飞机数字化设计工程数据操持技术研讨

飞机数字化设计工程数据操持技术研讨

择要:飞机设计进程中的工程数据操持及其详细内容,已成为完成数字化飞机设计的关键。连合飞机设计工程数据操持体系的开拓,提出并形貌了由集成文挡、产品结会商变化控制构成

    择要:飞机设计进程中的工程数据操持及其详细内容,已成为完成数字化飞机设计的关键。连合飞机设计工程数据操持体系的开拓,提出并形貌了由集成文挡、产品结会商变化控制构成的飞机数字化产品模型,叙说了飞机设计工程数据操持体系的效果模型,重点讨论了体系中产品布局树的天生算法,末了提出了基于工程数据操持的数字化飞机并行设计进程模型。
 
概述
    飞机研制进程具有设计制造难度大、协作面广、设计变化频繁和操持困难的特点。临时以来,飞机研制中不停应用模线样板——规范样件的模拟量尺寸转达要领,从而形成飞机研制周期长、本钱高、质量标题多等范围,拦阻着飞机研制技术的生长。
 
    比年来,信息技术尤其是谋略机技术及其运用的矫捷生长,使传统的飞机研制发生了根天分革新,设计与制造末尾从模拟量的尺寸转达要领,向数字量转达要领变化,飞机的研制进程,实质上成了产品数字化定义、数据转达、拓延和加工处置惩罚的进程,而终极构成的飞机产品可以看作是数据的物质表现。波音777飞机的数字化“无纸”设计制造技术的告成运用,是这一庞大变化的里程碑。
 
    本文重要连合我国航空企业的特点,尤其是成都飞机设计研讨所飞机设计集成体系CADIS(Chengdu Aircraft Design Institute Integrated System)/IEDMS(Integrated Engineering Data Manage-ment Subsystem)的开拓,从飞机设计的角度,探求飞机设计中工程数据操持的内容、要领和技术,并提出了以后飞机设计工程信息操持的生长思绪。




 
1 飞机设计工程数据操持体系
1.1 飞机设计工程数据操持体系的作用
    统计数据标明,飞机零部件的本钱,从设计、工艺计划、工装设计、零件制造到装置的各阶段都在急剧地增长,此中设计阶段约占本钱的15%,但它对以后关键85%的经费起着决议性作用。因此,提高飞机设计阶段的质量,淘汰设计变化、错误和返工,是提高飞机研制质量、淘汰飞机研制周期和高涨本钱的底子操持方案。如今,随着CAD/CAE技术在飞机设计中的深化运用,提高飞机设计质量和水平的重点,曾经从专业角度的单位技术研讨,变化为创立以信息共享为底子的集成体系的研讨,此中工程数据操持是整个集成体系的中心和底子。
 
    飞机设计工程操持在飞机研制中重要有两方面的作用。一方面,它是飞机设计所包括的各专业信息共享和技术形状控制的紧张身手;另一方面,它还包袱着向制造阶段转达有效设计数据和反应制造阶段中设计变化需求的效果。
 
1.2 飞机设计阶段数字化产品模型的构成
    飞机设计阶段的数字化产品模型由产品布局模型、设计文档模型和变化控制模型三局部构成,此中,产品布局模型表现了产品及零部件之间的外延接洽,重要表现为产品零部件的特性属性及其之间的装置层次干系,它以工程物料清单(EBOM)的情势,经过目次单、明细表和种种零件统计清册向制造进程举行数据转达。
 
    EBOM表现设计阶段完成后,工程零部件的数据形貌及其在布局上的干系。EBOM中工程零件布局干系定义了产品布局树,此中的数据被用来作为飞机装置进程的数据源,在装置工艺设计中,EBOM是天生装置树和制造BOM的底子。
 
    由EBOM还可天生在消费计划、库存和推销计划等阶段中应用的种种BOM,但对付产品布局模型上的每一个详细结点(即每个零部件),则必需经过零部件的三维实体模型和相应的二维视图(由画图机输入,供后续关键的各局部应用的工程图纸),很多与产品直接有关的设计、阐发工程数据(如重量和应力阐发数据、飞机外形模型、产品布局树、飞机安排和装置进程模型),以及末了的种种设计文档等来举行详细形貌。设计文档是用以形貌飞机产品布局尺寸、原理、技术功用等设计时需要的技术文件,按用途和存储范例的差异,可分为技术文件、图样文件、技术范例、操持文件和变化文件(如表1)。
 
 
    在飞机设计进程中,产品布局信息和文档信息有着精细的外延接洽。产品布局模型从拓扑逻辑上形貌了零部件之间的布局干系,但其详细的多少外形信息、工程阐发信息等,则经过设计文档来举行形貌(产品布局信息和文档信息共同构成了对产品信息的完备形貌)。同时,经过变化控制进程来完成对飞机产品信息的发放和变化控制与记录。总之,数字化设计进程实质上便是在工程变化控制下产品布局书和相关文档信息不绝美满的进程。图1表现了飞机设计阶段数字化产品模型的构成及相互关系。
 
图1设计阶段飞机数字化产品模型的构成
 
1.3 飞机设计工程数据操持体系
1.3.1 CADIS/IEDMS体系构成和事故进程
    图2是飞机设计工程数据操持体系(CADIS/IEDMS)的效果模型,包括三个重要子体系:集成文档操持子体系IDMS、图样单位综合操持体系操持(SPL)子体系和试制试飞技术形状控制(AMCM)子体系。
 
图2 CADIS/IEDMS体系效果模型
 
    对应于飞机设计阶段数字化产品模型的构成,CADIS/IEDMS体系对飞机设计信息的操持表如今三个方面:
    ①产品文档信息,重要是零部件的多少模型文件、相关的设计阐发文件及设计变化文件;

    ②产品布局信息,包括目次单、明细表内容,以及由此孕育发生的产品布局树和EBOM;

    ③设计变化信息,以变化单的情势反响设计的迭代进程,控制飞机设计进程差异阶段的技术形状。这三局部信息亲密相关、不可支解,不然产品信息就不完备。它们的相关性经过产品零件号来完成。
 
    当设计职员完成细致设计,每个零组件的多少外形和尺寸准确无误后,把产品的多少定义模型文件和相关设计阐发文件存入到文档数据库,由IDMS举行操持和发放。同时,经过SPL,输入明细表、目次单内容,天消费品布局树和EBOM,存入图样单位综合操持体系数据库中。而它孕育发生的目次单、明细表、零件清册文档自身,又作为文档信息的一局部存储于IDMS数据库。
 
    IDMS记录了飞机从末尾设计到完成设计的全进程所天生的工程数据。制造进程离不开这些数据,它是飞机制造的一个紧张数据源。数据堆栈中关于产品的多少文件与SPL中的产品布局相对应,此中的图纸信息及其所定义的零部件的非多少信息也可以在SPL中反响出来;反过去,SPL又完成了对多少信息的控制,由于在产品数据发放时,多少文件是随SPL中种种表单的发放而发放的。
 
    经过图号可以在SPL中查到与零件相关的IDMS数据库中的文档信息和形状(预发放/发放、版本、文件名等)。CADI/IEDMS工程数据的发放和控制由专门业务操持职员仔细。为预备工程数据的发放,设计职员起首把产品数据预发放到IDMS数据库和SPL数据库中,业务操持职员依据AMCM中变化单的要求,查抄发放内容的完备性、发放授权、步伐是否与允许的要求契合等,然后置这些数据为发放形状,以便数据被设计和制造相关局部共享。
 
    在飞机试制和试飞阶段,经过AMCM子体系,按架次操持反应的标题单以及变化单的信息,完成对IDMS文档和SPL中BOM数据的版本变化。
 
1.3.2 CADIS/IEDMS效果
    IDMS子体系是对谋略机文档(多少模型文件/图纸/飞机外形数据文件/阐发文件等)举行同一操持和技术形状控制的体系。IDMS体系将文档发放到受掩护的文件电子堆栈中,同时将文档的技术形状控制信息记录在数据库中,提供文件的存取控制、审批发放、技术形状控制(版本/版次)及查询报告等多种操持效果。
 
    SPL子体系的操持东西是与图样配套的明细表、目次单、电路图明细表和谋略机附注页等,完成相关文档的输入/输入、技术形状操持、文档查询和种种清册的统计查询,并提供产品布局的天生、维护和欣赏。
 
    SPL数据库的天生进程和飞机细致设计的进程一样,是一个自底向上的进程。它起首举行零件的设计,然落伍行上一级部件、组件或装置件的设计,末了完成整架飞机的设计。按模块化操持的头脑,SPL中飞机产品布局分为四级,即零件、模块、次级组件/装置件和主零件/装置件,区分对应于明细表、三级目次单、二级目次单和一级目次单。SPL数据库的天生算法如下:

    (1)天生种种零部件的明细表,明细表可以手工输入,也可以从相应零部件模型文件中提取。

    (2)列出以后机型中文件编号餍足模块编号规范的全部明细表。

    (3)扫描每张明细表的明细内容,将切合条件的图样记录写入三级目次单,条件规则为借用图(属性为“JY”)直接进入三级目次单,无A4数或A4数为零的记录不进入三级目次单,在目次单中已有的记录不进入目次单。

    (4)按部件号升序对明细表重新排序,各明细表中提取的记录紧接在明细表编号反面,并坚持原明细表中的次第。

    (5)在以后机型中,将餍足次级组件/装置件编号规范的三级目次单号,写入二级目次单,并按部件号升序排序。

    (6)将全部以后机型的二级目次单,写入一级目次单,并按部件号升序排序。
 
    从SPL天生EBOM,重要是指从SPL发放的目次单和明细表记录中提取产品布局树的进程,其进程是自顶向下的,算法如下:
    (1)从发放库中的一级目次单找出切合给定有效性和机型的主零件,以及所对应的二级目次单,并依据图号失掉IDMS数据库中对应模型和图纸文件的文件名、版本等信息。以一级目次单对应的主零件部件号为根节点,以此中二级目次单对应的部件号构成产品布局的第二级节点。

    (2)依据二级目次单,找出对付上述主零件相应的次级装置件的三级目次单,并依据图号失掉IDMS数据库中对应模型和图纸文件的文件名、版本等信息。以二级目次单部件号为根节点,以此中三级目次单部件号构成产品布局的第三级节点。

    (3)依据三级目次单中的内容,找到此中的明细表和零件/规范件零件号,对付明细表,则以其对应的部件号为根节点,以此中的零件号为叶节点。重复此步伐,直到在明细表内找到全部零件为止。

    (4)重复步伐(2),直到把全部的工程零件树衔接成一整棵产品布局树,树的节点便是处在差异层次上的工程零部件,处在树根的是主零件,树的叶节点为零件、外部件和借用件。多么,产品布局树连同树节点的形貌数据、解释数据以及制造相关数据等,就构成了EBOM。
 
    AMCM的操持东西是与图文变化控制相关的变化单、暂时变化单和技术单等表单。完成表单的录入、校正、入库、条件查询及协助归零。这里要说明的是变化单的重要作用,它是飞机研制中技术形状控制的重要身手:

    (1)用于允许发图。全部零部件完毕设计进入发放形状,都经过变化单来完成———尽管在第一次发放时并没有举行真正的变化。经过变化单举行发图,是数据转达技术形状控制的有效身手。

    (2)用于允许取消图(文)、暂时变化单和技术单。在飞机研制进程中,当发明标题时,设计职员必需经过发放变化单来允许取消图(文),以及图(文)上所附的暂时变化单、技术单。

    (3)用于允许修正图(文)和换版。在飞机定型阶段,对付来自设计的标题,设计职员在查明标题后,要是必要修正图纸(技术文件),必需发放变化单允许修正,并在IDMS中自动对修正的文档换版。




 
2 飞机设计工程数据操持体系的开拓
    成都飞机设计研讨所的飞机设计工程信息操持体系CADIS/IEDMS用户界面大约易用,切合设计职员的设计思绪,在外贸机FC-1型飞机的研制中失掉了实践的运用,并和数字化建模技术的运用相连合,完成了飞机研制的信息共享和数据转达,探求了以数据共享、进程重组为底子的并行工程实行要领(如图3),在某模范部件的研制中取得了收缩研制周期23个月、淘汰设计变化75%以上的庞大效益,对包管研制总进度要求具有十分紧张的意义。
 
图3 基于工程数据操持的心机并行设计进程
 
    成都飞机设计研讨所是大型飞机主机设计所,涵盖了飞机设计的全部专业和进程,在数字化设计中,研讨和实际工程数据操持技术,对我国飞机研制企业,致使其他行业的制造企业的数字化设计/制造/操持都具有一定的鉴戒意义。




 
3 以后飞机设计工程信息操持的生长思绪
    随着产品数据操持技术的引入,飞机设计必将从工程数据操持向全生命周期产品信息操持方向生长。从前面的先容可以看到,CADIS/IDMS体系曾经具有了第一代PDM体系的基本形状,IDMS子体系完成了文档操持的效果,SPL完成了产品布局操持的效果,而AMCM完成了开真个变化控制效果。
 
    但与先辈的商品化PDM软件相比,其效果还很弱,重要表如今对产品信息的操持仅限于设计阶段,固然有文档的审批、发放效果,但进程操持的效果依旧很弱。下一步的事故是,采取联邦体系布局的商品化的协同产品商务平台(CPC),将现有CADIS/IEDMS体系数据库作为异构数据源,充沛应用Wind-chill的信息/进程操持效果和集成东西,完成异构环境下支持并行工程的信息集成和协同设计。




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