基于MBD的数字化设计基础资源库应用探索

    MBD技术是波音公司在研制新一代波音737NX飞机时提出的，项目实施过程中建立和实施了飞机构型定义与控制/制造资源管理系统(DCAC/MRM)，该系统结合MBD技术的应用进行了大量数字化工具的开发与数字化设计基础资源库建设，使数字化设计和应用技术达到了一个新的高度。纵观全球飞机研制，数字化技术已成为各大飞机公司提升企业研发效能，优化企业研制流程，提高企业创新能力的有效工具。

    

    我国航空业的数字化技术应用发展迅速，MBD技术的引入和工程实践也已开展多年，MBD技术在产品设计中已得到了初步的应用，但基于MBD的数字化设计制造一体化集成应用体系尚未完全形成，模型的几何信息及非几何信息的定义主要依赖设计人员手动进行，标准件、材料、技术注释等虽然建立了基本的数字化使用与管理系统，但各系统架构不一，不利于设计与管理效能的提升，各种信息的建立、更改、统计及管理不能满足型号整个产品生命周期构型管理的要求。全三维数字化设计时代的到来使如何建立标准件、材料、技术注释的唯一数据源，让设计员能充分借鉴以往型号经验，快速获得相关信息，根据模板建立MBD模型，提高建模规范性、一致性、准确性，利用信息技术开展标准化工作，提升工程化应用水平，提高标准化综合效益，已成为航空业深人实施MBD技术不断研究的课题。本文将从模板工具、材料库、技术注释库、标准件库的顶层管理架构及CATIA/VPM应用端使用两个方面进行探讨。

    

    基础资源库系统架构

    

    全数字化时代，数字化设计基础资源库作为飞机数字化设计的基础应用资源，已经成为航空各主机厂所保证数据源唯一性、正确性，实现快速设计的关键因素。企业基础资源库应结合数据管理平台、数字化设计软件及未来的数字化方向，统筹考虑，避免重复建设，利用标准化方法与技术，深入分析和挖掘各种数据信息和应用需求，构建统一的资源库管理系统。基础资源库系统架构功能模型如图1所示。该资源库主要包括MBD模板库、标准件库、材料库、技术注释库等，可随数字化设计的需要不断扩展。MBD模板是三维建模的基础，设计员在模板基础上建模不但提高建模的效率与规范性，而且便于标准件、材料、技术注释等数据信息无缝集成到MBD模型结构树下，建立真正意义上的数字化模型。数字化设计基础资源库系统包括两个子系统，CATIA/VPM客户端应用工具系统和基础资源库管理系统，CATIA/VPM客户端应用工具系统与基础资源库管理系统之间采用WebService组件技术，实现C/S架构之间的信息通信功能。数据层是根据标准建立的基于数据库格式的规范化的数据，管理人员在Web环境下对标准件、材料、技术注释等数据进行浏览与规范、统一、高效的管理。设计员通过CATIA/VPM与数据库接口完成对规范的数据快速调用，并将数据信息加载到MBD模型。

 

    1、CATIANPM客户端应用工具系统

    

    CATIA/VPM客户端应用工具系统基于CATIA CAA二次开发技术在CATIA VS/VPM上开发专用工具并与CATIA VSNPM平台集成在一起，设计员在三维设计环境能够及时查询所需要的标准件、材料、技术注释等信息，并根据需要自动加载到产品结构树或模型结构树下。基本功能如下：

    

    (1)数据申请功能：如果设计员所需要的基础数据如材料、技术注释不在型号选用目录范围内，设计员不需要进人资源库管理界面，直接在应用端口进行数据申请，经管理人员批准后即可进人选用目录供设计员调用，实现数字化在线申请、在线设计、管理平台自动记录，可供追溯。

    

    (2)数据查询功能：可根据材料类别、标准件类别、注释类别快速查找所需的材料、标准件、技术注释等，依据不同的信息检索库显示不同的搜索条件，并提供级联搜索和关键字搜索功能。

    

    (3)数据调用功能：设计员选定所需要的材料、技术注释、紧固件数据后，系统自动将数据加载到MBD模型结构树下相应的“材料注释”、“零件注释”或“紧固件”几何图形集下。

 

    (4)数据检查功能：设计过程中各种数据不断更新，在MBD模型进行电子审签前，提供数据的自动检查，保证模型中材料、标准件、技术注释的数据是最新的、正确的，并在选用目录范围内。

 

    2、基础资源库管理系统

    

    基础资源库管理系统基于WebJAVA语言开发，整个架构采用模块化设计，分为数据服务、数据管理、数据审核以及系统权限管理等功能模块，可根据用户业务需求进行数据结构的扩展。基础资源库管理功能如下：

    

    (1)数据管理模块：管理人员负责对基础资源库维护和数据进行分类管理，提供各种数据条目的增加、删除、查询、更改等功能，以及提供批量数据导人、导出及统计等功能。

    

    (2)数据审核模块：提供设计、审核、标审三级数据人库审签流程，标准化管理人员对设计人员提交的数据进行标审、编辑、查重，保证数据源的正确性、唯一性、规范性。
 

 

图1 数字化设计基础资源库功能模型

 

Fig.1 Function model of digital design resource library

 

    (3)用户及权限管理模块：对用户进行角色管理，按角色配置使用权限，设计和管理权限分离，提供角色、权限定义，如增加用户、删除用户、修改用户密码等功能。

    

    (4)型号管理模块：研制初期确定标准件、材料、技术注释选用范围，设计人员在选用范围内调用相关数据，标准化管理人员可根据设计员申请增加数据，便于对标准件及材料进行优化及管控，提高“三化”水平。

    

    (5)数据服务模块：提供WebService接口，为供应商数字化信息系统的数据查询及应用集成提供接口。