【編者按】總部位于德國(guó)的MAQUET是一家擁有170多年悠久歷史的醫(yī)療設(shè)備和系統(tǒng)工程公司要捐，隸屬瑞典GETINGE AB集團(tuán)。集團(tuán)下設(shè)外科系統(tǒng)部，心臟外科部线召，重癥系統(tǒng)部，所轄品牌均為行業(yè)領(lǐng)先者多矮。

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　　邁柯唯醫(yī)療設(shè)備（蘇州）有限公司于2007年4月正式成立缓淹。作為集團(tuán)外科系統(tǒng)部在歐洲本土以外的唯一的生產(chǎn)基地，邁柯唯蘇州始終堅(jiān)持高品質(zhì)塔逃、高效率的制造理念讯壶，同時(shí)借鑒公司德國(guó)和法國(guó)工廠的豐富經(jīng)驗(yàn)，向全球市場(chǎng)提供頂尖的醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)品。主要產(chǎn)品有醫(yī)用吊塔鹏溯，手術(shù)床及其附件和醫(yī)院轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)品等罢维。

　　為了進(jìn)一步縮短醫(yī)療器械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力丙挽，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益谆沃，國(guó)內(nèi)外很多醫(yī)療器械公司在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中均采用一種或多種3D軟件系統(tǒng)，例如Pro/E池磁、NX蛙饮、Catia或Solidworks等。邁柯唯醫(yī)療設(shè)備（蘇州）有限公司于2008年在醫(yī)用吊塔的產(chǎn)品開發(fā)中采用CATIA軟件攘霞，后來(lái)擴(kuò)展到手術(shù)床的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程告傻。在醫(yī)用吊塔的產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中，研發(fā)人員將很多成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和CATIA軟件使用結(jié)合到一起虽捺，總結(jié)出在CATIA 軟件中蝠题，醫(yī)用吊塔系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計(jì)流程以及虛擬樣機(jī)DMU（Digital Mockup）與關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)集成的應(yīng)用方法。由于CATIA軟件的多個(gè)模塊在醫(yī)用吊塔產(chǎn)品設(shè)計(jì)的廣泛使用蝎蚣，大大提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的水平和質(zhì)量殷宴，縮短了新產(chǎn)品開發(fā)和客戶化產(chǎn)品的開發(fā)周期，加快新產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)需求的響應(yīng)淹误，獲得客戶的廣泛贊譽(yù)窜货。因此，CATIA軟件在醫(yī)療器械領(lǐng)域充分體現(xiàn)了優(yōu)越性和實(shí)用性湘发。為了更好的管理CATIA軟件3D模型并且實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計(jì)末雪，邁柯唯醫(yī)療設(shè)備（蘇州）有限公司也導(dǎo)入了CATIA軟件的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)Smarteam軟件。

　　邁柯唯醫(yī)療設(shè)備（蘇州）有限公司使用CATIA軟件進(jìn)行醫(yī)用吊塔設(shè)計(jì)開發(fā)的核心是基于骨架模型與虛擬樣機(jī)DMU集成的自頂向下（TOP-DOWN）設(shè)計(jì)方法宰僧。產(chǎn)品設(shè)計(jì)有兩種設(shè)計(jì)理念：傳統(tǒng)的自底向上（Bottom Up）設(shè)計(jì)和基于骨架模型的自頂向下（TOP-DOWN）設(shè)計(jì)材彪。自頂而下的設(shè)計(jì)思路是先整體規(guī)劃，后細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)琴儿。即在產(chǎn)品開發(fā)的初期先按照醫(yī)用吊塔的功能要求定義醫(yī)用吊塔的骨架并考慮組件與零件查刻、零件與零件之間的約束和定位關(guān)系。在完成醫(yī)用吊塔的方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后凤类，再進(jìn)行單個(gè)零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)穗泵。這種設(shè)計(jì)理念不但最大限度地減少設(shè)計(jì)階段不必要的重復(fù)工作，有利于提高工作效率谜疤，而且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)后期若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題也可以通過(guò)修改骨架來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)零件的自動(dòng)更新佃延。

　　CATIA軟件在醫(yī)用吊塔設(shè)計(jì)過(guò)程

　　下面以醫(yī)用吊塔肘部結(jié)構(gòu)為例講解TOP-DOWN設(shè)計(jì)流程的3個(gè)主要階段：

　　（1）肘部結(jié)構(gòu)骨架模型模型設(shè)計(jì)階段（設(shè)計(jì)前期驗(yàn)證）夷磕；

　÷乃唷（2）肘部結(jié)構(gòu)零部件詳細(xì)設(shè)計(jì)階段（基于骨架的建模）仔沿；

　　（3） 肘部結(jié)構(gòu)分析和驗(yàn)證階段（模型裝配與DMU干涉檢查等）尺棋。

　　肘部結(jié)構(gòu)骨架模型

　　醫(yī)用吊塔肘部結(jié)構(gòu)骨架模型（圖1）是醫(yī)用吊塔骨架模型的核心封锉。這個(gè)骨架模型需要定義醫(yī)用吊塔的相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，如氣彈簧的兩端固定軸的位置嗽绑，肘部結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸的位置假凿，肘部結(jié)構(gòu)與相關(guān)零件連接的位置和兩個(gè)氣彈簧之間的距離等。利用骨架模型除了可進(jìn)行參數(shù)化關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)外萤野，還可修改參數(shù)實(shí)現(xiàn)骨架變化從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)變化赫赊。

圖1 醫(yī)用吊塔肘部結(jié)構(gòu)的骨架模型

　　肘部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)模型的建立

　　在肘部結(jié)構(gòu)骨架模型建立完成后，需要建立各個(gè)系統(tǒng)的零件模型杜诲。需要設(shè)計(jì)的零件包括以下6類：基于知識(shí)工程的模板設(shè)計(jì)剧胚、專用件設(shè)計(jì)、通用件設(shè)計(jì)茵软、標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)落六、對(duì)稱件設(shè)計(jì)和外協(xié)件設(shè)計(jì)。

　　下面以肘部結(jié)構(gòu)的兩個(gè)側(cè)面連接板為例講解子系統(tǒng)模型的建立枷瀑。肘部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員把骨架中肘部結(jié)構(gòu)的大體外形尺寸民氏，肘部結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸和氣彈簧的連接軸的位置從骨架傳遞下來(lái)，作為零件設(shè)計(jì)的外部參考褒选，然后基于這些外部確定連接板的關(guān)鍵尺寸，接著完成其他非關(guān)鍵尺寸振诬，這樣連接板的零件設(shè)計(jì)完成（圖2）蹭睡。按照這種思路建立肘部結(jié)構(gòu)的其他零件，肘部結(jié)構(gòu)也相應(yīng)完成設(shè)計(jì)（圖3）赶么。如果需要修改肘部旋轉(zhuǎn)軸的位置肩豁，只需要將骨架的旋轉(zhuǎn)軸的位置做修改，其相關(guān)聯(lián)的零件的旋轉(zhuǎn)軸的位置都會(huì)做相應(yīng)的改變辫呻。

圖2 醫(yī)用吊塔肘部結(jié)構(gòu)連接板零件模型

圖3 醫(yī)用吊塔肘部結(jié)構(gòu)組件模型

　　肘部結(jié)構(gòu)分析和驗(yàn)證階段

　　通常清钥，一個(gè)肘部結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行以下3種分析：（1）靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的干涉分析放闺；（2） 拆裝模擬分析祟昭；（3）空間占位分析。

　　在做各種分析之前需要檢查模型的完整性怖侦。具體檢查內(nèi)容包括：是否是正確命名篡悟；是否處于更新狀態(tài)；是否按正確的系統(tǒng)分類匾寝；版本是否統(tǒng)一等搬葬。

　　1．靜態(tài)、動(dòng)態(tài)干涉分析

　　做靜態(tài)、動(dòng)態(tài)干涉分析的目的是模擬零件在靜態(tài)裝配過(guò)程中和動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否有零件之間的相互干涉芜监，從而提前預(yù)知零件裝配和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的狀態(tài)拾拄，降低了實(shí)際醫(yī)療產(chǎn)品發(fā)生干涉分析的風(fēng)險(xiǎn)。

　　靜態(tài)干涉分析可以利用裝配模塊中的分析菜單欄中“碰撞”來(lái)實(shí)現(xiàn)锦售。而動(dòng)態(tài)干涉分析則相對(duì)比較復(fù)雜莺肘，它的主要步驟是：（1）定義運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)骨架模型；（2）創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（Mechanism）铜诽；（3）添加各運(yùn)動(dòng)副阔萧；（4）添加固定部件；（5）根據(jù)需要添加輔助模型懂棘；（6）仿真男梆；（7） 進(jìn)行相關(guān)分析。

　　從動(dòng)態(tài)干涉分析過(guò)程的主要步驟可看出先赛，DMU骨架模型是依據(jù)骨架設(shè)計(jì)模型得到贸卦。所以，設(shè)計(jì)與DMU分析實(shí)現(xiàn)了很好地集成挪确，充分地發(fā)揮了骨架模型的作用诊胞。一個(gè)骨架模型在進(jìn)行零件詳細(xì)設(shè)計(jì)控制的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)DMU模型的控制锹杈。即骨架模型的修改可以直接反映在零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)模型上撵孤，也可以直接反映在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的定義上。這樣的集成式設(shè)計(jì)-分析方法可顯著提高產(chǎn)品開發(fā)的效率和質(zhì)量竭望。

　　2．拆裝模擬

　　拆裝模擬的目的是為了驗(yàn)證產(chǎn)品在實(shí)際裝配過(guò)程中以及在維保過(guò)程中拆裝的難易程度邪码。機(jī)械的拆裝模擬的重點(diǎn)是定義和優(yōu)化拆裝路線、拆裝順序與動(dòng)作咬清，檢查在拆裝的過(guò)程是否有干涉情況發(fā)生闭专，并可以生成相應(yīng)的動(dòng)畫可方便地觀看拆裝過(guò)程

　　3．空間占位分析

　　利用空間占位分析可以快速得到一個(gè)系統(tǒng)，如醫(yī)用吊塔肘部結(jié)構(gòu)在設(shè)定距離范圍之內(nèi)的部件旧烧。對(duì)于大型裝配影钉，可以在不打開部件顯示的情況下得到空間某范圍內(nèi)的部件組，這樣便于進(jìn)行大型裝配的設(shè)計(jì)與分析掘剪，提高模型分析處理的速度平委。通過(guò)基于空間位置而進(jìn)行的分組定義，有利于上下文關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)的進(jìn)行夺谁。

　　CATIA在醫(yī)用吊塔產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用是邁柯唯醫(yī)療設(shè)備(蘇州)有限公司多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與CATIA 軟件完美的結(jié)合肆汹。這些方法的成功應(yīng)用體現(xiàn)了CATIA 軟件在醫(yī)療器械應(yīng)用的有效性和實(shí)用性。

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