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数字样机带来超前体验

来源:龙人计算机研究所 作者:站长 时间:2008-02-04 11:26:26

不管是虚拟现实技术,还是数字样机技术,都期望通过数字化手段给人们带来超前的体验。

早在2000多年前,古希腊哲学家柏拉图提出设想说:真正的世界只是存在于我们的想象中。

计算机技术证实了这一观点,大到一个核试验,小到一个普通的茶杯,都可以在计算机中模拟。这种模拟不仅减少了对现实世界可能产生的破坏,也给人们带来了超前的体验。

以数字样机为例,假如你想制作一个杯子,通过建立杯子的数字样机,不仅可以进行相应的检验测试,还可以进行杯子的数字化装配加工。如果在电脑里,杯子盖是能盖上的,根据图纸做出来的杯子盖也能盖上。

这样一来,不仅显著地减少了杯子的开发时间和成本,同时也可以优化产品质量和可制造性。

真实还是虚幻?

假如这个世界本来就是虚幻的,假如一切都不是你原本看到的样子,这个世界会怎样?

电影《异次元骇客》预示了这种诱人但可怕的可能性。在一栋公共大楼的十三楼,想象力丰富的道格拉斯霍尔和汉农富勒将虚拟现实发挥到了极限,他们在计算机上模拟了1937年的洛杉矶。

电影一开始:霍尔在迷惘中醒来,发现富勒被谋杀,而他的房子里有一件带血的衬衫。霍尔成为了头号嫌疑犯。他做了吗?为什么他记不起什么东西?还有什么能够连接这虚拟世界呢?

这虽然是美国大片中展示的情形,但人们却不能对此视而不见。与电影中强大的计算机虚拟技术相比,迪斯尼、梦工场美轮美奂的动画片给予人们的则是一场视觉的盛宴。比如,2007年上映的《怪物史莱克3》、《忍者神龟》等动画电影就是其中的代表。

今天的电脑制作的技术已经进入非常人性化的时代,当你走进影院观赏一部动画片的时候,你几乎忘了它是虚拟的,因为它的精细程度远远超过你的想象,相反你会被那种前所未有的视觉效果震撼,在宏观和微观的世界中遨游。

与动画片相比,许多史诗片为了做到真实和赏心悦目,也在大量借助计算机技术。《星战》系列、《魔戒》系列、《哈利波特》系列等都是利用计算机技术的代表。而由电脑做出来的视觉效果同样让很多真实的电影更具震撼力:子弹飞行轨迹的展现、爆炸场面的虚拟……

让工业走进“动画”时代

在让人目眩神迷的镜头背后,离不开数字化技术的支撑。作为传媒娱乐行业三维数字化设计软件的提供商,欧特克让自己的客户连续十一年获得奥斯卡最佳视觉效果奖。

只不过,在影视应用上主要是欧特克的Maya工具,它所能建立的数字化模型更为广泛,包括人们生活中的各种日常用品,而像数字样机这样的工具,则更多的是应用在机械方面。

对于一个占地面积上千平米的海洋平台(组块),把其从建造的陆地拖拉到驳船上,因为其占地面积和重量所以根本不可能进行预拖拽,所以必须一次成功,难度可想而知。

面对这种困难,据中国海洋石油工程安装公司的刘勃介绍,通过欧特克的数字样机,可以精确搭建实际环境,在计算机中进行模拟操作,再现了陆地拖拉系统,及组块滑移上船前的准备工作。把风险规避于虚拟世界,确保现场拖拽的一次成功。

“这虽然属于工业设计的范畴,实质上就像是做动画一样。”有人这样形容数字样机在工业中的应用。据欧特克公司资深副总裁罗伯特·克罗斯介绍,欧特克的数字样机工具不仅包括产品外观的设计,还包括建立三维模型,还可对其进行受力分析以及机械原理分析等。除了产品的数字化,数字样机还包括工厂自动化和数据管理的功能。

2007年底,中国第一座海上风力发电站在渤海湾建成。“在海上建立风力发电设备需要巨大资金投入和复杂的技术支持。”有关专家称,“那就好像建造一艘船。你无法容忍花了500万欧元建造的设备矗立在海上,却因有25%部分破损而在那里闲置一个月。”

在欧特克软件平台支持下,工程师可能针对海洋气象条件分析、海床条件、支撑结构设计方法的选择、风 电机组设计方法、风电机组性能和结构载荷建模、制造与安装、电网接入、运行维护及其建模分析、 Blade软件演练等内容进行有效检验。

因此,对于数字样机而言,还不仅仅只是把工业品做成动画。

提升产品创新

如今,国内制造业的产品开发流程受到许多能力孤岛的限制,比如,在概念设计阶段,工业设计人员和工程设计人员通常缺乏数字数据和兼容格式而形成孤岛,造型设计、工程设计和制造阶段是分离的。

而在工程设计阶段和制造阶段,也存在类似问题。不同的阶段常常需要重新创建设计数据,严重依赖物理样机,浪费了许多时间和金钱,影响工作效率,制约了创新的可能。

目前,国内仿真分析CAE软件的应用已经从航空航天、汽车制造、船舶等传统应用领域向更广泛的消费类产品制造、通用机械等行业迅速扩展,但在数字样机的构建方面,他们往往缺乏一种能够与设计软件无缝集成的统一平台的仿真工具,而不得不为异构的研发环境付出更多的时间和金钱。

尽管业界关于数字样机制造的概念和优势已经提了很多年,但对于多数制造业企业而言,要制造和测试真正的数字样机,所需数字工具的预算大大超出了他们的能力所及。数字样机制造解决方案通常非常昂贵,是为大型企业定制安装的,而大多数即开即用式的三维建模工具只能提供创建完整数字样机所需的前端功能。

迁移至三维环境仅是创建数字样机的第一步。在当今竞争日益激烈的全球市场上,企业要走向一流,意味着要使用技术保持竞争优势,并将数字样机制造技术集成至产品开发流程中,只有这样,制造商才能站在市场前沿。

为了给中国制造业提供更进一步的支撑,2007年11月1日,欧特克收购了汉略公司,并把欧特克原来在上海的应用开发中心与去年刚刚收购的汉略(上海)信息技术有限公司进行了整合,在上海成立了新的欧特克中国研究院。据欧特克总裁卡尔·巴斯介绍,这将是欧特克全球最综合也是最靠近前端的研发机构。

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