基于MBD的多平臺三維工藝設(shè)計(jì)管理方案研究

鄭植元 王望

摘要：本方案描述了三維工藝詳細(xì)設(shè)計(jì)管理內(nèi)容。研究內(nèi)容主要包括MBOM管理、裝配工藝計(jì)劃管理、工藝指令管理。

關(guān)鍵詞：三維工藝設(shè)計(jì);MBOM;裝配工藝計(jì)劃;工藝指令

中圖分類號：TP391.7? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1007-9416（2020）10-0000-00

0 引言

隨著信息化、智能化水平的不斷發(fā)展與提高，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)方法已不能滿足現(xiàn)代全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)的發(fā)展需求，并逐漸被三維工藝設(shè)計(jì)方式所取代[1-3]。波音公司在787飛機(jī)生產(chǎn)時，采用了基于MBD的三維工藝設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)和各供應(yīng)商之間的協(xié)同研制，徹底改變了飛機(jī)的研發(fā)模式[4-5]，為航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新的方向。

基于MBD 的三維工藝設(shè)計(jì)是以產(chǎn)品三維模型為工藝設(shè)計(jì)、制造的唯一依據(jù)，建立裝配結(jié)構(gòu)樹，并將設(shè)備、工裝、工具及三維數(shù)模與之相關(guān)聯(lián)，規(guī)劃工藝路線，在此基礎(chǔ)上，利用設(shè)計(jì)三維模型信息進(jìn)行部組件三維裝配工藝設(shè)計(jì)[6]，提高工藝工作的效率。

結(jié)合飛機(jī)業(yè)務(wù)特點(diǎn)，依托數(shù)字化研制并行協(xié)同平臺及規(guī)范體系，構(gòu)建詳細(xì)工藝設(shè)計(jì)支撐環(huán)境。

本文通過DCE2.0平臺對基于CA的MBOM構(gòu)型、基于工藝計(jì)劃的裝配和零件工藝、各類工藝單據(jù)、工藝資源、一體化工程更改等進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)MBOM有效性和各類工藝計(jì)劃的管理，確保制造構(gòu)型狀態(tài)準(zhǔn)確和有效。

1三維工藝設(shè)計(jì)管理方案

飛機(jī)研制并行協(xié)同平臺由兩部分組成，即DCE2.0平臺和Delmia平臺。其中DCE2.0平臺用于支撐MBOM構(gòu)型管理業(yè)務(wù)，Delmia平臺用于支撐MBOM規(guī)劃、方針和部分專業(yè)三維工藝設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，工藝詳細(xì)設(shè)計(jì)及管理業(yè)務(wù)過程如圖1所示。

根據(jù)工藝詳細(xì)設(shè)計(jì)管理業(yè)務(wù)目標(biāo)，本期工藝詳細(xì)設(shè)計(jì)管理業(yè)務(wù)主要規(guī)劃為六大業(yè)務(wù)過程，概述如下：

（1）零件工藝管理：零件工藝計(jì)劃的編制、修改、審簽和更改管理。

（2）裝配工藝管理：裝配工藝計(jì)劃的編制、修改、零組件的分配、審簽和更改管理。

（3）檢驗(yàn)計(jì)劃管理：檢驗(yàn)計(jì)劃的編制、修改、審簽和更改管理。

（4）工藝資源管理：工藝資源的分類、工藝資源的集成和導(dǎo)入、工裝類工藝資源管理。

（5）其它指令管理：零組件交付規(guī)范、毛料交接狀態(tài)表、制造協(xié)調(diào)單的編制、修改和審簽。

（6）一體化更改管理：設(shè)計(jì)更改向MBOM、工藝計(jì)劃的傳遞。

2三維工藝設(shè)計(jì)管理業(yè)務(wù)過程

2.1 MBOM及工藝計(jì)劃信息模型

MBOM信息模型如圖2所示。

裝配模塊（CA）與物理的工位相對應(yīng)，每個工位完成一個產(chǎn)品的裝配模塊。裝配規(guī)劃樹就是通過父子關(guān)系將裝配模塊組織起來的，體現(xiàn)了交付關(guān)系和裝配序列。

裝配規(guī)劃樹構(gòu)建完成后，需要將設(shè)計(jì)模塊分配到相關(guān)工位下。然后在基于CA編制裝配工藝計(jì)劃（對應(yīng)AOList），裝配工藝計(jì)劃用來組織裝配工序（AO），AO由裝配工步組成。分配到工位下的零組件按照裝配要求分別分配到相關(guān)的裝配工序、工步中。

對于零件工藝計(jì)劃，需要基于相關(guān)零件發(fā)起編制，然后提交審簽流程。

零組件交付規(guī)范、毛料交接狀態(tài)表、制造協(xié)調(diào)單是以結(jié)構(gòu)化文檔的形式進(jìn)行管理的，可基于相關(guān)零組件發(fā)起編制。

2.2裝配工藝管理業(yè)務(wù)過程

（1）裝配工藝管理概述。

裝配工藝的管理過程如圖3所示。

裝配工藝計(jì)劃是組織裝配工藝的主要載體，裝配工序和裝配工步都是在其下進(jìn)行組織的。裝配工藝計(jì)劃管理主要包括裝配工序工步的規(guī)劃、工序要求的編寫、零組件的分配、工藝簡圖和裝配動畫的制作、工藝資源的分配、裝配工藝規(guī)程的發(fā)布和信息匯總。

（2）裝配工序工步的規(guī)劃。裝配工序和工步的規(guī)劃可以利用CreoView，以可以利用Delmia現(xiàn)行進(jìn)行仿真，最終的結(jié)果體現(xiàn)在工藝計(jì)劃結(jié)構(gòu)上。

裝配工藝人員在MBOM中查詢到CA，基于CA新建裝配工藝計(jì)劃（AOL），指定工藝計(jì)劃名稱、編號、類別和視圖等屬性。

裝配工藝計(jì)劃創(chuàng)建完成后，和相關(guān)的CA自動建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，以便在裝配工序和工步規(guī)劃后，基于CA下CI的DM進(jìn)行配套零件的分配。

裝配工藝計(jì)劃的結(jié)構(gòu)規(guī)劃中，裝配工藝計(jì)劃下只能插入裝配工序; 裝配工序下才能插入裝配工步;插入新工序或工步，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽編號的自動調(diào)整。

（3）零組件的分配。裝配工藝計(jì)劃（AOL）創(chuàng)建完成后，關(guān)聯(lián)相關(guān)的DM，以便在裝配工序和工步規(guī)劃后基于DM進(jìn)行配套零件的分配。

打開DM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)備分配零部件到相關(guān)的裝配工步中。

在零部件分配過程中，分配方法如下：

1）基于可視化模型分配時，可以選擇某一個零件或者向上追溯其父件;

2）支持基于零件實(shí)例的分配;

3）分配過程中，可顯示DM的分配狀況，僅顯示未分配的零部件的可視化;

4）支持零部件的退還，或者在不同裝配工步中的重新分配。

（4）工藝簡圖和裝配動畫的制作。對于三維工藝簡圖，基于分配的零部件和加載的工裝資源制作裝配工步的三維工藝簡圖。主要步驟包括：

1）基于工序或工步創(chuàng)建默認(rèn)表示法，并在CreoView中打開。

2）在CreoView中加載之前工序所有零部件可視化模型。

3）工藝人員選擇與本道裝配工步相關(guān)的可視化模型，將裝配要求添加到可視化模型中并保存為注釋集，方便現(xiàn)場工人參考。

利用CreoView對模型進(jìn)行坐標(biāo)變換，體現(xiàn)裝配關(guān)系;還可利用CreoView制作裝配動畫，模擬裝配過程。

4）在進(jìn)行裝配時，如果需要工裝輔助，則需要將工裝類的工藝資源分配到相關(guān)工步中，然后在CreoView中加載。

（5）裝配工藝的審簽。裝配工藝是以AO為單位的，其審簽環(huán)節(jié)包括校對、審核、質(zhì)審、用戶代表、審查和批準(zhǔn)，任何一個環(huán)節(jié)駁回后返回工藝人員重新進(jìn)行修改，修改完成后，重新走流程。

審簽過程中，業(yè)務(wù)人員可以瀏覽結(jié)構(gòu)化的裝配工藝計(jì)劃，也可以瀏覽網(wǎng)頁版的裝配工藝計(jì)劃，查看工步描述、配套零組件和工藝資源和裝配工藝簡圖。

審簽完成后，裝配工序達(dá)到已審閱狀態(tài)，系統(tǒng)記錄其電子簽名信息。

裝配工藝審簽通過后，可以以裝配工序?yàn)閱挝粚⒀b配工序、裝配工步、分配的部件、分配的工藝資源都添加到基線里，方便未來進(jìn)行狀態(tài)追溯。

所有裝配工序?qū)徍炌ㄟ^后，裝配工藝計(jì)劃（AOList）就可以提交審簽了，經(jīng)過簡單審簽也達(dá)到發(fā)布狀態(tài)。AOL發(fā)布到ERP/MES系統(tǒng)，并開始現(xiàn)場執(zhí)行。

2.3一體化管理

設(shè)計(jì)發(fā)生更改后，除了更改貫徹流程的提醒機(jī)制以外，還可從系統(tǒng)角度通知更改關(guān)聯(lián)的下游各個環(huán)節(jié)貫徹相關(guān)的更改。

EBOM中的零部件發(fā)生更改時，可能升版，也可能換號; 如果EBOM發(fā)生換版更改，裝配工藝人員可基于制造關(guān)聯(lián)部件結(jié)構(gòu)瀏覽器查看過期的零件，并對MBOM進(jìn)行相應(yīng)的更新。

對于裝配工藝計(jì)劃，如果分配的零件發(fā)生換版更改后，則可以通過顯示過期的零部件功能直接進(jìn)行高亮顯示。

3結(jié)語

根據(jù)以上業(yè)務(wù)過程，可總結(jié)工藝詳細(xì)設(shè)計(jì)方案的幾個主要特點(diǎn)：

基于MBD：基于設(shè)計(jì)和工裝的MBD模型信息，實(shí)現(xiàn)了三維工藝簡圖的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì);

面向配置：構(gòu)建基于統(tǒng)一配置的EBOM/MBOM管理體系，將構(gòu)型狀態(tài)配置和設(shè)計(jì)研發(fā)過? ?程、工藝設(shè)計(jì)過程分離，有力支持產(chǎn)品系列化下的技術(shù)狀態(tài)管理;

多級數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)：將工藝規(guī)劃和工藝設(shè)計(jì)兩個業(yè)務(wù)過程有機(jī)結(jié)合起來，建立自頂向下和自底向上工作方法相結(jié)合的多級數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)模式;

結(jié)構(gòu)化：工藝計(jì)劃通過工序、工步結(jié)構(gòu)樹表達(dá)，并將分配的部件、關(guān)聯(lián)的文檔、分配的工藝資源等對象用結(jié)構(gòu)化的方式表達(dá)，管理顆粒度更加細(xì)化。

一體化：實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、工藝、制造的一體化更改管理，設(shè)計(jì)發(fā)生更改后能夠有效傳遞到MBOM、工藝計(jì)劃中，快速定位下游更改內(nèi)容。

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收稿日期：2020-07-28

作者簡介：鄭植元（1980—），男，四川達(dá)州人，碩士研究生，高級工程師，研究方向：飛機(jī)裝配。

The Research on Management Scheme of Multi-platform 3D Process Based on MBD

ZHENG Zhi-yuan， WANG Wang

（AVIC AIRCRAFT Co.，Ltd ， Xi`an Shanxi? 710089）

Abstract：In this paper， the content of 3D process detailed design management were described， and the research contents mainly include MBOM Management， assembly process planning management and assembly order management.

Keywords： 3D process design;MBOM;assembly process planning;assembly order