UG NX平臺(tái)模型質(zhì)量檢查應(yīng)用與擴(kuò)展技術(shù)研究

蘇媛媛，毛宏圖

UG NX平臺(tái)模型質(zhì)量檢查應(yīng)用與擴(kuò)展技術(shù)研究

蘇媛媛，毛宏圖

（中航工業(yè)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所，沈陽(yáng)110015）

CAD模型質(zhì)量檢查是通過有效的機(jī)制檢查數(shù)據(jù)模型發(fā)現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的問題，并及時(shí)地處理解決以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量。詳細(xì)研究了主流CAD平臺(tái)的模型檢查模塊，針對(duì)NX平臺(tái)具體分析其模型質(zhì)量檢查Check-Mate機(jī)制，發(fā)掘應(yīng)用Check-Mate基于知識(shí)工程進(jìn)行知識(shí)獲取、封裝和擴(kuò)展的功能。結(jié)果表明：基于Teamcenter PDM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用和擴(kuò)展技術(shù)方案可有效提高模型質(zhì)量，保證模型知識(shí)數(shù)據(jù)的有效性。

模型質(zhì)量檢查；UGNX平臺(tái)；產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理；知識(shí)融解；數(shù)字化設(shè)計(jì)；制造

0 引言

在企業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)制造過程中，產(chǎn)品CAD模型已成為產(chǎn)品數(shù)據(jù)的載體，直接傳遞產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息，表達(dá)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖。CAD模型貫穿于整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、制造和改進(jìn)過程，其作為企業(yè)知識(shí)載體直接影響和關(guān)系到企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，針對(duì)CAD模型數(shù)據(jù)的重要性，如何運(yùn)用現(xiàn)有的規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)從源頭載體保證CAD模型的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)已成為具有實(shí)際意義的非常重要的問題。隨著CAD軟件的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，現(xiàn)今企業(yè)需要快速開發(fā)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，針對(duì)這一問題，各大主流CAD軟件制造商都大力發(fā)展并提供了相應(yīng)的模型質(zhì)量檢查機(jī)制和功能模塊[1-2]。如CATIA用于CAD模型質(zhì)量檢查的Free Style模塊、Pro/E中的Model CHECK功能和對(duì)裝配過程中的干涉檢查、UG NX提供的功能強(qiáng)大全面的Check-Mate模塊用于產(chǎn)品模型的質(zhì)量檢查[3-5]。以上軟件的質(zhì)量檢查在設(shè)計(jì)制造企業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的效果。UG NX平臺(tái)是1套數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)的完整解決方案，基于Teamcenter PDM平臺(tái)高效合理地將CAD、CAE、CAM集成為1個(gè)有機(jī)整體完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全生命周期管理，其功能強(qiáng)大、市場(chǎng)應(yīng)用廣泛，在中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車制造[6]等行業(yè)已成為主流CAD軟件。

本文針對(duì)UG NX平臺(tái)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用背景，研究CAD模型檢查機(jī)制，詳細(xì)分析Check-Mate模塊并提出行之有效的應(yīng)用和擴(kuò)展方案。

1 UG NX平臺(tái)模型質(zhì)量檢查機(jī)制

針對(duì)CAD模型質(zhì)量檢查的迫切需求，UG NX平臺(tái)從NX 3.0版本開始提供全英文環(huán)境的Check-Mate模塊，并逐步發(fā)展完善功能，并在NX 7.0版本中提供了具有中文環(huán)境的Check-Mate模塊。

UG NX平臺(tái)合理的規(guī)劃?rùn)z查流程提出了Check-Mate機(jī)制，并將其封裝為1個(gè)功能模塊集成于NX環(huán)境中，提供強(qiáng)大豐富的CAD模型質(zhì)量檢查功能，并考慮到檢查信息的查看以及模型的復(fù)查審批，提供多種查看審批方式完成NX平臺(tái)環(huán)境下和非NX平臺(tái)情況下的檢查信息查看。同時(shí)，Check-Mate機(jī)制可以有效地集成于Teamcenter PDM環(huán)境中，在產(chǎn)品的生命周期內(nèi)保證CAD模型的質(zhì)量。

1.1 Check-Mate機(jī)制檢查模型

Check-Mate模塊從方便執(zhí)行、高效檢查角度出發(fā)，主要包括運(yùn)行測(cè)試（Run Tests）和編創(chuàng)測(cè)試（Author Tests）子模塊，其中運(yùn)行測(cè)試模塊包括部件（Parts）、測(cè)試（Tests）和運(yùn)行選項(xiàng)（Run Options），通過部件功能可以選擇檢查部件的3種加載方式，即當(dāng)前部件、所有已加載部件和目錄中的所有部件，靈活高效的檢查部件。測(cè)試功能是Check-Mate的核心，提供200多種檢查項(xiàng)滿足用戶的需求。運(yùn)行選項(xiàng)功能主要設(shè)置檢查信息的存儲(chǔ)方式，并生產(chǎn)相應(yīng)的檢查信息文件（XML格式）用于保存被檢查部件的信息，此XML格式文件將用于模型檢查信息的查看，是NX環(huán)境、非NX環(huán)境以及Teamcenter PDM平臺(tái)查看模型檢查信息的數(shù)據(jù)載體文件。

Check-Mate機(jī)制模型質(zhì)量檢查模型的執(zhí)行流程如圖1所示。

圖1 Check-Mate質(zhì)量檢查執(zhí)行流程

1.2 Check-Mate機(jī)制查看檢查信息

CAD模型設(shè)計(jì)人員、模型復(fù)查審批人員要根據(jù)檢查信息確定模型的質(zhì)量狀態(tài)，為了方便使用，Check-Mate模塊提供2種查看機(jī)制，即NX平臺(tái)下查看和非NX平臺(tái)查看，如圖2所示。在每種環(huán)境下，NX都提供豐富的檢查信息，如出錯(cuò)部件、解決建議等，可幫助用戶定位性質(zhì)、解決問題。

圖2 NX平臺(tái)、非NX平臺(tái)查看檢查信息

（1）NX平臺(tái)下查看檢查信息

在NX平臺(tái)下可以方便調(diào)用Check-Mate模塊的查看功能檢查信息，并且每次執(zhí)行檢查項(xiàng)目后都會(huì)實(shí)時(shí)地提供檢查狀態(tài)信息。

與此同時(shí)，NX7.5版本提供了可視報(bào)告（Visual Reporting），其有別于其他文字方式的信息查看，將問題通過圖示直接定位于UG 3D模型中，實(shí)現(xiàn)圖形用戶方式地交互查看，草圖全約束檢查如圖3所示。這種方式簡(jiǎn)單直觀，可顯著提高檢查模型質(zhì)量狀態(tài)信息的效率。

（2）非NX平臺(tái)查看檢查信息

在不調(diào)用NX平臺(tái)的情況下依據(jù)檢查信息XML數(shù)據(jù)文件，可以簡(jiǎn)單地使用IE查看，也可使用NX提供的非NX平臺(tái)檢查信息工具質(zhì)量?jī)x表盤（Quality Dashboard）進(jìn)行查看，如圖4所示。質(zhì)量?jī)x表盤工具提供了功能相似但使用方式不同的2種具體工具來滿足不同習(xí)慣用戶的需求，這2種工具是Check-Mate Viewer和 Quality Dashboard Report Generator。

圖3 NX平臺(tái)查看檢查信息

圖4 非NX平臺(tái)查看檢查信息

1.3 Check-Mate機(jī)制與PDM平臺(tái)的集成

高效的企業(yè)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)制造過程是依托強(qiáng)大的PDM平臺(tái)進(jìn)行管理運(yùn)行，脫離PDM平臺(tái)的模型質(zhì)量檢查將失去應(yīng)用意義。UG NX依托其Teamcenter平臺(tái)實(shí)現(xiàn)CAD模型產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，并且通過2種方式完成Check-Mate機(jī)制與Teamcenter PDM平臺(tái)的有效集成。

集成方式1為使用NX管理器（NX Manager）。該方式通過在Teamcenter環(huán)境中使用NX，再調(diào)用NX中的Check-Mate模塊運(yùn)行與非Teamcenter環(huán)境下完全相同的模塊功能完成相應(yīng)的質(zhì)量檢查工作，這種方式與UG結(jié)合密切。

集成方式2為使用檢測(cè)管理器（Validation Manager）。檢查管理器是 1種新式的集成方式（Teamcenter 8提供），有些情況下模型的質(zhì)量檢查無需啟動(dòng)UG NX，因此檢測(cè)管理器完成了從Teamcenter環(huán)境直接調(diào)用Check-Mate模塊，使模型的質(zhì)量檢查任務(wù)從PDM環(huán)境直接獨(dú)立出來，有利于責(zé)任工作的明確。

2 UG NX平臺(tái)模型質(zhì)量檢查擴(kuò)展技術(shù)

NX UG平臺(tái)的Check-Mate機(jī)制并不是1個(gè)封閉環(huán)境，它使用知識(shí)融解（Knowledge Fusion-KF）封裝了用于模型質(zhì)量檢查的API接口，開放了Check-Mate模塊全面的檢查功能，方便用戶根據(jù)需要定制擴(kuò)展Check-Mate，使得此模塊可以開發(fā)擴(kuò)展包含具體行業(yè)或者企業(yè)內(nèi)部的模型質(zhì)量檢查規(guī)范要求。

同時(shí)，Check-Mate機(jī)制不符合中國(guó)工程設(shè)計(jì)人員的使用習(xí)慣，檢查項(xiàng)的劃分和使用不方便，并且NX 7.0版本前的Check-Mate模塊無中文使用環(huán)境，即使NX 7.0中提供了Check-Mate的中文環(huán)境，但其底層如界面輸入、數(shù)據(jù)顯示仍然是英文，因此使用Check-Mate的開放接口可視擴(kuò)展定制符合中國(guó)工程設(shè)計(jì)人員使用習(xí)慣的Check-Mate模塊。

Check-Mate模塊使用基于知識(shí)工程（Knowledge Based Engineering-KBE）的KF開發(fā)封裝，可以基于知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)展。Check-Mate模塊本身就是工程規(guī)則知識(shí)在標(biāo)準(zhǔn)化檢查過程中的體現(xiàn)，是對(duì)知識(shí)的1種把握和功能體現(xiàn)。KF語(yǔ)言簡(jiǎn)單高效，使用其開發(fā)封裝的檢查規(guī)則可以合理地表現(xiàn)知識(shí)，同時(shí)KF是1種面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，體現(xiàn)面向?qū)ο蟮乃枷敫咝У闹赜弥R(shí)。

Check-Mate模塊的子功能模塊編創(chuàng)測(cè)試（Author Tests）用于完成基于知識(shí)的KF擴(kuò)展，具體擴(kuò)展步驟如下：

STEP1為知識(shí)表示。針對(duì)模型質(zhì)量檢查的需求，從知識(shí)工程角度完成檢查需求到檢查規(guī)則知識(shí)的提煉表示。

STEP2為知識(shí)集成?；贙F集成知識(shí)并使用Check-Mate編創(chuàng)測(cè)試（Author Tests）子模塊完成知識(shí)獲取的封裝擴(kuò)展。Check-Mate的知識(shí)集成應(yīng)按照編創(chuàng)測(cè)試的知識(shí)規(guī)則來定義知識(shí)片，如圖5所示。

圖5 NX Check-Mate模塊KF規(guī)則知識(shí)片

按照以上步驟針對(duì)航標(biāo)擴(kuò)展的Check-Mate模塊運(yùn)行的實(shí)例如圖6所示。圖左側(cè)部分為3維模型質(zhì)量檢查信息，中間部分為被檢查的渦輪葉片3維模型，右側(cè)部分為基于KF擴(kuò)展的模型質(zhì)量檢查系統(tǒng)。

圖6 NX平臺(tái)基于KF擴(kuò)展的模型質(zhì)量檢查系統(tǒng)

KF基于知識(shí)擴(kuò)展Check-Mate模塊，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的高效利用。從圖6中可見，能將開發(fā)的檢查規(guī)則完全集成于Check-Mate模塊、NX UG平臺(tái)和Teamcenter PDM系統(tǒng)，嵌入Check-Mate模塊中繼承了其合理的操作執(zhí)行流程，具備了與系統(tǒng)本身完全相同的檢查和查看功能，實(shí)現(xiàn)了與Check-Mate結(jié)構(gòu)和功能的無縫連接。

3 結(jié)束語(yǔ)

NX平臺(tái)的Check-Mate機(jī)制及其封裝的功能模塊提供了完善的CAD模型檢查功能，并基于知識(shí)工程使用KF技術(shù)從知識(shí)提取、知識(shí)重用方面著手開發(fā)封裝檢查項(xiàng)表達(dá)知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)，同時(shí)Check-Mate能有效地與Teamcenter PDM平臺(tái)集成，方便從整個(gè)產(chǎn)品的生命周期來控制CAD模型的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)。Check-Mate是完成CAD模型質(zhì)量檢查的有效手段，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

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Application of UG NX Platform Model Quality Inspection and Research on Extension Technology

SU Yuan-yuan,MAO Hong-tu
（AVIC Shenyang Engine Design and Research Institute,Shengyang 110015,China）

Data model does not conform to the standards and specifications could be found by CAD model quality inspection method with a effective examination mechanism.Problem could be solved timely,and quality of product design and manufacturing could be improved.Checking module of the main CADplatform was studied detaily.Check-Mate mechanism was analyzed according to NX platform,and knowledge acquisition,packaging and extended function based on knowledge engineering were developed.The results show that application and extension technology scheme based on Teamcenter PDM platform can improve the quality of the model effectively,and ensure the effectiveness of the model knowledge data.

modelqualityinspection；UGNXplatform；Product DataManagement(PDM)；knowledgefusion;digitized design;manufacture

V221.92

A

10.13477/j.cnki.aeroengine.2015.01.012

2013-12-19

蘇媛媛（1984），女，碩士，工程師，從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究工作；E-mail：ianleelj@qq.com。

蘇媛媛，毛宏圖.UGNX平臺(tái)模型質(zhì)量檢查應(yīng)用與擴(kuò)展技術(shù)研究[J].航空發(fā)動(dòng)機(jī)，2015，41（1）；62-65.SU Yuanyuan，MAOHongtu.Application of UGNX platformmodel quality inspection and research on extension technology[J].Aeroengine，2015，41（1）：62-65.

（編輯：沈廣祥）