基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化軍檢方法研究

■ 孫 磊 楊望東 劉小龍

引言

隨著國防科技工業(yè)技術(shù)水平的飛速發(fā)展，軍用電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能日趨復(fù)雜，這為新形勢下的裝備檢驗和驗收帶來了極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的裝備軍檢主要以產(chǎn)品實物質(zhì)量檢測為主，存在檢測工作效率低、數(shù)據(jù)獲取實時性差、裝備研制過程狀態(tài)難以追溯等諸多弊端[1]，已無法滿足現(xiàn)代武器裝備的軍檢要求。因此，在軍用電子設(shè)備技術(shù)性能日益復(fù)雜和質(zhì)量要求不斷提高的形勢下，數(shù)字化軍檢應(yīng)運而生，已經(jīng)成為軍檢驗收工作發(fā)展的必然趨勢。

所謂數(shù)字化軍檢，是指采用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，在裝備研制、生產(chǎn)過程中對裝備質(zhì)量形成過程及裝備（或產(chǎn)品）最終質(zhì)量進行數(shù)字化、智能化檢查控制的方法[2]。隨著現(xiàn)代武器裝備的數(shù)字化程度越來越高，我國對發(fā)展與設(shè)計、工藝、制造密切相關(guān)的數(shù)字化軍檢技術(shù)的需求也愈加迫切。

目前，軍用電子設(shè)備相關(guān)質(zhì)量監(jiān)督以及檢驗設(shè)備的數(shù)字化程度，還需要進一步研究與探索，從而提升設(shè)備的數(shù)字化檢測水平。基于模型定義（Model Based Definition，MBD）是一種采用集成的三維實體模型來完整地表達產(chǎn)品定義信息的數(shù)字化技術(shù)，基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化檢測作為新的檢測領(lǐng)域，極大地滿足了現(xiàn)代武器裝備的檢測要求。因此，本文開展了基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化軍檢方法研究。

1 MBD 技術(shù)

基于模型定義（MBD）技術(shù)采用一個集成的三維模型來準(zhǔn)確、有效、完整、規(guī)范地表達產(chǎn)品幾何與非幾何制造信息[3-4]。MBD 技術(shù)改變了傳統(tǒng)的以二維工程圖紙為主、三維實體模型為輔的設(shè)計制造方法，使三維模型成為設(shè)計制造過程中的唯一依據(jù)，能更加準(zhǔn)確、直觀地反映設(shè)計人員的設(shè)計意圖[5]；同時，MBD 環(huán)境下的數(shù)字樣機模型有助于實現(xiàn)設(shè)計、工藝、工裝、制造和檢驗等人員的協(xié)同工作，就產(chǎn)品設(shè)計、制造問題實現(xiàn)有效的溝通，為提高裝備設(shè)計質(zhì)量、縮短研制周期提供了可視化保障。

數(shù)字化設(shè)計制造的核心是產(chǎn)品三維數(shù)字樣機模型的構(gòu)建，而基于MBD 環(huán)境進行裝備數(shù)字化檢測是實現(xiàn)數(shù)字化軍檢的有效技術(shù)途徑?；贛BD 環(huán)境的數(shù)字化技術(shù)得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用之后，這種包含設(shè)備產(chǎn)品全部信息的三維MBD模型，已經(jīng)成為全三維數(shù)字化設(shè)計、制造與檢測的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。因此，將MBD 技術(shù)和數(shù)字化檢測有機結(jié)合起來，研究MBD環(huán)境下的裝備數(shù)字化軍檢驗收方法，具有極其重要的現(xiàn)實意義和工程應(yīng)用價值。

2 基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化軍檢方法

基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化軍檢方法流程框圖如圖1 所示。該方法是以產(chǎn)品MBD 模型中包含的全部信息為基準(zhǔn)，根據(jù)MBD 模型制定檢測工藝規(guī)劃文件并提取標(biāo)準(zhǔn)檢測參數(shù)；然后，依托于數(shù)字化測量設(shè)備和智能檢測技術(shù)獲取裝備實物的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，將其與MBD 模型中的質(zhì)檢參數(shù)進行比對，便可獲取裝備質(zhì)量檢測結(jié)果。此外，結(jié)合實時監(jiān)測和可視化技術(shù)，可以實現(xiàn)裝備軍檢的實時過程監(jiān)測，從而加強產(chǎn)品質(zhì)量的過程控制。

2.1 MBD 模型構(gòu)建及檢驗

在MBD 環(huán)境下構(gòu)建的裝備三維數(shù)字樣機模型，是實現(xiàn)軍檢過程數(shù)字化的基準(zhǔn)模型。數(shù)字樣機模型的構(gòu)建，離不開相應(yīng)軟件平臺的支撐，諸如設(shè)計階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）軟件、制造過程的企業(yè)資源計劃（ERP）軟件、三維工藝規(guī)劃（CAPP）軟件和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）軟件等等，同時也需要設(shè)計、工藝、制造乃至檢測人員的共同參與和努力。

MBD 模型的準(zhǔn)確性與有效性，是制約裝備數(shù)字化檢測質(zhì)量高低的關(guān)鍵。因而，首先需要根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求，對數(shù)字樣機的正確性進行審查和檢驗，確保其準(zhǔn)確有效，從而為實現(xiàn)軍檢數(shù)字化奠定基礎(chǔ)。

2.2 檢測工藝規(guī)劃制定

目前，產(chǎn)品的工藝規(guī)劃主要是由工藝人員依據(jù)二維工程圖紙進行編制，專業(yè)性較強且不便于檢測。而基于產(chǎn)品的三維MBD 模型，可以更為直觀地提取被檢測產(chǎn)品的PMI（產(chǎn)品制造信息）參數(shù)。通過規(guī)定待測裝備被檢測的特征和參數(shù)，自動導(dǎo)入產(chǎn)品的幾何尺寸、公差、基準(zhǔn)等信息，確定工藝檢測基準(zhǔn)和測量儀器，進而制定檢測工藝規(guī)劃文件，并將其上傳至MBD 環(huán)境下的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，作為下一步裝備實物質(zhì)量檢測的指導(dǎo)性文件。

2.3 裝備質(zhì)量在線檢測

裝備實物質(zhì)量的在線檢測，是一種數(shù)字化、智能化、自動化的檢測手段，這種檢測技術(shù)對檢測設(shè)備和被檢裝備的可數(shù)字化測試性有一定的要求。但在裝備的研制過程中，設(shè)計人員往往只關(guān)注設(shè)備的功能和性能指標(biāo)，并未留有足夠的數(shù)據(jù)接口從而導(dǎo)致裝備的可數(shù)字化測試性不高，這為實現(xiàn)裝備的數(shù)字化檢測造成了一定的困難，理應(yīng)引起設(shè)計人員足夠的重視；而目前市場上已經(jīng)存在一些專門的數(shù)字化測量設(shè)備，如三坐標(biāo)測量儀、數(shù)顯游標(biāo)卡尺等，則為數(shù)字化軍檢的實現(xiàn)提供了一定的便利。

在數(shù)字化軍檢系統(tǒng)的研制與開發(fā)時，可以對數(shù)字化檢測設(shè)備硬件接口進行編程，以快速獲取裝備實物的在線檢測數(shù)據(jù)，并配以專用的數(shù)據(jù)分析軟件，對采集到的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析[6]。然后，將其與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比對，形成裝備實物的質(zhì)量檢測結(jié)果。

2.4 軍檢過程實時監(jiān)測

傳統(tǒng)軍檢數(shù)據(jù)獲取實時性差，檢測信息需要通過人工層層上報才可獲得，這使得檢測人員難以在第一時間獲得準(zhǔn)確的檢測信息，且檢測結(jié)果人為干擾因素較大。通過搭建基于MBD 環(huán)境下的數(shù)字化軍檢系統(tǒng)，可以實現(xiàn)軍檢數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲和實時提取。此外，結(jié)合實時監(jiān)測和可視化技術(shù)，可以實現(xiàn)對裝備軍檢過程的實時監(jiān)測，實時實地從檢測數(shù)據(jù)庫中提取產(chǎn)品設(shè)計、工藝、制造、試驗等各個階段的監(jiān)控狀態(tài)和檢測數(shù)據(jù)，以可視化的方式直觀地呈現(xiàn)給軍代表，讓軍代表實時掌握產(chǎn)品的檢測信息，從而加強產(chǎn)品質(zhì)量的過程控制。

3 結(jié)束語

基于MBD 環(huán)境下的裝備數(shù)字化軍檢方法，能夠滿足現(xiàn)代軍用設(shè)備數(shù)字化、智能化和自動化的檢測要求。數(shù)字化軍檢的發(fā)展與實施，前期必須先行研究MBD 環(huán)境下的裝備數(shù)字化軍檢驗收流程和技術(shù)方法，通過對現(xiàn)有裝備軍檢規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和軍代表檢驗工作的實際需求進行調(diào)研、分析和梳理，制定出裝備數(shù)字化軍檢驗收的規(guī)范指南，為數(shù)字化軍檢的運用提供理論支撐和工程指導(dǎo)。

此外，完善的辦公自動化體系、成熟的數(shù)字化智能檢測技術(shù)和設(shè)備以及相應(yīng)的軟硬件設(shè)計和管理平臺等都是推行數(shù)字化軍檢的基礎(chǔ)條件，理應(yīng)同步發(fā)展和完善，才能為數(shù)字化軍檢的推廣和落地提供必要保障。