样机技术的技术特点有以下几个方面：1.模型设计自由灵活：虚拟样机技术可以对产品模型的形态、结构、性能等参数进行精准、灵活设计，大大节省了试制费用和试制时间。

2.高保真度：虚拟样机技术的仿真结果可以做到高保真度，并且可以对产品性能指标进行精准评估和仿真。

基于虚拟现实的数字样机若干关键技术研究与应用共3篇

基于虚拟现实的数字样机若干关键技术研究与应用共3篇基于虚拟现实的数字样机若干关键技术研究与应用1随着科技的不断发展，计算机科学与互联网技术日益成为重要的科学领域。

其中，虚拟现实（VR）技术是近年来备受瞩目的一种技术。

它通过计算机生成的虚拟环境，使人们感受到身临其境的感觉，如游戏、电影、教育等方面都有广泛的应用。

本文将着重探讨基于虚拟现实的数字样机的若干关键技术研究与应用，因为它在制造业中有着重要的作用。

1. 概述数字样机是一种通过计算机模拟物理现象而生成的实体模型。

因此，它可以用于设计原型，从而帮助制造者更好地理解产品的构造。

目前，数字样机已被广泛应用于制造业，它的应用使得制造商能够减少成本，加快产品交付速度，提高产品质量等。

2. 基于虚拟现实的数字样机技术虚拟现实技术可以使数字样机更加逼真。

利用虚拟现实技术，可以将一个产品从三维空间转换为虚拟现实中的物体。

其中的优势是，可以在产品开发和制造组装的早期阶段检查和诊断潜在的设计和制造问题。

3. 基于虚拟现实的数字样机的设计过程基于虚拟现实的数字样机的设计过程是一个由多个阶段组成的迭代流程，它包括设计、制造、测试和验证。

1）设计在设计阶段，设计人员将设计数据导入虚拟现实软件中，以生成三维模型。

2）制造一旦设计完成，需要将三维模型转换为数字模型（Stereolithography STL，一种数字制造过程），以便进行建模和制造模型。

利用此方法制造出的数字模型可用于信任验证、属性测试和性能试验等方面。

3）测试和验证在制造过程中，需将数字模型作为基础产品，创建一个虚拟环境，将生产和组装工艺变为虚拟现实中的数据流。

在测试和验证阶段，通过虚拟环境模拟产品的使用中的物理环境和情况，以评估产品的安全性和可靠性。

4. 基于虚拟现实的数字样机的应用基于虚拟现实的数字样机已被广泛应用于许多领域，如设计，建筑、制造业、教育和医疗。

这些领域的应用可以更准确地检测产品的设计和性能，提高制造效率，节省制造成本。

飞机设计中的数字样机技术

飞机设计中的数字样机技术郑党党;张志国;刘俊堂【摘要】从CAX工具的单点应用发展到数字样机是数字化技术的飞跃.介绍了数字样机技术的产生和发展历程,对比分析了数字样机技术对飞机设计流程的影响,给出了飞机设计中几何样机和性能样机的概念及其用途.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】4页(P83-86)【关键词】虚拟样机;数字样机;几何样机;性能样机【作者】郑党党;张志国;刘俊堂【作者单位】中航工业第一飞机设计研究院,西安 710089;中国国际工程咨询公司,西安 710089;中航工业第一飞机设计研究院,西安 710089【正文语种】中文随着计算机技术的发展，数字化技术的应用越来越广泛，各类计算机辅助技术（CAX）在产品设计中发挥着越来越重要的作用。

随着数字化技术应用的不断深入，产品设计正在由以CAX工具单点应用为核心的“设计数字化”向以数字样机（Digital Mock-Up，DMU）为核心的“数字化设计”转变，数字样机技术成为当前国内外研究的热点[1]。

数字样机技术的产生与发展1 虚拟产品开发与数字样机20世纪80年代到90年代，计算机技术的飞速发展推动了数字化技术在飞机等复杂产品研制中的快速应用。

波音公司在波音777研制中引入虚拟产品开发技术（Virtual Product Development，VPD），采用数字化手段研制出世界上第一架“无纸客机”，其中设计、装配、性能评价与分析大量采用了数字化技术，使得研发周期大大缩短、研发成本显著降低，确保了最终产品一次接装成功[2]。

虚拟产品开发过程的核心技术是虚拟样机技术（Virtual Prototyping Technology，VPT），即利用构建在计算机上、具有相当功能真实度的原型系统代替物理样机，对其候选设计的各种特性进行测试和评价的一种综合性技术。

按照美国国防部建模和仿真办公室（DMSO）的定义，虚拟样机技术包括数字样机、虚拟功能样机（Functional Virtual Prototyping，FVP）和虚拟工厂（Virtual Factory，VF）3个方面[3]。

基于MBD技术的数字化样机的建立

基于MBD技术的数字化样机的建立1前言数字化样机(DMU)飞机整机或系统等数字化描述。

主要是基于CATIA创建的产品部件/整机的三维实体模型以及相关的数据集(如属性)，反映产品实际特征。

目前在基于MBD技术的数字化设计制造时代，DMU作为唯一的权威的数据源，贯穿整个飞机产品的生命周期，包括产品设计、生产计划、生产准备、产品运输以及售后服务等各个环节。

2数据输入DMU工作启动基于一系列的飞机设计要求。

飞机设计要求的起点是客户需求，这些需求通过顾客、市场部门、制造部门、产品研发部、工作包团队自上而下金字塔式的沟通交流，最终形成技术文件，包括综合设计要求文件、技术要求文件、质量要求文件、制造要求文件、维护要求文件等。

从概念定义阶段开始进行评估、认证、优化，该项活动持续循环进行，直到在初步定义出口阶段达到成熟度要求并最终定稿。

完整的数字样机包含产品部件/全机零部件及其设备的完整数字信息模型，包括结构件、机构件、系统件(含管路、电子部件等)、标准组件、成品件等，满足产品结构和功能要求，可进行工程分析、优化以及数据管理。

数字样机演变贯穿飞机整个生命周期，其设计进展情况按项目设计阶段计划要求进行。

3概念设计3.1DMU的目标概念定义阶段是飞机研发过程中的第一个且非常重要的阶段，是早期的顶层的潜在生命周期活动，预先确定飞机的功能、形式、成本和研发进度。

其主要任务是选择理想的飞机构型方案，以满足设计要求。

此阶段DMU目标是：(1)能够通过可视化和示意图对设计准则和概念演变进行管理；(2)成为连接几何图形与产品结构纽带。

为此，产品结构必须使用最优的产品顶层节点进行初始定义，以便于产品研发过程中不同阶段的平滑过渡。

3.2DMU的成熟度DMU环境中，成熟度评估基于工程数据集定义的完善程度，成熟度低意味着几个设计概念尚未形成一个解决方案，仍可能发生更改；成熟度高意味着已形成一个解决方案，数据可靠且可能不会发生更改。

当DMU达到成熟度最高时意味着数据集已准备发放。

产品数字化设计与开发中职样题

《产品数字化设计与开发中职样题》一、产品数字化设计与开发的定义产品数字化设计与开发是指利用数字技术和工具对产品进行设计、开发和制造的过程。

随着信息技术的不断发展和数字化时代的到来，产品数字化设计与开发已渐渐成为了产品制造行业的重要环节。

从简化设计流程、提高产品质量到减少生产成本，数字化设计与开发为产品制造企业带来了巨大的改变和发展机遇。

二、产品数字化设计与开发的重要性1. 降低设计成本数字化设计与开发可以通过建模、仿真等技术手段，节约大量的设计成本。

传统的产品设计开发需要大量的实验和样机制作，而数字化设计则可以在计算机上进行模拟和优化，大大缩短了产品设计周期和成本。

2. 提高产品质量通过数字化设计与开发，可以更加准确地预测产品在不同环境下的性能和行为。

这有助于提前发现设计缺陷，保证产品的质量，避免因设计问题造成的后期损失。

3. 增强设计创新能力数字化设计与开发为设计师提供了更多的设计工具和方法，可以更加灵活地实现设计构思。

通过虚拟现实、实时渲染等技术，设计师可以更快地将想法转化为实际产品，并且可以更好地与客户进行交流和交流，提高设计的创新性。

4. 加速产品上市速度数字化设计与开发可以大大缩短产品从设计到上市的时间。

通过对产品进行虚拟样机的制作和测试，可以提前发现问题并加以解决，从而加速产品的上市速度，抢占市场先机。

5. 促进产业升级数字化设计与开发技术的推广应用，不仅可以提高企业的竞争力，还可以促进整个产业的升级。

通过数字化技术手段，可以实现更加智能化的生产方式，提高生产效率和产品质量，为整个产业的发展注入新动力。

三、个人观点与理解在当前数字化时代，产品数字化设计与开发已经成为了产品制造行业的必然趋势。

作为一名中职生，要了解并掌握这一技术将会对未来的就业和发展产生极大的帮助。

我认为学习产品数字化设计与开发是非常重要的，它不仅可以为我个人的职业发展提供更多的选择，还可以为我提供更多的技术支持和发展机会。

数字样机的概念

数字样机的概念
数字样机（Digital Prototype）是一种基于计算机技术的虚拟模型，用于模拟和测试产品的设计、功能和性能。

它是一种数字化的产品表示，能够在计算机上进行模拟、分析和验证，以帮助设计师和工程师更好地理解和优化产品的设计。

数字样机的主要作用是在产品开发的早期阶段，通过计算机模拟来预测和验证产品的性能和功能，从而减少物理样机的制作和测试次数，降低产品开发成本和周期。

数字样机可以包括产品的三维模型、材料属性、力学模型、运动学模型、热力学模型等信息，可以进行静态分析、动态分析、疲劳分析、振动分析、热力学分析等多种类型的分析。

数字样机的制作过程通常包括以下步骤：
1. 产品设计：根据产品的需求和设计要求，创建产品的三维模型和相关的工程数据。

2. 模型构建：将三维模型和工程数据导入到数字样机软件中，构建数字样机模型。

3. 模型验证：对数字样机模型进行验证，确保模型的准确性和可靠性。

4. 模型分析：对数字样机模型进行各种类型的分析，如静态分析、动态分析、疲劳分析等，以预测和验证产品的性能和功能。

5. 模型优化：根据分析结果对数字样机模型进行优化，以提高产
品的性能和功能。

6. 结果输出：将分析结果输出为报告、图表、动画等形式，以便
设计师和工程师更好地理解和优化产品的设计。

数字样机技术已经广泛应用于航空航天、汽车、机械制造、电子、医疗器械等领域，在产品设计和开发中发挥着重要的作用。

数字化样机设计流程

数字化样机设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!数字化样机设计流程是一种利用计算机技术和软件工具来创建和评估产品设计的方法。

产品研发中的数字化转型实践有哪些

产品研发中的数字化转型实践有哪些在当今竞争激烈的市场环境中，产品研发的数字化转型已成为企业获取竞争优势、满足客户需求以及实现可持续发展的关键。

数字化转型为产品研发带来了前所未有的机遇和挑战，它改变了传统的研发模式、流程和方法，使企业能够更加高效、灵活和创新地开发出满足市场需求的产品。

接下来，让我们一起探讨产品研发中的数字化转型实践都有哪些。

一、数字化设计与仿真数字化设计是指利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）等软件工具，实现产品的三维建模、虚拟装配和性能仿真。

通过数字化设计，研发人员可以在产品开发的早期阶段就对产品的外观、结构和性能进行评估和优化，减少了物理样机的制作和试验次数，从而缩短了研发周期，降低了研发成本。

例如，汽车行业在新车型的研发中，采用数字化设计和仿真技术，可以对车身结构的强度、刚度、碰撞安全性以及空气动力学性能进行精确模拟和分析。

在航空航天领域，飞机的机翼设计、发动机燃烧过程等都可以通过数字化仿真进行优化，提高飞机的性能和可靠性。

二、敏捷开发方法敏捷开发是一种适应快速变化的市场需求和客户需求的产品研发方法。

它强调团队的协作、快速迭代和持续交付有价值的产品。

在敏捷开发中，研发团队通常会将产品开发划分为多个短周期的迭代，每个迭代都包含需求分析、设计、开发、测试和发布等环节。

通过频繁的沟通和反馈，团队能够及时调整产品的方向和功能，确保产品始终满足市场和客户的需求。

许多互联网公司在产品研发中广泛采用敏捷开发方法，如微信、支付宝等。

这些公司能够快速推出新的功能和服务，根据用户的反馈不断优化和改进产品，从而在激烈的市场竞争中保持领先地位。

三、大数据与人工智能的应用大数据和人工智能技术在产品研发中发挥着越来越重要的作用。

通过收集和分析大量的用户数据、市场数据和竞品数据，企业可以深入了解用户的需求和行为模式，为产品的研发提供有力的依据。

例如，利用大数据分析，企业可以发现用户在使用产品过程中的痛点和需求，从而针对性地进行产品改进和创新。

数字样机技术的最新发展

数字样机技术的最新发展关键字: 数字样机数字样机是一个PLM领域的常用术语。

但是，数字样机本身并没有一致公认的概念，数字样机所包含的内涵也在不断发展。

数字样机技术(DMU，Digital Mockup)从20世纪90年代兴起，早期的概念是指建立整个产品的全三维数字化模型，实现对复杂产品整体的显示和装配过程的模拟。

由于在十多年前计算机硬件技术的局限，而三维CAD软件中包含了产品的几何、拓扑和特征等完整信息，所以在三维CAD环境中显示和编辑整车、整架飞机是极其困难的。

因此，DMU采用专门的一个图形环境，在高性能的图形工作站上，应用高性能计算(HPC)技术，通过只调用零部件件的几何信息，来加速三维模型的显示。

同时，可以在此基础上实现虚拟现实技术的应用。

这是CAD厂商所提出的数字样机技术的概念。

对于CAE厂商而言，他们强调的是数字化功能样机。

这个概念的含义是在三维装配模型上添加了各类物理参数，来实现对产品的虚拟仿真分析，在一定程度上减少物理样机的制作和物理试验。

进入2007年，主流厂商对数字样机的概念和技术都有了新的发展。

Autodesk提出的数字样机(Digital Prototyping)强调将产品的整个生命周期的模型实现数字化，而不仅仅是最终产品的数字化。

数字样机贯穿了从产品的概念设计（工业设计）、工程设计（基于三维CAD和二维CAD的双向集成，机电软件混合设计等技术）、工程分析（虚拟仿真）、市场推广（动漫和3D广告制作）全过程的集成应用。

达索系统的数字样机概念则强化了对产品的详细设计、三维可视化、制造过程仿真、工程分析实现集成应用。

Siemens PLM，即原来的UGS公司今年在NX5软件中推出了主动数字样机(Active Mockup)技术。

该技术将轻量化三维模型内置于数字样机之中，实现轻量化三维模型和实体模型的混合应用。

该技术的最大优点是，设计师需要编辑的部分采用实体模型，确保精度，而其它部分采用轻量化三维模型，大大提高显示速度。