基于模型定義的飛機(jī)工藝數(shù)字樣機(jī)體系的構(gòu)建

◎ 李麗佳

傳統(tǒng)的飛機(jī)制造方法是運(yùn)用物理樣機(jī)進(jìn)行制造過程中相關(guān)問題的分析與研究，其需要耗費(fèi)大量的時(shí)間與精力。在飛機(jī)制造方法不斷優(yōu)化的過程中，逐步從模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的飛機(jī)研制生產(chǎn)模式，后又轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代化研制模式，目前，在三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)支持下，已建立起基于建模與仿真的科學(xué)設(shè)計(jì)模式。

一、基于模型定義（MBD）的工藝數(shù)字樣機(jī)體系建立的意義

1.三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造一體化集成應(yīng)用體系尚未構(gòu)建完成。

現(xiàn)階段，本國(guó)的飛機(jī)制造工藝尚處于發(fā)展階段，與西方國(guó)家相比，仍有不小差距，目前，在飛機(jī)數(shù)字化制造的整個(gè)過程中未能實(shí)現(xiàn)三維建模技術(shù)的完全融合，并且基于模型定義技術(shù)的產(chǎn)品定義研究并未完成，還未建立起基于模型定義的數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造模式，模型設(shè)計(jì)技術(shù)并不完善、制造工藝以及管理能力仍需進(jìn)一步提升，集設(shè)計(jì)、制造于一體的三維數(shù)字化集成應(yīng)用體系的構(gòu)建尚需時(shí)日。

2.制造協(xié)調(diào)信息描述方式與制造模式不匹配。

基于模型定義的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造能力有利于推動(dòng)企業(yè)研制能力的變革，現(xiàn)已成為相關(guān)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力提升的關(guān)鍵?，F(xiàn)階段，已逐步應(yīng)用模型定義進(jìn)行產(chǎn)品前端設(shè)計(jì)，并且采用三維數(shù)字模型進(jìn)行設(shè)計(jì)信息的有效傳遞，然而在工藝設(shè)計(jì)過程中，制造協(xié)調(diào)相關(guān)信息的描述主要是運(yùn)用文字與圖形的二維表達(dá)方式，這與目前先進(jìn)的制造模式并不匹配。

二、飛機(jī)工藝數(shù)字樣機(jī)分析

工藝數(shù)字樣機(jī)是對(duì)飛機(jī)整機(jī)或子系統(tǒng)及其下級(jí)節(jié)點(diǎn)的工藝數(shù)字模型按照BOM組織起來(lái)的完整集合，它不僅反映了飛機(jī)的功能屬性，同時(shí)還反映了飛機(jī)的工藝屬性。其中，飛機(jī)工藝數(shù)字模型是工藝協(xié)調(diào)依據(jù)模型與飛機(jī)設(shè)計(jì)模型線性疊加的結(jié)果。它不僅反映了設(shè)計(jì)意圖，同時(shí)反映了零組件的裝配與機(jī)加特性；它作為制造與裝配的依據(jù)，指導(dǎo)技裝、專業(yè)廠等進(jìn)行工序模型、工裝模型的詳細(xì)構(gòu)建。工藝協(xié)調(diào)依據(jù)模型則是在設(shè)計(jì)數(shù)字模型的基礎(chǔ)上，采用MBD方法對(duì)工藝協(xié)調(diào)依據(jù)信息進(jìn)行規(guī)范化建模、數(shù)字化描述、結(jié)構(gòu)化組織的結(jié)果，它只反映飛機(jī)制造協(xié)調(diào)依據(jù)信息。

三、飛機(jī)工藝數(shù)字樣機(jī)建模的關(guān)鍵技術(shù)分析

1.飛機(jī)制造協(xié)調(diào)依據(jù)的分類與總結(jié)。

對(duì)有指令交接要求的零部件根據(jù)專業(yè)進(jìn)行分類總結(jié)，歸納出常見制造協(xié)調(diào)依據(jù)，包括交付類要求、方法類要求、外形尺寸位置要求、工藝余量以及工藝幾何體要求。

2.基于模型定義的制造協(xié)調(diào)依據(jù)信息表達(dá)。

以設(shè)計(jì)數(shù)字模型為基礎(chǔ)，采用基于MBD的方法對(duì)制造協(xié)調(diào)依據(jù)信息在CAD環(huán)境下進(jìn)行規(guī)范化表達(dá)，包括工藝注釋、工藝幾何體、工藝三維標(biāo)注、顏色表達(dá)四種形式。為了滿足直觀性與易區(qū)分性原則，各類標(biāo)注均前綴均定義為GY-，且標(biāo)注作用的特征采用與設(shè)計(jì)模型明顯區(qū)分顏色進(jìn)行體現(xiàn)，同時(shí)各類制造協(xié)調(diào)依據(jù)所作用的特征顏色也進(jìn)行了顯著區(qū)分。

3.基于模型定義的制造協(xié)調(diào)依據(jù)信息組織。

設(shè)計(jì)模型與制造協(xié)調(diào)依據(jù)模型完全獨(dú)立，設(shè)計(jì)換版只要不影響工藝性，可直接對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行替換而不需要重建工藝數(shù)字模型，大大提高了工藝數(shù)字樣機(jī)的可維護(hù)性。同時(shí)，制造協(xié)調(diào)依據(jù)與設(shè)計(jì)模型只是疊加關(guān)系，因此實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)信息的可追溯，結(jié)構(gòu)化的組織使得工藝信息滿足了后期擴(kuò)展的需求。所有工藝信息均通過三維標(biāo)注在數(shù)模上直接體現(xiàn)，三維標(biāo)注采用“視窗”的形式對(duì)標(biāo)注進(jìn)行集中管控，實(shí)現(xiàn)工程人員對(duì)所有工藝信息完整、快速的瀏覽。

四、業(yè)務(wù)流程驅(qū)動(dòng)下的飛機(jī)工藝數(shù)字樣機(jī)多級(jí)管控

1.業(yè)務(wù)流程驅(qū)動(dòng)下的跨平臺(tái)協(xié)同管理。

在協(xié)同平臺(tái)環(huán)境中建立了單位內(nèi)部、異地跨單位之間的協(xié)同工作業(yè)務(wù)流程，包括基于構(gòu)型的工程數(shù)據(jù)發(fā)放/接收流程、工藝審簽流程、工程更改（ECN/ECR）管理流程等。工程數(shù)據(jù)發(fā)放階段，根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行工藝數(shù)字模型建模；設(shè)計(jì)模型變更階段，設(shè)計(jì)所發(fā)放ECN/ECR，通過自動(dòng)分發(fā)中心提取ECN/ECR關(guān)聯(lián)的零部件編號(hào)，根據(jù)零部件編號(hào)與工藝數(shù)字模型的對(duì)應(yīng)規(guī)則，自動(dòng)點(diǎn)亮工藝數(shù)字樣機(jī)結(jié)構(gòu)樹相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)自動(dòng)派發(fā)給工程部、專業(yè)廠相關(guān)的責(zé)任人，分別負(fù)責(zé)工藝數(shù)字模型和工序數(shù)字模型的及時(shí)修改。工程部將工藝數(shù)字模型執(zhí)行ECN/ECR的情況反饋至設(shè)計(jì)所，完成整個(gè)流程的閉環(huán)。綜上，工藝數(shù)字樣機(jī)的協(xié)調(diào)管理工作嚴(yán)格按業(yè)務(wù)流程進(jìn)行，保證產(chǎn)品研制和生產(chǎn)工作有序、有效、受控、可追溯，并保證數(shù)據(jù)的唯一性、一致性和安全性。

2.業(yè)務(wù)流程驅(qū)動(dòng)下的CPC/PDM平臺(tái)內(nèi)部管控。

工藝數(shù)字樣機(jī)在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（CPC/PDM）中的管控流程，審簽單與所維護(hù)的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，審簽單完成審簽流程后，所維護(hù)的結(jié)構(gòu)才能生效，以保證制造協(xié)調(diào)依據(jù)模型的準(zhǔn)確性。

3.工藝數(shù)字樣機(jī)的模型構(gòu)建過程管理。

采用信息技術(shù)方式強(qiáng)化建模整個(gè)過程的管理，使之更加規(guī)范化與科學(xué)化，有利于采用自動(dòng)化的方式進(jìn)行工藝數(shù)字樣機(jī)的建立，還可提升編輯速度，并將之上傳至產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)當(dāng)中，可實(shí)現(xiàn)建模效率的有效提升與建模質(zhì)量的強(qiáng)化。在建模技術(shù)的支持下，工藝數(shù)字樣機(jī)可以自行進(jìn)行建模相關(guān)信息的收集與存儲(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的有效利用。通過自主開發(fā)快速建模工具實(shí)現(xiàn)了制造協(xié)調(diào)依據(jù)模型GYXT-AA3000與設(shè)計(jì)模型DSAA3000的完全獨(dú)立，為后續(xù)管理及維護(hù)帶來(lái)極大的方便，同時(shí)保證了設(shè)計(jì)模型的可追溯性，最終建立了結(jié)構(gòu)框完整的工藝數(shù)字模型GY-AA3000。

結(jié)論：本文對(duì)基于模型定義的飛機(jī)制造工藝數(shù)字樣機(jī)體系的構(gòu)建理論及管理與控制方式進(jìn)行了探討，構(gòu)建出的飛機(jī)數(shù)字化工藝協(xié)調(diào)體系呈現(xiàn)出層次化、完整化的特點(diǎn)，在應(yīng)用實(shí)踐當(dāng)中，工藝數(shù)字樣機(jī)體系可以實(shí)現(xiàn)工藝協(xié)調(diào)依據(jù)的集中，提升管理效率，提升技術(shù)協(xié)同性效果，進(jìn)而使飛機(jī)裝配質(zhì)量得以有效提升，使飛機(jī)型號(hào)的研制周期得以大大縮短，實(shí)現(xiàn)了以三維模型為基礎(chǔ)的飛機(jī)工藝數(shù)字化制造模式的構(gòu)建。