CATIA V5及其在轿车数字化工程中的应用

    数字轿车开发是轿车数字化工程的核心，也是区别于以往早期零部件级别的虚拟设计最重要的方面，它面向整车系统——功能虚拟样机。产品设计人员在新型轿车开发的早期就全面考察数字轿车在各种工况下的性能，真正使数字轿车设计由“形似”提高到“神似”，并进行整车系统的调整，使数字轿车功能、成本、安全性、可靠性、舒适性等相互矛盾的性能之间达到系统平衡与优化。

    2.1 人机工程学分析
    人机工程学是运用生理学、心理学和医学等有关科学知识，研究组成人机系统的机器和人的相互关系，以提高整个系统工效的新兴边缘科学。人机工程学研究在设计人机系统时如何考虑人的特性和能力，以及人受机器、作业和环境条件的限制。为了在进行产品设计过程中就很好地解决“人—机—环境”之间的问题，CATIA V5最早提出了人体设计与分析（Ergonomics Design & Analysis）解决方案。

    2.1.1 人体模型构造
    CATIA V5人体模型构造（HBR：CATIA Human Builder）在虚拟环境中建立和管理标准的数字化“虚拟”人体模型，以在产品生命周期的早期进行人机工程的交互式分析。HBR提供的工具包括：人体模型生成、性别和身高百分比定义、人机工程学产品生成、人机工程学控制技术、动作生成及高级视觉仿真等。一个友好的用户接口确保了人体因素分析能够由非人体分析专家进行研究。

    HBR能够满足来自轿车、工厂设计和电气产品等行业的设计工程师、技术支持维修工程师和概念设计师等不同工业界人士的需要。有效地将HBR与HAA（人体行为分析）、HME（人体模型测量编辑）及HPA（人体姿态分析）结合起来可以生成更高级的人体模型，得到更详尽的分析结果，使设计更符合人机工程学对舒适性、功能性及安全性的要求。这些产品的结合可以为设计人员提供人体工程设计详细的解决方案。

    2.1.2 人体行为分析
    CATIA V5人体行为分析（HAA：CATIA Human Activity Analysis）作为HBR的辅助模块，可以对处于虚拟环境中的人机互动进行特定的分析。HAA的优点在于能够精确地预测人的行为。它提供了多种高效的人体工程学分析工具和方法，可以全面分析人机互动过程中的全部因素。

    2.1.3 人体模型测量编辑
    CATIA V5人体模型测量编辑（HME：CATIA Human Measurements Editor）允许设计人员通过大量的先进人体测量学工具生成高级的用户自定义的人体模型。该模型依靠它的指定目标人群，可以用于评价设计与其目标的吻合程度。HME能够满足专业人机工程分析师、技术支持维护工程师等不同设计人员的需要。

    2.1.4 人体姿态分析
    CATIA V5人体姿态分析（HPA：CATIA Human Posture Analysis）可以定性和定量地分析人机工程学上的各种姿态。人的整个身体及各种姿态可以从各个方面被全面系统地反复检验和分析，以评定驾驶者的舒适性，并可以与以公布的舒适性数据库中的数据进行比较，来检查、纪录和重放人体全身或局部的姿势，确定相关人体的舒适度和可操作性。界面友好的对话框提供了人体模型各个部位的姿势信息，颜色编码技术可以通过使用不同的颜色标记，快速发现有问题的区域，重新做出分析，并进行姿态优化。HPA允许设计人员根据自己的实际应用，建立起自己的舒适度和强度数据库设计，来满足不同的需要。

 
图六  基于CATIA V5的人机工程学分析