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逆向工程:汽车开发的高效形式

来源:国际模具网 时间:2008/8/26 8:40:05

我们不否认汽车产品开发的多样化,但逆向工程是汽车产品最具实用价值的一种高科技开发形式,其发展前景是无法估量的。

在20世纪90年代,国际汽车界兴起一种逆向工程的汽车产品开发新方式。经过几年的发展,积累了很多经验,取得巨大进步,可以说已成为现代汽车产品开发的主流形式。

逆向工程主要是依靠高度集成化、可视化、开放型的计算机技术和网络技术,构筑汽车产品,从概念构思、产品设计、工程分析、工艺制造、应用工程、市场服务,全过程实现无纸化、高精度、系统化的操作平台。虽然,目前仍需制造样品,进行实物试验、论证和评价,但这已经不是一种重要的手段,最终将会取消这一过程。就这种思维的方法而言,是思维先于实体、实体用于反证思维的逆向逻辑形式,国际汽车界称之为逆向工程。

实施逆向工程的目的是为了更好地实现汽车产品设计的并行工程,使产品设计及其相关过程实行同步作业,并使之优化,大大提高产品设计的一次成功率,从而缩短周期,降低成本,减少风险,提高质量,增强企业竞争力。

我国汽车工业在实行逆向工程中已经做了一些工作,并且具有广泛的社会基础,特别是军工和院校部门已经先行一步,水平也不算低,如果我们能把集成和整合工作做得好些,进步就会更快、更大。

现在与未来,支撑逆向工程发展的关键技术是:

计算机辅助集成技术

计算机辅助设计和制造技术,在汽车行业中的应用已有30多年,但作为计算机辅助集成技术(CAX),却是近年发展起来的,并得到不断深化和延伸应用。CAX包括:计算机辅助造型(CAS)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程分析(CAE)、计算机辅助试验(CAT)、计算机辅助质量检测(CAI)、计算机辅助工艺规程编制(CAPP)、产品信息管理(PIM)、产品数据管理(PPM)等等。

CAX实际上是把多元化的计算机辅助技术集成起来,复合和协调地进行工作,除了在产品设计时,设计部门工作外,其他各部门也可以提前介入,并行作业,无需等待上一道作业完成后,才开始下一道作业,大大缩短了开发时间;同时,在产品设计早期,能很好地考虑到产品生命周期的各种因素,提前发现设计上的错误和误差,及时进行修正以及可以在设计过程中,按照市场的需求,不断提出可比较的多种设计方案,从而获最得优化的设计成果和效益。如1993年美国克莱斯勒公司的“彩虹”轿车的设计,就是全过程实行无纸化设计,仅开发周期就缩短了31个月,这是CAX首次进行的大演习。

虚拟现实技术

虚拟现实技术汇集了现代多媒体、人工智能、人机多维界面技术、传感器技术等高科技,并通过人的视觉、听觉、触觉、手势或口令,实现人、机行为一体化的信息空间,形成一种逼真的、动态的、多维的虚拟模型,实现汽车产品的设计工作。

近年来,虚拟现实技术已较多地应用到汽车设计工作中。在20世纪80年代末,应用的是桌面虚拟现实系统,一般在工作站上工作,属于初期阶段;20世纪90年代中期,采用沉浸式虚拟现实系统,应用各种体验器,配合动画,显示出1:1的汽车虚拟形象进行设计操作。一些跨国汽车集团已试行分布式虚拟现实系统,可在网络环境中,充分利用分布在世界各地的各种资源,协同进行互动性的产品设计,甚至请顾客在融洽的气氛中,共同探索汽车产品的开发。虚拟现实技术在汽车行业中,已初步形成一种专业理论、工程设计、科学试验等较为完整的应用体系,发展前景非常好。汽车界人士预测,不久的将来,它可能将计算机图形界面淘汰,就像当年图形界面把单词字符界面推下计算机屏幕一样。

近年,法国雷诺汽车公司应用全息技术的虚拟现实系统,具有很好的可视化水平,将成为虚拟现实技术的另一分支。
神经网络系统

神经网络系统是当代模糊控制系统的一个重要分支,近年来在汽车产品设计中得到较为广泛的研究和应用。神经网络系统和传统的计算机结构与程序是两种性质不同的体系。传统计算机数学模型的逻辑程序,不能适应高度复杂性和不确定性的信息识别和处理能力,而神经网络系统则以人脑思维为参照,可以模拟人的思维活动,实现人工智能控制。

当前,神经网络系统已部分应用在汽车产品上,如正在研制在汽车空调系统上,应用神经传感器,通过测定每一乘客的皮肤,即可判断每一个乘客对空调的适应状况,以形成不同温度和气流的空气场。

汽车专家预测,当前,神经网络系统的发展正进入一个新的时期。目前,高度集成化的神经网络芯片、神经元处理机、神经系统计算机等产品,越来越近似人的感知决策行为,朝着更高层次的智能模拟目标逼近。

知识工程模块

汽车零部件系统集成和模块化供货,已成为国内外汽车主导企业产品开发的通行办法。当前,国际汽车界正兴起一种知识工程模块,它将成为汽车产品开发最活跃的一个组成部分。

美国斯坦福大学费根鲍姆教授说:“知识工程是人们积极应用经验和知识,以解决问题为前提,并与人工智能结合在一起,所形成的一种研究和应用领域。”当前,国际汽车界的产、学、研部门进行了广泛合作,致力于知识工程模块的研发工作,其主要特点是:推行具有鲜明的创新和超前性的产品;积极建立汽车零部件知识工程模块的知识库和高级软件的研发;应用虚拟化方式,协调汽车制造商和零部件制造商之间的协同、组合、可塑、合成工作,实现同步工程,致力于提高汽车产品开发的水平与效率。如全球车辆自动定位与导航系统,先进的车辆控制与安全系统,安全气囊系统、车辆信息与通讯系统等。

ERP与ERP2

ERP(企业资源计划)是在20世纪90年代推出的。它以供应链管理思想为基础,是应用现代信息技术的一种管理体系。当前,国外主要汽车企业几乎都在应用,国内已有40多家汽车与零部件企业在积极推行。如果说把汽车产品开发工作比作一辆汽车,那么ERP就好像一条平坦大道,使汽车能畅通无阻,快速通行。

ERP对汽车产品开发的作用,是立足于更广泛的角度,集成整个开发过程的供应链资源,促进流程重组,实现流程增值,有利于在短时间内促使新产品进入市场,准确地有效地满足用户的需求,尽最大可能实现产品开发的经济效益。

ERP的开发商———美国Gartner公司称,为实现更大范围集成资源的下一代ERP系统ERP2,可能在2004年问世。ERP2可以理解为协同商务的一种模式,其特点是有利于扩大电子商务的作用,由一个企业的纵向集成走向社会化和群体集成。

分布式网络

目前,国内外汽车企业都参与各种网络活动,这已成为汽车产品开发的一个重要手段。

从当代计算机网络的结构和层次上看,分布式网络构成了主导形式。客户机与服务器系统,是属于分布式网络的计算模式,在这种局域网中,服务器像一个大仓库,工作站要信息,就从仓库中搬,这个仓库的“存货”搬空后,网络可以转到另外的仓库中搬货,这种反复的信息交换和提取,充分发挥了网络效率,各个汽车厂家都乐于采用。

在分布式因特网、局域网中,推出浏览器与服务器和网络系统,促使信息仓库存量激增,而且虚拟化,是不容易搬完的,可以说它是一个网络库,也是分布式网络的一种特殊结构。

还要说明,汽车设计师由于个人的专业、爱好不同,所以往往在本部门网络之外,建立自己的个人网和家庭网。只有实行个性化的网络结构,才能更好地吸取丰富多彩的信息资源,更好地发挥人们的智慧与创造力。这已形成一种计算机网络文化。

发展汽车产品开发能力,是当代汽车工业竞争的核心问题,逆向工程是一种具有实用价值的新型开发方式,而且还在不断发展之中。它的意义在于揭示了汽车产品开发的本质与属性,并且构成了21世纪汽车产品开发的大思路、大战略。

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