CATIA是 法国 达索公司 的 产品开发 旗舰解决方案。作为 PLM 协同解决方案的一个重要组成部分,它可以通过建模帮助制造厂商设计他们未来的产品,并支持从项目 前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的 全部工业 设计流程 。
发展历史
CATIA诞生
CATIA是法国Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM 一体化软件 ,Dassault System 成立于1981年,CATIA是法语 C onception A ssistée T ridimensionnelle I nteractive A ppliquée的首字母缩写,同时也是英语 C omputer A ided T hree-dimensional I nteractive A pplication的首字母缩写。
在70年代Dassault Aviation成为了第一个用户,Dassault Aviation 是世界著名的航空航天企业,其产品以 幻影2000 和 阵风战斗机 最为著名。
从1982年到1988年,CATIA 相继发布了1版本、2版本、3版本,并于1993年发布了功能强大的4版本,CATIA软件分为V4版本和 V5版本两个系列。V4版本应用于UNIX 平台,V5版本应用于UNIX和Windows 两种平台。
CATIA如今其在CAD/CAE/CAM 以及 PDM 领域内的 领导地位 ,已得到世界范围内的承认。
其 销售利润 从最开始的一百万美元增长近二十亿美元。雇员人数由20人发展到2,000多人。居世界 CAD /CAE/CAM领域的领导地位,广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、 机械制造 、电子\电器、消费品行业,它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域,其特有的DMU 电子样机 模块功能及混合建模技术更是推动着 企业竞争力 和生产力的提高。
CATIA 提供方便的解决方案,迎合所有工业领域的大、中、 小型企业 需要。包括:从大型的 波音 747飞机、 火箭发动机 到化妆品的包装盒,几乎涵盖了所有的制造业产品。在世界上有超过13,000的用户选择了CATIA。CATIA 源于航空航天业,但其强大的功能已得到各行业的认可,在欧洲 汽车业 ,已成为事实上的标准。CATIA 的著名用户包括 波音 、 克莱斯勒 、 宝马 、 奔驰 等一大批知 名企 业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。 波音飞机 公司使用CATIA完成了整个 波音777 的电子装配,创造了业界的一个奇迹,从而也确定了CATIA 在CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位。
V5版本的开发开始于1994年, CATIA V5 版本是IBM和长期以来在为 数字化企业 服务过程 中不断探索的结晶。围绕 数字化产品 和电子商务集成概念进行系统 结构设计 的CATIA V5版本,可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中,可以对 产品开发过程 的各个方面进行仿真,并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、 详细设计 、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个 生命周期 中的使用和维护。新的V5版本界面更加友好,功能也日趋强大,并且开创了CAD/CAE/ CAM软件 的一种全新风格。
CATIA V5版本具有:
1.重新构造的新一代体系结构
为确保CATIA 产品系列 的发展,CATIA V5新的 体系结构 突破传统的设计技术,采用了新一代的技术和标准,可快速地适应企业的业务发展需求,使客户具有更大的竞争优势。
2.支持不同应用层次的可扩充性
CATIA V5对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合,可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案可满足从最小的 供货商 到最大的跨国公司的需要。
CATIA V5是在 Windows NT 平台和 UNIX 平台上开发完成的,并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、 操作环境 和应用支持。CATIA V5在Windows平台的应用可使设计师更加简便地同办公 应用系统 共享数据 ;而 UNIX 平台上NT风格的 用户界面 ,可使用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作。
4.专用知识的捕捉和重复使用
CATIA V5结合了显式知识规则的优点,可在设计过程中交互式捕捉设计意图,定义产品的性能和变化。隐式的 经验知识 变成了显式的专用知识,提高了设计的 自动化程度 ,降低了 设计错误 的风险。
5.给现存客户平稳升级
CATIA V4和V5具有 兼容性 ,两个系统可并行使用。对于现有的CATIA V4用户,V5能引领他们迈向NT世界。对于新的CATIA V5客户,可充分利用CATIA V4成熟的后续应用产品,组成一个完整的产品 开发环境 。
产品及服务
模块化的CATIA 系列产品 提供产品的风格和外型设计、 机械设计 、设备与系统工程、管理 数字样机 、机械加工、分析和模拟。CATIA产品基于开放式可扩展的V5架构。
通过使企业能够重用产品设计知识,缩短开发周期,CATIA解决方案加快企业对市场的需求的反应。自1999年以来,市场上广泛采用它的数字样机流程,从而使之成为世界上最常用的产品开发系统。
CATIA系列产品在八大领域里提供3D设计和模拟解决方案:汽车、 航空航天 、 船舶制造 、厂房设计(主要是 钢构厂房 )、建筑、电力与电子、消费品和通用 机械制造 。
核心技术
设计对象的混合建模:在CATIA的设计环境中,无论是实体还是曲面,做到了真正的交互操作;
catia NC加工仿真技术
变量和参数化混合建模:在设计时,设计者不必考虑如何 参数化设计 目标,CATIA提供了变量驱动及后参数化能力。
几何和 智能工程 混合建模:对于一个企业,可以将企业多年的经验积累到CATIA的 知识库 中,用于指导本企业新手,或指导新车型的开发,加速新型号推向市场的时间。
CATIA具有在整个 产品周期 内的方便的修改能力,尤其是后期修改性
无论是 实体建模 还是 曲面造型 ,由于CATIA提供了智能化的 树结构 ,用户可方便快捷的对产品进行重复修改,即使是在设计的最后阶段需要做重大的修改,或者是对原有方案的更新换代,对于CATIA来说,都是非常容易的事。
CATIA的各个模块基于统一的数据平台,因此CATIA的各个模块存在着真正的全相关性, 三维模型 的修改,能完全体现 在 二维模型 , 模拟分析 ,模具和 数控加工 的程序中。
CATIA 提供的多模型链接的工作环境及混合建模方式,使得并行 工程设计 模式已不再是新鲜的概念, 总体设计 部门只要将基本的结构尺寸发放出去,各 分系统 的人员便可开始工作,既可 协同工作 ,又不互相牵连;由于模型之间的互相联结性,使得上游设计结果可做为下游的参考,同时,上游对设计的修改能直接影响到下游工作的刷新。实现真正的并行工程设计环境。
CATIA 提供了完备的 设计能力 :从产品的 概念设计 到 最终产品 的形成,以其精确可靠的解决方案提供了完整的 2D 、3D、参数化混合建模及数据 管理手段 ,从单个零件的设计到最终 电子样机 的建立;同时,作为一个完全集成化的 软件系统 ,CATIA将 机械设计 , 工程分析 及仿真, 数控加工 和CATweb 网络应用 解决方案有机的结合在一起,为用户提供严密的无纸工作环境,特别是CATIA中的针对汽车、摩托车业的专用模块。
行业应用
航空航天
应用CATIA的波音777
CATIA 源于航空航天工业,是业界无可争辩的领袖。以其精确安全,可靠性满足商业、防御和航空航天领域各种应用的需要。在航空航天业的多个项目中,CATIA 被应用于开发虚拟的 原型机 ,其中包括Boeing飞机公司(美国)的Boeing 777 和Boeing 737,Dassault 飞机公司(法国)的 阵风 ( Rafale )战斗机、 Bombardier 飞机公司( 加拿大 )的Global Express 公务机、以及Lockheed Martin飞机公司(美国)的Darkstar无人驾驶 侦察机 。Boeing飞机公司在Boeing 777项目中,应用CATIA设计了除发动机以外的100%的 机械零件 。并将包括发动机在内的100%的零件进行了预装配。Boeing 777也是迄今为止,唯一进行100%数字化设计和装配的大型喷气客机。参与Boeing 777项目的工程师、工装设计师、技师以及项目管理人员超过1700人,分布于美国、日本、英国的不同地区。他们通过1,400套CATIA 工作站联系在一起,进行并行工作。Boeing 的设计人员对777的全部零件进行了三维 实体造型 ,并在计算机上对整个777进行了全尺寸的预装配。预装配使工程师不必再制造一个 物理样机 ,工程师在预装配的 数字样机 上即可检查和修改设计中的干涉和 不协调 。Boeing 飞机公司宣布在777项目中,与传统设计和装配流程相比较,由于应用CATIA节省了50%的重复工作和错误修改时间。尽管首架777的研发时间与应用传统 设计流程 的其他机型相比,其节省的时间并不是非常的显著,但Boeing飞机公司预计,777后继机型的开发至少可节省50%的时间。CATIA 的后参数化处理功能在777的设计中也显示出了其优越性和强大功能。为迎合特殊用户的需求,利用CATIA 的 参数化设计 ,Boeing 公司不必重新设计和建立物理样机,只需进行参数更改,就可以得到满足用户需要的 电子样机 ,用户可以在计算机上进行预览。
汽车工业
CATIA是汽车工业 的 事实标准 ,是欧洲、 北美 和 亚洲 顶尖汽车制造商所用的 核心系统 。CATIA 在造型风格、车身及引擎设计等方面具有独特的长处,为各种车辆的设计和制造提供了 端对端 (end to end )的解决方案。CATIA 涉及产品、加工和人三个关键领域。CATIA 的 可伸缩性 和并行工程能力可显著缩短产品 上市时间 。
一级方程式赛车 、跑车、轿车、卡车、商用车、 有轨电车 、地铁列车、 高速列车 ,各种车辆在CATIA 上都可以作为 数字化产品 ,在 数字化工厂 内,通过数字化流程,进行数字化工程实施。CATIA 的技术在汽车工业领域内是无人可及的,并且被各国的 汽车零部件 供应商所认可。一些著名汽车制造商所做的采购决定,足以证明数字化车辆的发展动态。 Scania 是居于世界领先地位的卡车制造商,总部位于 瑞典 。其卡车 年产量 超过50,000辆。当其他竞争对手的卡车零部件还在25,000个左右时,借助于CATIA系统,已经将卡车零部件减少了一半。在整个卡车研制开发过程中,使用更多的分析仿真,以缩短开发周期,提高卡车的性能和维护性。CATIA 系统是主要CAD/CAM 系统,全部用于卡车系统和零部件的设计。通过应用这些新的 设计工具 ,如发动机和 车身底盘 部门CATIA 系统创成式零部件 应力分析 的应用,支持开发过程中的重复使用等应用,公司已取得了良好的 投资回报 。为了进一步提高产品的性能,Scania 公司在整个开发过程中,正在推广设计师、 分析师 和检验部门更加紧密地协同工作方式。这种协调工作方式可使Scania 公司更具市场 应变能力 ,同时又能从物理样机和虚拟数字化样机中不断积累产品知识。
造船工业
CATIA 为 造船工业 提供了优秀的解决方案,包括专门的船体产品和船载设备、机械解决方案。船体设计解决方案已被应用于众多船舶制造企业,类似General Dynamics,Meyer Weft 和Delta Marin ,涉及所有类型船舶的零件设计、制造、装配。船体的结构设计与定义是基于三维参数化模型的。参数化管理零件之间的相关性,相关零件的更改,可以影响船体的外型。船体设计解决方案与其他CATIA 产品是完全集成的。传统的CATIA 实体和 曲面造型 功能用于基本设计和船体光顺。Bath Iron Works 应用GSM (创成式外型设计)作为参数化引擎,进行 驱逐舰 的概念设计和与其他船舶结构设计解决方案进行 数据交换 。
4.2版本的CATIA 提供了与Deneb 加工的直接集成,并在与Fincantieri 的协作中得到发展,机器人可进行直线和弧线焊缝的加工并克服了机器人自动线编程的瓶颈。
General Dynamic Electric Boat 和 Newport News Shipbuilding 使用CATIA 设计和建造 美国海军 的新型弗吉尼亚级攻击潜艇。 诺思罗普·格鲁曼公司 已经将法国达索(Dassault)公司开发的 计算机辅助设计 软件应用到其舰船设计最具挑战性的工作中;“吉拉德·R·福特”级 核动力航空母舰 不仅是美国海军40多年以来设计的唯一一级 航空母舰 ,还是第一种全程使用计算机软件而非图纸进行设计的航空母舰。该级航空母舰首舰“吉拉德·R·福特”号, 排水量 为10万吨, 长为 1092英尺,计划于2015年进入 美国海军舰队 服役。“吉拉德·R·福特”号航空母舰并不是美国海军中第一种使用计算机辅助设计技术的舰船。“ 圣安东尼奥 ”级两栖 船坞登陆舰 和“弗吉尼亚”级潜艇都使用了计算机辅助设计技术。诺思罗普·格鲁曼造船公司位于 弗吉尼亚州 纽波特纽斯 的造船厂,曾经建造过10艘“尼米兹”级 核动力航空母舰 ,在航空母舰设计上拥有丰富的经验。为了 设计建造 “吉拉德·R·福特”号航空母舰,诺思罗普·格鲁曼造船公司选择了由法国达索系统公司开发的计算机辅助三维交互式运用软件,即CATIA(Computer Aided 3D Interactive Analysis)软件。达索在美国与 IBM 公司合作销售这款软件。诺思罗普·格鲁曼造船公司的网站上介绍说:“CATIA软件可以模拟所有的设计过程,从项目 前阶段,到 细节设计 、分析、模拟,一直到组装和维护。”CATIA软件最初是在20世纪80年代用于飞机的设计。20多年以来,该软件经过了多次升级,为工业界所广泛运用。大量的系统从 核反应堆 、相关的 安全设备 到全部的生命支持设备需要一个综合的,有效的 产品数据管理系统 ( PDM )进行整个潜艇产品定义的管理,不仅仅是一个材料单,而是所有三维数字化产品和 焊接设备 。ENOVIA 提供了强大的 数据管理能力 ,使之CATIA成为当今世界上最顶尖的技术。
Meyer Werft 关于 CAD 技术的应用在业内一直处于领先地位,从设计、零件、船载设备到试车,涉及 造船业 的所有方面。在切下第一块钢板前,已经完成了全部产品的 三维设计 和演示。
Delta Marin 在船舶的设计与制造过程中,依照船体设计 舰桥 、甲板和 推进系统 。船主利用4D 漫游器进行浏览和检查。
中国广州的 文冲 船厂也对CATIA 进行了成功地应用。使用CATIA 进行三维设计,取代了传统的 二维设计 。
厂房设计
在丰富经验的基础上, IBM 和Dassault – Systems 为造船业、发电厂、加工厂和工程建筑公司开发了新一代的解决方案。包括管道、装备、结构和自动化文档。CCPlant 是这些行业中的第一个面向对象的知识 工程技术 的系统。
CCPlant 已被成功应用于 Chrysler 及其 扩展企业 。使用CCPlant 和Deneb 仿真对正在建设中的 Toledo 吉普 工厂设计 进行了修改。费用的节省已经很明显地体现出来。并且对将来企业的运作有着深远的影响。
Haden International 的 涂装生产线 主要应用于汽车和宇航工业。Haden International 应用CATIA 设计其先进的涂装生产线,CCPlant 明显缩短了设计与安装的时间。Shell 使用CCPlant 在 鹿特丹 工厂开发新的 生产流程 ,鹿特丹工厂拥有二千万吨原油的年 处理能力 ,可生产塑料、树脂、 橡胶 等多种复杂化工产品。
加工和装配
一个产品仅有设计是不够的,还必须制造出来。CATIA 擅长为 棱柱 和工具零件作2D/3D关联,分析和NC ;CATIA 规程驱动的混合建模方案保证高速生产和组装精密产品,如机床,医疗器械、 胶印机 钟表及工厂设备等均能作到一次成功。
在 机床工业 中,用户要求产品能够迅速地进行精确制造和装配。Dassault System 产品的强大功能使其应用于产品设计与制造的广泛领域。大的制造商像Staubli 从Dassault System 的产品中受益匪浅。Staubli 使用CATIA 设计和制造 纺织机械 和机器人。Gidding &Lewis使用CATIA 设计和制造大型机床。
Dassault System 产品也同样应用于众多 小型企业 。象Klipan使用CATIA设计和生产电站的电子终端和 控制设备 。Polynorm 使用CATIA 设计和制造压力设备。Tweko使用CADAM 设计焊接和 切割工具 。
消费品
全球有各种规模的消费品公司信赖CATIA,其中部分原因是CATIA设计的产品的风格新颖,而且具有建模工具和高质量的渲染工具。CATIA已用于设计和制造如下多种产品:餐具、计算机、 厨房设备 、电视和 收音机 以及庭院设备。
另外,为了验证一种新的概念在美观和风格选择上达到一致,CATIA 可以从数字化定义的产品,生成具有真实效果的渲染照片。在真实产品生成之前,即可促进产品的销售。
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