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图8-3 VA模型的输入和输出
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VATM可以直接从NX中提取数模和GD&T（PMI）进行尺寸建模，也可以通过JT转换软件从其他CAD文件中将数模和GD&T（如CATIA V5 FTA）提取至JT文件中进行尺寸建模，从而实现了PMI、三维数模和尺寸模型的自动相关联，有效地支持了MBD技术框架。
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作为目前市场上唯一能够真正用三维几何特征建模并严格根据GD&T标准来仿真计算三维公差带的VSA软件，VATM软件由于其先进的算法和功能性以及良好的使用性，在大型装备产品研制中已得到了广泛深入的应用，譬如在飞机制造中目前已存在的模型和分析应用包括飞机主要装配件对接仿真分析（机身断面对接、机翼与机身对接、驾驶舱、引擎安装对准、总装）、空气动力学需求分析（门组件与周边外蒙皮间的缝隙与阶差）、操控中的运动学系统分析（可移动的飞行控制面、门板锁系统运转间隙、起落架与轮胎功能及运转间隙）、子总成制造与应力需求分析（装配顺序优化、局部互换性单元安装、座椅运动轨道调节、机翼装配）、设计与制造两个环节的成本平衡研究（零部件之间的决定性装配和使用工装夹具装配的权衡、门控系统与调节、机械系统调节）等。此外，VATM软件还有两个非常显著的特点：一、其模型是基于ISO国际标准的轻量化三维数模JT格式，因此一方面具备多CAD平台的兼容性，另一方面可以在普通个人电脑设备上快速仿真运算诸如整个飞机的超大装配（见图8-4）；二、具备公差库插入功能（见图8-5），一方面可以实现尺寸模型的快速自动更新，另一方面便于根据企业标准和实践经验建立统一的公差库，积累形成核心的QLM知识。
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图8-4 VATM可以仿真超大装配
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图8-5 VATM的公差库功能
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案例说明：某公司一发动机原型样机在测试过程中发现多例过度震动问题，其中一例输油管路磨损导致漏油起火。工程师们认为过度震动是由于机轴和机箱之间存在轴心差。轴承的供应商同时也指出超过0.1mm的轴心差会导致轴承过早报废。通过VATM仿真分析发现根据当前的设计方案每制造8个发动机就将会有一个发动机的轴心差超过0.1mm，该项指标不合格率达12.5%，其中最大的贡献因子（40%）是左机箱轴承座公差。工程师因此做了三项建议：减小该公差，提高加工精度；修改设计将轴承座孔作为装配的B基准；修改工艺设计，在装配完成后再对该孔进行机加工。
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8.2.2 NX CMM
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NX CMM是西门子工业软件公司在现有NX CAM模块的基础上开发，基于实体模型三维PMI标注驱动的智能化离线编程与虚拟仿真模块，借助基于模型的PMI信息重用，可有效准确地传递尺寸设计信息，从而确保数字化测量路径规划与虚拟仿真验证结果的可靠性与唯一性，为输出高质量零缺陷的CMM执行程序提供有力支持。
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当前在生产制造阶段，工艺人员或质保人员对CMM测量编程可分为在线编程（应用被测实物对象于CMM设备以示教模式进行编程）、离线编程（应用恰当的图形化编程处理软件进行脱机编程，大多数情况下需占用某指定品牌CMM设备，使得该设备在脱机编程过程中无法为其他测量任务服务）和手工编程（从二维图纸或三维几何模型上手工编写测量代码）三类，面临的挑战包括被测实物对机器的占用，为支持不同CMM测量设备的各种CMM编程语言所花费的高额培训与时间成本，测量程序编写过程及其验证修正错误所花费的大量时间，产品发生几何设计变更时无法重用测量程序，需另行购买CMM接口或图形编程软件许可证以支持CMM测量设备，质保团队与产品开发团队协同工作非常困难，管理产品变量所增加的复杂性十分不便等，这些使得生产与制造团队迫切需要一个自动化的、可快速响应产品设计变更的、方便部署且简单易学的、能够集成于PLM系统便于与产品工程和制造工艺质量数据同步的、最大程度地共享最佳实践的离线测量编程系统。
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NX CMM提供强大的Linked PMI功能，能够自动识别三维PMI标注所引用的测量特征及其基准和公差信息，通过后台规则引擎自动创建面向对象的描述语言，自动生成测量路径（见图8-6），实现虚拟测量仿真，进行干涉检查，支持测量路径优化以缩短测量周期，充分利用CMM硬件资源，经后处理操作转化成业界标准的DMIS规范，联机驱动CMM物理设备执行测量操作，进行实物检测（见图8-7）。
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图8-6 测量路径自动生成
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图8-7 测量公差控制特征自动创建
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NX CMM模块可通过借助三维PMI标注信息驱动，自动化创建测量程序；通过读取轻量化数据JT格式的转换方式，能够对任何三维CAD实体几何模型进行测量编程；通过实体模型的虚拟仿真，能够充分验证测头运动轨迹，有效避免测量过程中的干涉碰撞（“撞针”）；通过授权认证的尺寸测量接口标准（Dimensional Measurement Interface Standard，简称DMIS）或二次开发脚本，能够经后处理程序支持任何品牌CMM测量设备或经由CNC机床改造的测量设备；通过提供一个开放的架构，能够允许客户化的定制开发。除此之外，在与NX CAD平台的天然无缝集成环境下，能够自动地根据产品的几何设计变更同步更新测量程序，更进一步，对于已部署西门子PLM产品的企业级客户，允许与CAD建模环境及PLM工作流程管理的完全集成，连接VA三维公差仿真设计输出与生产制造环节的尺寸测量数据规划与验证，将单一系统平台环境的集成优化最大化，最大化客户投入产出效益。
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案例说明：某公司产品量产后在交付客户使用中，发现某运动模块工作后无法正常回到设计指定位置这一质量问题，产品与工艺工程师借助前期设计时应用VA三维公差仿真分析对尺寸链影响因子的排序，初步判断影响该功能的关键件与关键尺寸特征，立即会同质量保证部门编程人员，要求迅速对指定零件与特征进行一定样本数量的CMM测量验证，以便根据实测数据找出根本原因，采取相应措施整改，尽可能缩短解决周期，减少该质量问题引起的时间成本。
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由于该指定零件与指定特征并未包含在常规测量任务中，同时CMM设备仍承担着几个型号的常规测量任务而无法中断，这对编程人员快速响应上游客户的需求提出了挑战。NX CMM通过前期三维PMI标注自动生成临时测量程序，经过虚拟仿真与碰撞干涉检查，生成标准DMIS语言，驱动CMM实物测量，及时响应测量任务需求，提供数据用于根本原因查找验证，有力地支持了上游客户。本案例中，NX CMM的业务价值在于：快速响应临时测量任务；自动化离线编程，不占用CMM设备的常规测量任务；通过重用前期三维PMI标注，保证测量规划程序与输出结果的准确性和唯一性。
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8.2.3 尺寸规划和验证DPV
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产品设计和装配工艺得到了优化，合理的测量计划得到了实施，试制阶段顺利完成，整个产品开发进入最后的批量生产阶段。为了确保产品的最终质量，质保工作人员忙于使用各种昂贵的测量设备和先进的测量技术对工厂生产中的零部件和各级总成进行检测，每时每刻都有大量的测量数据产生。如何有效地利用这些通过巨大花费和努力获取的数据来及时诊断生产中的质量状况，并根据数据里的关联信息迅速找到质量问题的根源和相应的解决方案是所有制造企业面对的一个技术难题。Siemens PLM Software的尺寸规划和验证解决方案（Dimensional Planning and Validation，简称DPV）及时地为这个难题提供了圆满的答案，能够迅速对生产过程进行分析和验证。DPV-Lite为独立于Teamcenter的清凉版的数据管理平台，可有自己单独的数据库，同时可根据企业发展的需要扩展到DPV企业版。自2013年5月该解决方案发布以来，阿斯顿马丁、微软、比亚迪和Molex都已经成为了DPV-Lite客户。
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