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更新時間: 2013-12-11

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CATIA是法國達索公司的產品開發旗艦解決方案。作為PLM協同解決方案的一個重要組成部分,它可以幫助製造廠商設計他們未來的產品,並支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業設計流程。

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catiacatia
CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的縮寫。 是世界上一種主流的CAD/CAE/CAM 一體化軟體。在70年代Dassault Aviation 成為了第一個用戶,CATIA 也應運而生。從1982年到1988年,CATIA 相繼發布了1版本、2版本、3版本,並於1993年發布了功能強大的4版本,現在的CATIA 軟體分為V4版本和 V5版本兩個系列。V4版本應用於UNIX 平台,V5版本應用於UNIX和Windows 兩種平台。V5版本的開發開始於1994年。為了使軟體能夠易學易用,Dassault System 於94年開始重新開發全新的CATIA V5版本,新的V5版本界面更加友好,功能也日趨強大,並且開創了CAD/CAE/CAM 軟體的一種全新風格。 

1 catia -概述


CATIA是法國達索公司的產品開發旗艦解決方案。作為PLM協同解決方案的一個重要組成部分,它可以幫助製造廠商設計他們未來的產品,並支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業設計流程。

模塊化的CATIA系列產品旨在滿足客戶在產品開發活動中的需要,包括風格和外型設計、機械設計、設備與系統工程、管理數字樣機、機械加工、分析和模擬。CATIA產品基於開放式可擴展的V5架構。

通過使企業能夠重用產品設計知識,縮短開發周期,CATIA解決方案加快企業對市場的需求的反應。自1999年以來,市場上廣泛採用它的數字樣機流程,從而使之成為世界上最常用的產品開發系統。

CATIA系列產品已經在七大領域裡成為首要的3D設計和模擬解決方案:汽車、航空航天、船舶製造、廠房設計、電力與電子、消費品和通用機械製造。

2 catia -CATIA先進的混合建模技術



設計對象的混合建模:在CATIA的設計環境中,無論是實體還是曲面,做到了真正的互操作;

變數和參數化混合建模:在設計時,設計者不必考慮如何參數化設計目標,CATIA提供了變數驅動及后參數化能力。

幾何和智能工程混合建模:對於一個企業,可以將企業多年的經驗積累到CATIA的知識庫中,用於指導本企業新手,或指導新車型的開發,加速新型號推向市場的時間。

CATIA具有在整個產品周期內的方便的修改能力,尤其是後期修改性

無論是實體建模還是曲面造型,由於CATIA提供了智能化的樹結構,用戶可方便快捷的對產品進行重複修改,即使是在設計的最後階段需要做重大的修改,或者是對原有方案的更新換代,對於CATIA來說,都是非常容易的事。

CATIA所有模塊具有全相關性

CATIA的各個模塊基於統一的數據平台,因此CATIA的各個模塊存在著真正的全相關性,三維模型的修改,能完全體現在二維,以及有限元分析,模具和數控加工的程序中。

并行工程的設計環境使得設計周期大大縮短

CATIA 提供的多模型鏈接的工作環境及混合建模方式,使得并行工程設計模式已不再是新鮮的概念,總體設計部門只要將基本的結構尺寸發放出去,各分系統的人員便可開始工作,既可協同工作,又不互相牽連;由於模型之間的互相聯結性,使得上游設計結果可做為下游的參考,同時,上游對設計的修改能直接影響到下游工作的刷新。實現真正的并行工程設計環境。

CATIA覆蓋了產品開發的整個過程

CATIA 提供了完備的設計能力:從產品的概念設計到最終產品的形成,以其精確可靠的解決方案提供了完整的2D、3D、參數化混合建模及數據管理手段,從單個零件的設計到最終電子樣機的建立;同時,作為一個完全集成化的軟體系統,CATIA將機械設計,工程分析及模擬,數控加工和CATweb網路應用解決方案有機的結合在一起,為用戶提供嚴密的無紙工作環境,特別是CATIA中的針對汽車、摩托車業的專用模塊,使CATIA擁有了最寬廣的專業覆蓋面,從而幫助客戶達到縮短設計生產周期、提高產品質量及降低費用的目的。

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3 catia -曲面設計模塊

CATIA擁有遠遠強於其競爭對手的曲面設計模塊,在此有必要介紹一下:
  1.Generic Shape Design, GSD,創成式造型,非常完整的曲線操作工具和最基礎的曲面構造工具,除了可以完成所以曲線操作以外,可以完成拉伸,旋轉,掃描,邊界填補,橋接,修補碎片,拼接,凸點,裁剪,光順,投影和高級投影,倒角等功能,連續性最高達到G2,生成封閉片體Volume,完全達到普通三維CAD軟體曲面造型功能,比如Pro/E。完全參數化操作。
  2.Free Style Surface, FSS, 自由風格造型,幾乎完全非參。除了包括GSD中的所有功能以外,還可完成諸如曲面控制點(可實現多曲面到整個產品外形同步調整控制點、變形),自由約束邊界,去除參數,達到汽車A面標準的曲面橋接、倒角、光順等功能,所有命令都可以非常輕鬆的達到G2。憑藉GSD和FSS,CATIA曲面功能已經超越了所有CAD軟體,甚至同為汽車行業競爭對手的UG NX。
  3.Automotive Class A, ACA,汽車A級曲面,完全非參,此模塊提供了強大的曲線曲面編輯功能,和無比強大的一鍵曲面光順功能。幾乎所有命令可達到G3,而且不破壞原有光順外形。可實現多曲面甚至整個產品外形的同步曲面操作(控制點拖動,光順,倒角等)。對於豐田等對A級曲面要求近乎瘋狂(全G3連續等)的要求,可應付自如。目前只有純造型軟體,比如Alias, Rinho可以達到這個高度,卻達不到CATIA的高精度。
  4.FreeStyle Sketch Tracer,FST,自由風格草圖繪製,可根據產品的三視圖或照片描出基本外形曲線。
  5.Digitized Shape Editor,DSE,數字曲面編輯器,根據輸入的點雲數據,進行採樣,編輯,裁剪已達到最接近產品外形的要求,可生成高質量的mesh小三角片體。完全非參。
  6.Quick Surface Reconstruction, 快速曲面重構,根據輸入的點雲數據或者mesh以後的小三角片體,提供各種方式生成曲線,以供曲面造型,完全非參。
  7.Shape Sculpter, 小三角片體外形編輯,可以對小三角片體進行各種操作,功能幾乎強大到與CATIA曲面操作相同,完全非參。
  8.Automotive BIW fastening,汽車白車身緊固,設計汽車白車身各鈑金件之間的焊接方式和焊接幾何尺寸。
  9.Image & Shape,可以像捏橡皮泥一樣拖動,拉伸,扭轉產品外形、增加「橡皮泥塊」等方式以達到理想的設計外形。可以極其快速的完成產品外形概念設計。
  1~9包括在Shape design & Styling模塊中
  10.Healing Assistant,一個極其強大的曲面縫補工具,可以將各種破面缺陷自動找出並縫補。
  CATIA比較廣泛的用於汽車、航空航天、輪船、軍工、儀器儀錶、建築工程、電氣管道、通信等方方面面。
  最大的客戶有:通用(同時使用UG),波音麥道,空客,福特,大眾,戴克,寶馬,沃爾沃,標緻雪鐵龍,豐田,本田,雷諾,達索飛機,菲亞特,三菱汽車,西門子,博世,現代,起亞,中國的上汽,一汽,東風等大公司。歐盟以及其成員國軍方,美國軍方都是其忠實的用戶。
  CATIA V4版本具有強大的曲面、結構設計能力,無以倫比的精度,目前為以上客戶的主要設計軟體。波音777飛機除了發動機以外的所有零部件以及總裝完全採用CATIA V4,從概念設計到最後調試運行成功實現完全無紙化辦公。可見CATIA功能之強大。
  CATIA V4隻能運行在IBM的UNIX圖形工作站上,為了更通用的運行於各種不同的圖形工作站平台和PC,V5隨之誕生,它包括伺服器-工作站版本和單機節點版本,工作站版本可運行於各種類型的圖形工作站和Windows或各種版本的Unix操作系統下(Linux下不行),而單機版本可運行於PC機、筆記本上Windows或其他操作系統下。非常賞心悅目的軟體界面,較之V4更簡單易用但更強大功能使CATIA V5成為福特,豐田等公司轉向CATIA的原因,而大眾,戴克,標緻雪鐵龍等公司也因此不遺餘力的從V4平台轉向V5。
  CATIA的競爭對手包括UG NX,Pro/E,Topsolid, Cinmatron。其中NX和Pro/E與CATIA可謂三分天下。目前CATIA在設計與工程軟體中佔有最多的市場份額。這來源於其如此強大的客戶來源和軍工背景。與其競爭對手相比,CATIA的優勢在於賞心悅目的界面,易用而強大的功能,在汽車、航空航天、造船等專用行業強大的功能支持等,IT老大IBM的全球銷售合作。還有很重要的一點,就是來自CATIA母公司,達索系統Dassault Systemes其他兄弟軟體的支持:
  1. DELMIA,強大的生產線規劃和管理軟體,配合Catia完成製造可行性分析和實施;
  2. Inovia,強大的數據管理和設計支持系統
  3. SmarTeam,強大的PLM軟體,與UGS Team Center並列為PLM最成功的軟體,PLM的鼻祖。
  4. VPM,設計數據共享平台,跨國公司各設計中心可使用此軟體進行數據和信息狀態共享
  5. Solidworks,三維工程軟體在全球中端市場的統治者,被達索公司收購后,成為打擊其他中端軟體的招牌武器,並且有效的支持高端軟體CATIA在中低端市場的滲透
  6. Abaqus,最強大的FEM軟體之一,優勢是非線性、動態、隱式計算,成為可以有效解決汽車與航空航天領域複雜問題的有效工具,與LS-DYNA並列為高端CAE軟體2巨頭。
 

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4 catia - Catia的歷史

  CATIA是英文 Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 的縮寫。 是世界上一種主流的CAD/CAE/CAM 一體化軟體。在70年代Dassault Aviation 成為了第一個用戶,CATIA 也應運而生。從1982年到1988年,CATIA 相繼發布了1版本、2版本、3版本,並於1993年發布了功能強大的4版本,現在的CATIA 軟體分為V4版本和 V5版本兩個系列。V4版本應用於UNIX 平台,V5版本應用於UNIX和Windows 兩種平台。V5版本的開發開始於1994年。為了使軟體能夠易學易用,Dassault System 於94年開始重新開發全新的CATIA V5版本,新的V5版本界面更加友好,功能也日趨強大,並且開創了CAD/CAE/CAM 軟體的一種全新風格。
  法國 Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企業。其產品以幻影2000和陣風戰鬥機最為著名。CATIA的產品開發商Dassault System 成立於1981年。而如今其在CAD/CAE/CAM 以及PDM 領域內的領導地位,已得到世界範圍內的承認。其銷售利潤從最開始的一百萬美圓增長到現在的近二十億美圓。僱員人數由20人發展到2,000多人。
  CATIA是法國Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一體化軟體,居世界CAD/CAE/CAM領域的領導地位,廣泛應用於航空航天、汽車製造、造船、機械製造、電子\電器、消費品行業,它的集成解決方案覆蓋所有的產品設計與製造領域,其特有的DMU電子樣機模塊功能及混合建模技術更是推動著企業競爭力和生產力的提高。CATIA 提供方便的解決方案,迎合所有工業領域的大、中、小型企業需要。包括:從大型的波音747飛機、火箭發動機到化妝品的包裝盒,幾乎涵蓋了所有的製造業產品。在世界上有超過13,000的用戶選擇了CATIA。CATIA 源於航空航天業,但其強大的功能以得到各行業的認可,在歐洲汽車業,已成為事實上的標準。CATIA 的著名用戶包括波音、克萊斯勒、寶馬、賓士等一大批知名企業。其用戶群體在世界製造業中具有舉足輕重的地位。波音飛機公司使用CATIA完成了整個波音777的電子裝配,創造了業界的一個奇迹,從而也確定了CATIA 在CAD/CAE/CAM 行業內的領先地位。
  CATIA V5版本是IBM和達索系統公司長期以來在為數字化企業服務過程中不斷探索的結晶。圍繞數字化產品和電子商務集成概念進行系統結構設計的CATIA V5版本,可為數字化企業建立一個針對產品整個開發過程的工作環境。在這個環境中,可以對產品開發過程的各個方面進行模擬,並能夠實現工程人員和非工程人員之間的電子通信。產品整個開發過程包括概念設計、詳細設計、工程分析、成品定義和製造乃至成品在整個生命周期中的使用和維護。CATIA V5版本具有:
  1.重新構造的新一代體系結構
  為確保CATIA產品系列的發展,CATIA V5新的體系結構突破傳統的設計技術,採用了新一代的技術和標準,可快速地適應
  企業的業務發展需求,使客戶具有更大的競爭優勢。
  2.支持不同應用層次的可擴充性
  CATIA V5對於開發過程、功能和硬體平台可以進行靈活的搭配組合,可為產品開發鏈中的每個專業成員配置最
  合理的解決方案。允許任意配置的解決方案可滿足從最小的供貨商到最大的跨國公司的需要。
  3.與NT和UNIX硬體平台的獨立性
  CATIA V5是在Windows NT平台和UNIX平台上開發完成的,並在所有所支持的硬體平台上具有統一的數據、功能、
  版本發放日期、操作環境和應用支持。CATIA V5在Windows平台的應用可使設計師更加簡便地同辦公應用系統共享數據;而
  UNIX平台上NT風格的用戶界面,可使用戶在UNIX平台上高效地處理複雜的工作。
  4.專用知識的捕捉和重複使用
  CATIA V5結合了顯式知識規則的優點,可在設計過程中互動式捕捉設計意圖,定義產品的性能和變化。隱式的
  經驗知識變成了顯式的專用知識,提高了設計的自動化程度,降低了設計錯誤的風險。
  5.給現存客戶平穩升級
  CATIA V4和V5具有兼容性,兩個系統可并行使用。對於現有的CATIA V4用戶,V5年引領他們邁向NT世界。對於新的
  CATIA V5客戶,可充分利用CATIA V4成熟的後續應用產品,組成一個完整的產品開發環境。

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5 catia -主要應用領域

  航空航天:
  CATIA 源於航空航天工業,是業界無可爭辯的領袖。以其精確安全,可靠性滿足商業、防禦和航空航天領域各種應用的需要。在航空航天業的多個項目中,CATIA 被應用於開發虛擬的原型機,其中包括Boeing飛機公司(美國)的Boeing 777 和Boeing 737,Dassault 飛機公司(法國)的陣風(Rafale)戰鬥機、Bombardier飛機公司(加拿大)的Global Express 公務機、以及Lockheed Martin飛機公司(美國)的Darkstar無人駕駛偵察機。Boeing飛機公司在Boeing 777項目中,應用CATIA設計了除發動機以外的100%的機械零件。並將包括發動機在內的100%的零件進行了預裝配。Boeing 777也是迄今為止,唯一進行100%數字化設計和裝配的大型噴氣客機。參與Boeing 777項目的工程師、工裝設計師、技師以及項目管理人員超過1700人,分佈於美國、日本、英國的不同地區。他們通過1,400套CATIA 工作站聯繫在一起,進行并行工作。Boeing 的設計人員對777的全部零件進行了三維實體造型,並在計算機上對整個777進行了全尺寸的預裝配。預裝配使工程師不必再製造一個物理樣機,工程師在預裝配的數字樣機上即可檢查和修改設計中的干涉和不協調。Boeing 飛機公司宣布在777項目中,與傳統設計和裝配流程相比較,由於應用CATIA節省了50%的重複工作和錯誤修改時間。儘管首架777的研發時間與應用傳統設計流程的其他機型相比,其節省的時間並不是非常的顯著,但Boeing飛機公司預計,777後繼機型的開發至少可節省50%的時間。CATIA 的后參數化處理功能在777的設計中也顯示出了其優越性和強大功能。為迎合特殊用戶的需求,利用CATIA 的參數化設計,Boeing 公司不必重新設計和建立物理樣機,只需進行參數更改,就可以得到滿足用戶需要的電子樣機,用戶可以在計算機上進行預覽。
  汽車工業:
  CATIA是汽車工業的事實標準,是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車製造商所用的核心繫統。CATIA 在造型風格、車身及引擎設計等方面具有獨特的長處,為各種車輛的設計和製造提供了端對端(end to end )的解決方案。CATIA 涉及產品、加工和人三個關鍵領域。CATIA 的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產品上市時間。
  一級方程式賽車、跑車、轎車、卡車、商用車、有軌電車、地鐵列車、高速列車,各種車輛在CATIA 上都可以作為數字化產品,在數字化工廠內,通過數字化流程,進行數字化工程實施。CATIA 的技術在汽車工業領域內是無人可及的,並且被各國的汽車零部件供應商所認可。從近來一些著名汽車製造商所做的採購決定,如Renault、Toyota、Karman 、Volvo、Chrysler 等,足以證明數字化車輛的發展動態。 Scania 是居於世界領先地位的卡車製造商,總部位於瑞典。其卡車年產量超過50,000輛。當其他競爭對手的卡車零部件還在25,000個左右時,Scania公司藉助於CATIA系統,已經將卡車零部件減少了一半。現在,Scania 公司在整個卡車研製開發過程中,使用更多的分析模擬,以縮短開發周期,提高卡車的性能和維護性。CATIA 系統是Scania 公司的主要CAD/CAM 系統,全部用於卡車系統和零部件的設計。通過應用這些新的設計工具,如發動機和車身底盤部門CATIA 系統創成式零部件應力分析的應用,支持開發過程中的重複使用等應用,公司已取得了良好的投資回報。現在,為了進一步提高產品的性能,Scania 公司在整個開發過程中,正在推廣設計師、分析師和檢驗部門更加緊密地協同工作方式。這種協調工作方式可使Scania 公司更具市場應變能力,同時又能從物理樣機和虛擬數字化樣機中不斷積累產品知識。
  造船工業:
  CATIA 為造船工業提供了優秀的解決方案,包括專門的船體產品和船載設備、機械解決方案。船體設計解決方案已被應用於眾多船舶製造企業,類似General Dynamics, Meyer Weft 和Delta Marin ,涉及所有類型船舶的零件設計、製造、裝配。船體的結構設計與定義是基於三維參數化模型的。參數化管理零件之間的相關性,相關零件的更改,可以影響船體的外型。船體設計解決方案與其他CATIA 產品是完全集成的。傳統的CATIA 實體和曲面造型功能用於基本設計和船體光順。Bath Iron Works 應用GSM (創成式外型設計)作為參數化引擎,進行驅逐艦的概念設計和與其他船舶結構設計解決方案進行數據交換。
  4.2版本的CATIA 提供了與Deneb 加工的直接集成,並在與Fincantieri 的協作中得到發展,機器人可進行直線和弧線焊縫的加工並克服了機器人自動線編程的瓶頸。
  General Dynamic Electric Boat 和 Newport News Shipbuilding 使用CATIA 設計和建造美國海軍的新型弗吉尼亞級攻擊潛艇。大量的系統從核反應堆、相關的安全設備到全部的生命支持設備需要一個綜合的,有效的產品數據管理系統(PDM)進行整個潛艇產品定義的管理,不僅僅是一個材料單,而是所有三維數字化產品和焊接設備。ENOVIA 提供了強大的數據管理能力。
  Meyer Werft 關於CAD 技術的應用在業內一直處於領先地位,從設計、零件、船載設備到試車,涉及造船業的所有方面。在切下第一塊鋼板前,已經完成了全部產品的三維設計和演示。
  Delta Marin 在船舶的設計與製造過程中,依照船體設計艦橋、甲板和推進系統。船主利用4D 漫遊器進行瀏覽和檢查。
  中國廣州的文沖船廠也對CATIA 進行了成功地應用。使用CATIA 進行三維設計,取代了傳統的二維設計。
  廠房設計:
  在豐富經驗的基礎上,IBM 和Dassault - Systems 為造船業、發電廠、加工廠和工程建築公司開發了新一代的解決方案。包括管道、裝備、結構和自動化文檔。CCPlant 是這些行業中的第一個面向對象的知識工程技術的系統。
  CCPlant 已被成功應用於Chrysler 及其擴展企業。使用CCPlant 和Deneb 模擬對正在建設中的Toledo 吉普工廠設計進行了修改。費用的節省已經很明顯地體現出來。並且對將來企業的運作有著深遠的影響。
  Haden International 的塗裝生產線主要應用於汽車和宇航工業。Haden International 應用CATIA 設計其先進的塗裝生產線,CCPlant 明顯縮短了設計與安裝的時間。 Shell 使用CCPlant 在鹿特丹工廠開發新的生產流程,鹿特丹工廠擁有二千萬噸原油的年處理能力,可生產塑料、樹脂、橡膠等多種複雜化工產品。
  加工和裝配:
  一個產品僅有設計是不夠的,還必須製造出來。CATIA 擅長為稜柱和工具零件作2D/3D關聯,分析和NC ;CATIA 規程驅動的混合建模方案保證高速生產和組裝精密產品,如機床,醫療器械、膠印機鐘錶及工廠設備等均能作到一次成功。
  在機床工業中,用戶要求產品能夠迅速地進行精確製造和裝配。Dassault System 產品的強大功能使其應用於產品設計與製造的廣泛領域。大的製造商像staubli 從Dassault System 的產品中受益匪淺。Staubli 使用CATIA 設計和製造紡織機械和機器人。Gidding &Lewis使用CATIA 設計和製造大型機床。
  Dassault System 產品也同樣應用於眾多小型企業。象Klipan使用CATIA設計和生產電站的電子終端和控制設備。Polynorm 使用CATIA 設計和製造壓力設備。Tweko使用CADAM 設計焊接和切割工具。
  消費品:
  全球有各種規模的消費品公司信賴CATIA,其中部分原因是CATIA設計的產品的風格新穎,而且具有建模工具和高質量的渲染工具。CATIA已用於設計和製造如下多種產品:餐具、計算機、廚房設備、電視和收音機以及庭院設備。
  另外,為了驗證一種新的概念在美觀和風格選擇上達到一致,CATIA 可以從數字化定義的產品,生成具有真實效果的渲染照片。在真實產品生成之前,即可促進產品的銷售。

6 catia -參考資料

[1] 百度貼吧 http://tieba.baidu.com/f?kz=7870052

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