基于MBD的全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

西安航天發(fā)動機(jī)有限公司 王衛(wèi)蘋

1 MBD技術(shù)分析

MBD技術(shù)是波音推行的新型產(chǎn)品定義模式，可集成設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、管理、信息，是當(dāng)前可有效解決數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的一大先進(jìn)技術(shù)，也是數(shù)字化工藝的關(guān)鍵性技術(shù)[1]。MBD技術(shù)內(nèi)容體系具體如圖1所示。

圖1 MBD技術(shù)內(nèi)容體系

MBD模型包括設(shè)計(jì)模型、標(biāo)注、屬性三大重要組成部分。設(shè)計(jì)模型即基于圖形化模式呈現(xiàn)，由簡單幾何要素共同形成的三維模型，通過點(diǎn)、線、面、坐標(biāo)系統(tǒng)等組合構(gòu)成輔助幾何、模型幾何，并由模型幾何與輔助幾何協(xié)作構(gòu)建三維實(shí)體，以闡釋產(chǎn)品幾何形狀信息，其中還包含一些工程說明與關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。標(biāo)注信息通常依附于三維模型，通過標(biāo)注描述生產(chǎn)必要的局限信息；屬性信息即產(chǎn)品內(nèi)置信息，可據(jù)此定義產(chǎn)品與產(chǎn)品特征相關(guān)內(nèi)容。

2 全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)平臺

全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)的落實(shí)，需先構(gòu)建相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，以作為應(yīng)用規(guī)范化支持，然后建立相應(yīng)的全三維工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)效率與水平，節(jié)約產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)成本。全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)平臺框架[2]具體如圖2所示。

圖2 全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)平臺

3 基于MBD的全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

在全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系構(gòu)建中，以基于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)計(jì)的路線全面開展，以基礎(chǔ)研究作為出發(fā)點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)定義與業(yè)務(wù)流程著手，以數(shù)據(jù)定義構(gòu)成基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以業(yè)務(wù)與流程為出發(fā)點(diǎn)，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理與流程規(guī)范，引導(dǎo)系統(tǒng)集成化設(shè)計(jì)，以數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)踐，健全規(guī)范化體系，通過循環(huán)驗(yàn)證，以生成完整的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系。

3.1 工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析

全三維工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析針對數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)流，基于數(shù)據(jù)闡述、構(gòu)建、過程為目標(biāo)，以進(jìn)行三維工藝設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)管理分析。數(shù)據(jù)流與業(yè)務(wù)流[3]具體如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)流與業(yè)務(wù)流

3.1.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析

全三維數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的獨(dú)特性體現(xiàn)于充分合理利用MBD表達(dá)模式，對此以三維環(huán)境傳輸設(shè)計(jì)信息為基礎(chǔ)屬于技術(shù)性問題。因此針對三維模型設(shè)計(jì)信息綜合表達(dá)技術(shù)進(jìn)行分析，即就三維模型表達(dá)設(shè)計(jì)工藝信息模式統(tǒng)一化與信息理解難度較大等現(xiàn)象，基于MBD技術(shù)以幾何、屬性、標(biāo)注等多種模式整體表達(dá)工藝設(shè)計(jì)相關(guān)信息；通過視圖與自定義層面等多元方式，準(zhǔn)確掌握工藝設(shè)計(jì)具體信息。

3.1.2 工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析

數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性在于怎樣通過MBD模型呈現(xiàn)各種復(fù)雜工藝信息。因此針對三維模型工藝信息綜合表達(dá)技術(shù)進(jìn)行分析，即采用幾何、屬性、標(biāo)注等不同方式針對工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)綜合全面表達(dá)；基于整合符號實(shí)現(xiàn)工藝方法、參數(shù)、設(shè)備等工藝設(shè)計(jì)信息的有效表達(dá)；以三維標(biāo)注符號為基礎(chǔ)實(shí)時展示折彎、焊接次序等具體信息。

3.1.3 數(shù)據(jù)管理分析

就全三維數(shù)字化產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量而言，需由整個流程著手全方位控制。因此針對數(shù)據(jù)管理業(yè)務(wù)進(jìn)行分析，即文檔數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理；工藝設(shè)計(jì)審核管理；工藝設(shè)計(jì)變更管理；數(shù)據(jù)發(fā)布；工藝BOM構(gòu)建與管理。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范構(gòu)建分析

全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的根本依據(jù)在于各種規(guī)范，基于企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)作為主體，進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范構(gòu)建[4]，具體如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制規(guī)范

3.2.1 基礎(chǔ)規(guī)范

面向數(shù)字化工藝實(shí)踐運(yùn)用相關(guān)基礎(chǔ)性概念，工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，確定三維數(shù)字化工藝各個環(huán)節(jié)具體設(shè)計(jì)結(jié)果所需要涉獵的具體技術(shù)要素，即數(shù)據(jù)元素分類、數(shù)據(jù)集要求、數(shù)據(jù)管理要求。

3.2.2 建模規(guī)范

明確工藝產(chǎn)品設(shè)計(jì)建模相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即具體建模流程、工藝設(shè)計(jì)建模標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)制造設(shè)計(jì)建模要求。

3.2.3 標(biāo)注規(guī)范

規(guī)范化工藝設(shè)計(jì)三維標(biāo)注模式，即基于三維標(biāo)注的視讀模式；各種設(shè)計(jì)信息三維標(biāo)注模式；工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的選擇性規(guī)范。

3.3.4 定義規(guī)范

就數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)表達(dá)相關(guān)工藝要素、形式進(jìn)行規(guī)范，具體為基礎(chǔ)符號、圖形、參數(shù)自定義；要素組合表達(dá)形式。針對工藝信息的模型層面綜合表達(dá)方式規(guī)范化，即工藝信息標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)規(guī)則要求；工序信息標(biāo)注方式具體要求。

3.2.5 流程管理規(guī)范

面向工藝數(shù)據(jù)全面優(yōu)化設(shè)計(jì)管理流程進(jìn)行規(guī)范，即工藝模型構(gòu)建原則；工藝模型構(gòu)建流程；工藝規(guī)程樹節(jié)點(diǎn)建立；檢測信息具體表述。就數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)PBOM傳輸維護(hù)詳細(xì)流程，以及可視化工藝流程卡片樣式與數(shù)據(jù)管理等等全方位進(jìn)行規(guī)范化。

3.3 數(shù)據(jù)檢測體系分析

基于標(biāo)準(zhǔn)體系，提取工藝設(shè)計(jì)規(guī)范與加工詳細(xì)要求，以此生成相應(yīng)的質(zhì)檢規(guī)則，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，針對工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全過程檢測與事后質(zhì)量檢測。具體檢測項(xiàng)目包含模型參數(shù)規(guī)范化；工程圖標(biāo)準(zhǔn)化要求；模型特征規(guī)范化；設(shè)計(jì)規(guī)范化；零部件可加工特性等等。據(jù)此采取相應(yīng)軟件技術(shù)，即以MBD為基礎(chǔ)的檢測集配置管理技術(shù)；以MBD為基礎(chǔ)的同步模式檢測技術(shù)，可切實(shí)就實(shí)際要求加以修改；檢測功能與PDM集成化技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行軟件系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)，基于C/S結(jié)構(gòu)研發(fā)，其中服務(wù)器端主要負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫布置，即檢測集、檢測項(xiàng)、檢測值的存儲載體，以供客戶端訪問發(fā)送請求，同時合理布置組件服務(wù)，以確?？蛻舳丝梢猿浞职l(fā)揮功能性作用?？蛻舳耸枪δ苄詰?yīng)用端，基于檢測項(xiàng)目集進(jìn)行程序管理，集成化管控?cái)?shù)據(jù)庫，同時利用檢測器構(gòu)件、Pro/E訪問構(gòu)件、二次開發(fā)接口與Pro/E平臺等輔助載體實(shí)時交流溝通，據(jù)此科學(xué)處理分析結(jié)果[5]。

3.4 工藝設(shè)計(jì)軟件標(biāo)準(zhǔn)化分析

全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)基于數(shù)字化軟件得以生成，軟件內(nèi)部的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化十分關(guān)鍵，體現(xiàn)于資源數(shù)據(jù)庫與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化表達(dá)形式與業(yè)務(wù)流固化，而標(biāo)準(zhǔn)化整合工藝設(shè)計(jì)資源數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫，促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化快速設(shè)計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)整合工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以構(gòu)建工藝數(shù)據(jù)庫；基于自定義標(biāo)準(zhǔn)符號與典型標(biāo)注等多種模式，于平臺固化標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容；基于自定義數(shù)字化流程等模式于平臺固化標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容。

4 結(jié)語

綜上所述，全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制設(shè)計(jì)有技術(shù)與流程管理兩個層面，發(fā)揮著較好效果。通過積極引導(dǎo)數(shù)字化工藝實(shí)踐應(yīng)用，以完成全三維數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)由設(shè)計(jì)到制造的整個過程數(shù)字化，其不僅可提高設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量，減小誤差，還可以推動數(shù)據(jù)與流程實(shí)現(xiàn)規(guī)范化。