工程为什么如此至关重要？Tech-Clarity在一项研究中调研了客户购买他们的产品的原因 （图1）。

当把最成功的企业，也就是所谓的绩效卓越企业，与其他企业进行比较时，绩效卓越的企业更有可能提供客户购买其产品的多个理由。这意味着工程师需要同时关注多个成功标准，并 且仍然具备创新所需的时间和灵活性。

创新对成功尤其关键，因为它是绩效卓越企业和普通企业间的最突出差异。如果要开展创新，工程师必须能够尽早地迭代他们的设计，通过探索大量的创意思路，发现最佳的设计。

这是因为在产品生命周期的初期阶段，设计的灵活性最强，做出修改的成本也最低。然而随着设计接近尾声，即将交接给制造阶段，所做的任何修改都会造成非常严重的影响（图2）。

一旦设计完成交接，就会订购钢材和原材料，制作加工工具，联系组件供应商，并开始生产。此时所做的任何修改不但成本高昂，而且也难以落实，可能会导致预算超出，项目延迟。

3DEXPERIENCE CATIA可向机械工程师提供开发高品质、创新型产品的强大工具。原因？它从设计流程的初期阶段起就提供比以往任何时候都更深入的产品深度信息，同时提供建模、优化和虚拟测试您的设计的强大功能。

借助3DEXPERIENCE CATIA，您将能够：

建模功能是CAD工具最重要的功能。工程师不能在这方面遭遇挫折，也不应竭尽全力才能获 得建模设计所需的CAD工具。此外，数字模型必须准确反映现实。如果这个要求无法满足， 可能会导致后期修改和制作更多的物理原型，从而耗费更多的时间与成本。相反，如果有非 常准确的建模器，工程师就可以将更多的时间投入创新。

CATIA是最优秀的几何结构核心建模器

CATIA因具有高几何准确度而知名。其可靠性和稳定性非常高，工程师可在无需担心建模故 障或浪费数小时修补模型的情况下，非常轻松地修改他们的设计，以迅速进行迭代。 它的建模功能丰富多样，从设计严格的飞机到美观大方的酒杯，都能适用。无论您的产品多 么复杂，只要深谙CATIA深受航空航天与国防行业信赖，将人的生命托付给它的准确性，您 就可以确信它的准确度将为您节省物理原型成本。

无与伦比的表面修整

卓越的表面修整功能赋予您竞争优势。例如，空气动力学表面能提升能效。此外，美观宜人 的设计能以酷炫外观俘获客户的心。这些品质可为航空航天与国防、汽车、高科技、消费品 以及工业设备行业贡献极为宝贵的价值。 在CAD中一个表面没有厚度，因此相对于实体几何结构，它的操作更灵活简便。因此采用表 面建模，更容易创建美观自然的形状和A类表面。 类表面光滑连续，具备空气动力学和美学梦寐以求的理想反射特征。然而切线和连续性计算 极为复杂；需要一款专门为此设计的表面修整功能的CAD工具。只有借助CATIA将高度准确 的3D实体建模与A类表面修整功能完美整合在一起。

工程时间十分宝贵，不应浪费在非增值的工作上。CAD工具应支持相关设计流程，而非控制 设计流程或制造拖慢工程师步伐的无益障碍。繁琐的菜单选择、四处寻找功能，甚至是为专 用应用学习新用户界面，都是对工程时间的浪费。

直观的用户体验 3DEXPERIENCE CATIA的用户界面已经针对这些问题进行了更新。我们借助我们掌握的关于 工程师的设计方法的专业知识，其中包括我们的SOLIDWORKS用户，然后运用现代方法实现易用性。这使得3DEXPERIENCE CATIA无论对新用户还是老用户，学习和使用起来都非常简便。

情景化菜单可根据您选择的表面、平面、曲线、边或特征，提供合乎逻辑的选项。例如，如 果您选择一个边您将只看到有关的命令，如“倒圆角 (Fillet)”和“倒角 (Chamfer)”。另外， 精简化的用户界面和弹出菜单能减少鼠标移动，提高工程师的工作效率。此外，工程师还可 以将常用命令添加到操作板上，以方便使用。最后，3DEXPERIENCE CATIA中的每一项应用 都反映相同的逻辑和工作流程，因此一致的用户界面能使掌握专门功能的使用方法变得轻松 易行，从而节省学习时间。

简单粗暴直接建模

若有必要，3DEXPERIENCE CATIA也灵活地提供直接建模。使用直接建模时，用户可以通过 简单的“推拉”修改表面，从而轻松地迅速完成改动。另外它也让软件对需要快速创建数字原型，但不经常使用的用户更容易使用。此外，这项功能对修改多CAD文件或STEP文件尤 其便捷。因此，工程师无需担忧他们取得的CAD数据类型，因为通过这项功能，无论是何种 数据类型都能轻松地进行处理。

生产力提升神器

3DEXPERIENCE CATIA可提供多项促进工程生产力提升的易于使用的功能。例如，Auto Draft 自动在模型中绘制所有需要的面，Auto Fillet将在所有边上都添加倒圆角。为进一步提高生 产力，3DEXPERIENCE CATIA智能软件 (Knowledgeware) 可帮助您获取企业知识和对模型 应用规则或配方。为进一步提升自动化水平，3DEXPERIENCE CATIA还支持脚本编写。

在设计过程中，最令人沮丧的莫过于不断重复过去已经完成的工作。这不仅浪费时间，而且 如果与原始设计存在任何偏差，还有可能引入错误的风险。如果工程师可以重复使用现成的 设计，无论其格式如何，情况会有多大的改观？在“建模一切”章节中介绍过的强大表面建 模功能也有助于简化这个操作。

多CAD

大多数工程师都必须处理多CAD数据，无论数据来自供应商、客户、公司中的其他人，还 是来自历史数据。好消息是3DEXPERIENCE CATIA能简化多CAD数据的使用和修改。此外， 3DEXPERIENCE CATIA还可提供强大的表面修复功能，以修补导入的几何结构。

将物理转化为数字

3DEXPERIENCE CATIA同时也可提供帮助工程师根据点云迅速构建3D表面的功能，为逆向工 程提供支持。此外，它还能从粘土模型或概念原型导入点云，向概念阶段提供支持。这项功 能甚至能将物理部件的转换后扫描点云与设计完毕的数字模型进行比较，帮助验证包括3D 打印部件在内的制成部件。随后工程师就能分析相关差异。

3DEXPERIENCE CATIA功能非常强大，甚至能胜任为您的工厂创建数字孪生的重任。例如， 一旦您需要仿真工厂运营以提高生产力、保障安全、发现潜在问题。此时您可以扫描您的工 厂，导入数据，创建数字模型。

由于负责设计装配件内单个组件的多位工程师可能分散在不同位置、时区，也许还涉及第三 方供应商和合作伙伴，因此协作成为一项难题。为确保组件正确装配，工程师必须不断相互 沟通各自的设计进展。然而令人遗憾的是，缺乏良好协作是常态。工程师将29%的时间花费 在处理过时数据上，这对业务造成严重的负面影响。

如果没有人传达对安装螺钉位置的简单更改，或对表面轮廓进行少许的调整，那么在装配过 程中就会遇到问题。 在采用传统工具的情况下，工程师可以提取完整的装配件来解决这个问题，但是数据会迅速 地过时。此外，如果将这些组件全部都存储在存储器中，所需的计算能力将是一个难题。在 某些情况下，装配件可能过大，甚至无法提取。

卓越性能

3DEXPERIENCE CATIA的架构设置目的，是充分运用现代技术来解决这些难题。因为这种独 特的数据架构，3DEXPERIENCE CATIA能比其他CAD工具更快提取最大型的装配件。即便装 配件内含组件数超过100万个，3DEXPERIENCE CATIA也能顺利地提取它，这是大多数CAD 工具所不具备的能力。您可以轻松探索大型的装配体结构，通盘掌控整个产品的情况。这不 但有助于工程师了解其设计工作的情景，也对产品管理和架构师特别有价值，因为他们所做 的是有关产品方向的关键决策。

单独考虑您的具体需求

工程师随后可以缩小自己的视野，聚焦自己关注的具体领域。这样他们的视野就不会受到外 部信息的干扰，但工程师仍然可以在对他们的工作有影响的相关装配件零部件的情景下工作。 3DEXPERIENCE CATIA可提供多种筛选功能，以尽可能提高使用便捷性。例如，您可以只围 绕您想要观察的部分画一个箱体，删除箱体外的所有内容。

实现并行工程

综合运用这些功能，就能实现真正的并行工程。在工程师设计自己的组件时，他们在显示装 配件其余部分的情景下工作，能实时地看到其他人的设计。

他们被自动提示影响自己的修改，并可以立即修改相关设计，而不会等到数周或数月发生冲 突后再去解决。此外，这种方法还能轻松地发现干扰和开展冲突分析。这样当最终产品准备 好进行装配，就能对成功装配满怀信心。

借助3DEXPERIENCE CATIA，工程师还能灵活提取所需数据，而装配件其余部分则采用精简 版或只显示虚影。这样工程师可以看到其他组件，但存储器中只有他们正在设计的部件。因 此，性能得到了大幅度提升。

避免在后期阶段发生成本高昂的问题的方法之一，是尽早地发现这些问题。与此同时，工程 师必须优化多项指标，以满足客户的需求。鉴于他们必须通盘考虑所有的一切，这项工作并 不轻松。事实上，根据Tech-Clarity的一项研究发现，44%的工程师认为这些决策的难度变 大。4具体原因包括品质与性能要求的提高、工程师为了支持相关决策必须搜集大量信息、 时间约束、工程师必须考虑大量的组件和配置。

如果没有任何指导，基本不可能做出这些决策，尤其是在最富经验的工程师已临近退休年龄。 Tech-Clarity还偶然发现，在对问题解决方法进行比较时，包括寻求专家建议和等待物理测 试结果，工程师认为仿真是解决设计问题的理想方法的概率比其他方法高3.7倍。5仿真可帮 助工程师更快地发现设计问题。越早使用仿真，就有越多工程师采用仿真指导相关设计决策， 优化他们的设计。

统一平台

尽管仿真是十分强大的工具，准备用于分析的模型需要一定的时间。这也是3DEXPERIENCE CATIA是竞争力如此出众的解决方案的另一个原因。设计与仿真共享同一个模型，就无需浪 费时间导出导入模型或花费几个小时为分析做准备。另外，工程师也不必等待数天才能获得 分析师的结论。这些结论由于设计发生后续变更，已经过时。借助3DEXPERIENCE CATIA， 分析将始终都反映最新的设计变更。

获得相关专业知识

尽管3DEXPERIENCE CATIA可方便设计工程师尽早开展应力分析，评估结构完整性，但设计 工程师并非始终都具备独力开展分析的专业能力。相反，他们可能需要分析师提供的指导。 事实上，根据Tech-Clarity开展的调研，83%的卓越绩效公司认为，如果设计工程师和分析 师能更轻松地开展协作，他们就能从仿真获取更多价值。6而且受访公司普遍认为，设计工 程师和仿真专家的最佳协作方式，是实时发送在模型上协作的链接。

借助3DEXPERIENCE CATIA，工程师就能准确获得这些功能。设计工程师可以邀请分析师与 他们一起审查模型，让分析师提供分析反馈。这样设计工程师将获得支持更优质决策所需的 指导，从而对自己的设计建立信心。

并非所有的设计都是静止的，因此除了确保产品的功能足够强大之外，工程师还必须经常评 估相关运动。同样地，如果工程师能在设计过程中尽早评估运动，他们就能在最宽容的设计 阶段优化设计，节省大量时间与成本。

尽管功能强大，但在过去设置分析需要一定的时间。定义每个装配件约束和接合类型不但繁 琐，而且如果在设计模型中这样做，操作难度会非常大。

流程的运动学和动力学仿真

得益于3DEXPERIENCE CATIA可提前了解现有的装配约束和与每个连接相关的自由度，能大 幅精简准备动力学分析所需的步骤。重量、重心和物料也自动提供给工程师，以便开展运动学仿真。随后它还能准确地计算开展现实分析所需的速度与加速度。

此外，工程师还可以评估弹簧、刚度、阻尼、电机扭矩等造成的影响，获取做出最佳设计决 策所需的深度见解。因为使用的是统一的模型，早在概念阶段起您只通过2D机制就可以分 析运动学和动力学特征。您还可以随着设计演变成更高保真度模型，持续不断地评估设计。

此外，这项分析也可帮助工程师发现冲突，甚至验证组件是否能正常装配。除了提供统一的 机制之外，3DEXPERIENCE CATIA的功能还强大到足以并行评估多种子装配件机制。这样就 能获得更高品质的设计，并通过减少物理原型降低成本。

工程师虽能设计某种产品，但未必能够将它制造出来。根据前文的探讨，在开发周期尾声发 6. 评估运动 现的设计错误会给企业造成最沉重的代价，尤其是如果设计已被交付生产。

令人遗憾的是，随着经验最丰富的工程师接近退休年龄，企业正在丧失工程部门内部的宝贵 制造知识。更糟糕的是，企业也在丧失生产环境下的制造知识。

德勤与美国制造业研究所调研发现，89%的高管认为美国的制造业存在人才短缺，7而且 Covid-19疫情让这种短缺更加严重。8因此，重点在于企业为工程师提供更出色的工具，帮 助他们在设计过程中评估可制造性。

与生产方法无关的灵活性与指导

通常情况下，产品需要用到多种材料，而且需要使用各种制造方法来生产每个组件。3DEXPERIENCE CATIA能灵活运用您需要的材料和制造方法，无论是塑料、钢铁、复合材料还是其 他材料。

它支持各种制造流程，包括注塑成型、铸造、锻造、冲压、传统机加、金属薄板弯折、焊接 和3D打印。专用应用不仅可提供设计指导，帮助您完成面向制造的设计，还能在您不确定 什么生产方法最佳的时候，帮助您确定最佳生产方法。您可以迅速评估不同的方法，还向您 提供成本估算，以便工程师能做出盈利性更高的最佳决策。

此外，还能让工程师大获裨益的是与生产方法无关、始终保持一致的用户界面。它有助于按 照设计工作的需要，采用新的应用。此外，通过关联模型和3DEXPERIENCE CATIA平台，确 保对部件的修改将自动更新相关的加工数据和制造流程数据。另外3DEXPERIENCE CATIA平 台还尽早向制造部门提供可视化，以便他们更快地启动生产计划。

3DEXPERIENCE CATIA可为提高部件品质，增加盈利能力提供大量的深度信息。例如，通过 塑料部件分析，可以发现某个区域中存在可能引发薄弱点的焊接线。依据这个信息，工程师 可调整部件设计或修改门的位置，以移动或消除焊接线。对于增材制造部件，这种方法不仅 能帮助减少支撑，同时还能节省资金和缩短后处理时间。3DEXPERIENCE CATIA还能提供指导，最大限度地减少冲压件的冲程高度，以加快周期时间。

可制造性与合规检查

3DEXPERIENCE CATIA能检查部件的可制造性，根据所选的制造方法标记问题区域。例如， 工程师能确保金属薄板部件能够弯折成型，即便部件有复杂的曲率。此外，它还能检查对行 业标准、企业标准或客户专门的工厂标准的合规性。这种合规性检查确保不会向客户提供可 能危害商业信誉的不合格部件。

设计完成后，就准备好交接给制造部门。Tech-Clarity在一项研究中发现，工程师将31%的设 计时间花费在制图上。9考虑到这是为已完成的工作建立文档，它基本属于重复工作。如果工 程师能将这方面的时间更多地用在创新和工程设计上会怎么样？采用基于模型的定义 (MBD) 的趋势通过将3D模型当作主数据，让企业向这个方向发展。

为什么是3D？

单独一套2D图纸存在让3D模型和2D图纸间出现不一致的风险。例如，2D图纸打印出来后就与3D模型分开了，不再反映可制造性问题、设计错误、客户需求或其他原因造成的变更。如 果车间使用过时信息，就可能会产生浪费时间和资金的返工和废品。

解读2D图纸也是一种新员工可能尚未具备的专业技能，尤其是在技能娴熟的制造工人退休后。 这很容易引起误解，造成错误。新员工会发现3D更直观，有利于降低错误的风险。

3DEXPERIENCE CATIA通过支持MBD，也推动企业转而开始使用3D模型作为主数据，最终演进发展成为基于模型的企业 (MBE)。

生成性容差

制造在所有维度上都需要容差。但是添加容差不仅费时费力，随着制造知识的流失，许多工程师对不当容差的影响缺乏一定的了解。因此，容差的严格程度经常超过必要，这无意间显著增加了生产成本。

3DEXPERIENCE CATIA采用生成性容差来解决这个问题。这个功能自动完成容差，不仅可节省大量的时间，还通过自动应用规则和标准，对容差进行优化。这些标准可以是国 际标准，也可以是企业专用标准。使用更合理的容差，制造商能显著地降低成本。

产品数据管理 (PDM) 是一种管理工程数据，支持版本控制的强大工具。产品生命周期管理 (PLM) 扩展PDM，以管理整个生命周期上的工程数据和流程。大多数工程师都希望将时间主要用在 工程设计上，而不是数据管理上。

无缝环境

借助3DEXPERIENCE CATIA，工程师无需离开设计环境，因为PLM被完全集成到用户体验中。 在使用较传统的PDM系统或PLM系统时，需用大量时间检入和检出数据。许多工程师延误数 据检入，造成其他工程师可能使用过时信息开展工作。然后他们也许必须浪费数小时手动比 较各版本，了解所做的修改，对工作开展返工。

3DEXPERIENCE CATIA使用与Google Docs™非常相似的方法。采用Google Docs，任何受邀 查看文档的人都能实时看到最新的版本。与此类似，任何受邀查看3DEXPERIENCE CATIA中 的项目的人都能实时看到模型更新。此外它并非基于文件，更多是一个数据库平台，所以您 无需浪费时间等待文件检入检出。

此外，该解决方案还可提供管理组件系列的功能，以便您能为特定需求配置设计。另外3DEXPERIENCE CATIA也提供“被谁使用 (where used)”功能。如果组件发生变更，您可以轻松地 找出有哪些装配件或子装配件在使用它，需要进行更新。

3DEXPERIENCE CATIA不仅可提供机械工程师需要的所有功能，它还可将这些功能完美整合 6. 评估运动 在统一的协作平台上，从而创造更大价值。产品开发高度依赖协作，然而顺畅协作并不容易。 据一份Tech-Clarity报告发现，93%的公司都认为他们需要强化不同部门间的协作。

这项研究发现，在工程部门内部，协作欠佳会导致设计返工增多，时限延误，设计周期拖长， 浪费在非增值事务和设计错误上的时间增加。这些影响积累起来会损害业务并最终降低盈利 能力（图4）。

强化协作

3DEXPERIENCE CATIA可帮助工程师开展并行工作，能同时相互看到对方正在进行的工作。 这有利于显著加快设计流程，同时避免沟通不当导致的错误。从概念设计、详细设计、仿真 直至制造，来自机械、电气和电子等专业领域的工程师在整个生命周期上，能在统一环境下 的统一数据模型上开展协作。

除此以外，甚至工程部门外的利益相关方也能使用简单的Web浏览器访问他们需要的数据。 这同样地节省工程设计时间，因为他们无需担心市场营销、文档、服务和其他部门要求提供 详细工程信息所引起的干扰。毕竟这些不同的部门都可以在需要的时候获得所需的数据，而 且不必担心他们获得的是过时的数据。

安全

与第三方合作往往并不容易。难以向他们提供他们需要的数据，而且通常都通过电子邮件提 供，因为这是发送数据最简便最快捷的方法。然而这样会引起安全风险。因为一旦您将数据 从PDM或PLM提取出来，它就可能过时，让版本控制极具挑战性。此外，您还可以控制或者 看到谁是被发送数据的接收方。

借助3DEXPERIENCE CATIA，您可以向供应商、合作伙伴或客户发送访问平台上的数据的链 接，并控制他们的访问类型。然后在项目完成后，您如果不需要他们再访问数据，只需关闭 他们的访问权限，就能保护您的知识产权 (IP) 安全。

CATIA被视为机械工程设计的同类最佳软件解决方案是有其原因的。一系列以卓越设计为目的的先进功能，使之从一众行业解决方案中脱颖而出。

现在，得益于采用云计算，3DEXPERIENCE CATIA比以往任何时候都更具协作性和生产力。 工程师预计，凭借3DEXPERIENCE CATIA卓越的建模和装配件管理功能，生产力有望提高20% 到50%。在这个水平之上，通过统一的建模仿真环境和面向可制造性的设计，取决于具体应 用和行业，生产力还可以再提高30%。这让3DEXPERIENCE CATIA成为机械工程师的终极工具集。