三维装配工艺设计系统与PDM、ERP系统的集成应用

4 三维装配工艺设计系统

    在实现基于MBD的工艺规划与仿真过程中，需要借助制造仿真、分析、辅助设计工具以及数据共享管理工具，现航空制造企业多使用达索的DELMIA软件。DELMIA软件仿真性能优异，在虚拟样机设计及虚拟制造交互仿真、三维自动化设备应用仿真及离线编程、虚拟工厂等方面处于世界领先地位。使用三维装配工艺设计系统的重点就是通过上游CAD系统的设计数据结合装配现场的资源，通过3D图形仿真引擎对整个装配过程进行仿真和分析，得到可达性、可操作性、可装配性以及最佳性能等方面的最优化数据。企业需要在DELMIA软件的基础上进行定制开发，系统功能开发主要包括工艺规划、装配仿真、三维工艺信息标注、三维工艺指令编制、装配工艺知识库等。

    4.1 工艺规划

    (1)工艺数据管理框架定制

    根据企业工艺设计状况对DELMIA软件DPE中默认的工艺数据管理框架进行重新定义，建立具有充分适应企业实际生产要求与工艺设计习惯的层次关系树，以满足专业装配工程技术人员对装配工艺设计的功能要求。

    (2)PBOM构建和管理

    在工艺视图中，建立PBOM结构树，确定零件、部组件、成品件等工艺分工路线，划分建立工艺组件，并对其进行管理。

    (3)顶层MBOM构建和管理

    在工艺视图中，划分装配单元，确定装配顺序，建立顶层MBOM结构树，并对其进行管理。

    4.2 装配仿真

    (1)装配工艺规划和设计完成后，能够在三维环境下，实现对装配干涉检查、装配工具可达性、人机交互的安全性进行验证。

    (2)在装配仿真过程中，能够根据人的观察习惯，通过程序的自动处理，对当前装配过程的观察角度进行调整。

    4.3 三维工艺信息标注

    (1)支持描述装配工艺信息的标注，包含：定位方式及尺寸、定位基准、公差、夹紧方式、工艺孔（装配孔、定位孔、销钉孔、工具孔及导孔）、连接定义（标准件连接层次、数量及牌号，螺栓安装方向、夹层）、涂胶区域等的标注。

    (2)能够根据装配过程，对装配标注进行相应的显示和隐藏控制。

    4.4 指令编制

    实现三维装配指令的生成、发布、组织与管理，在三维装配工艺设计系统中，利用文字、仿真动画、轻量化模型、图片等多种数据格式进行装配指令的编制。

    4.5 工艺数据有效性管理

    三维装配工艺设计系统中的BOM和AO等数据按状态（版次和批架次）进行控制管理，其状态定义应保证与企业PDM系统一致。

    4.6 装配工艺知识库

    建立装配工艺知识库，便于装配工艺知识的重用、操作经验的累积，缩短装配工艺设计周期，提高装配工艺设计的准确性及规范性。采用语义驱动的方式搜索知识库中对应的知识，实现装配知识的分类管理、审批、知识统计、用户管理及提取重用。装配知识库包括装配工艺知识类和制造资源知识类两大类。

    装配工艺知识类面向特定产品，主要包括：框类，壁板组件类、地板组件类、管路类、段件类等组件类别。具体要求如下：

    (a)在装配工艺知识库中建立组件装配工艺节点，节点下包含框类，壁板组件类、地板组件类、管路类、段件类等典型部件；

    (b)每个组件装配工艺节点下包含装配指令级、装配工序级和装配工步级三个节点；

    (c)实现装配指令级、装配工序级和装配工步级三个节点之间数据的逻辑关联；

    (d)实现面向特定产品的装配工艺知识类中的具体操作与通用操作类知识之间数据的逻辑关联。

    制造资源类知识，包括：装配工装、工具、人体模型等。具体要求如下：

    (a)能够保存装配工装、工具、人体模型的三维模型、属性参数等；

    (b)在装配工装类下建立制造工艺装备（型架、托架、吊装等）和辅助工艺装备（工作梯、零件架等）。

    (c)根据飞机装配生产实际需要，建立人体姿态资源。

    基于达索DELMIA软件构建的三维装配工艺设计系统（以下简称DELMIA系统）与原有二维装配工艺设计系统相比有许多优势，实现了许多技术上的跨越。一是通过三维装配仿真进行装配工艺规划，避免许多实际装配才能发现的干涉问题；二是通过利用轻量化三维模型编制的三维装配工艺指令在动态描述装配过程时直观、清晰明了；三是三维AO编制中的配套表采用直接在BOM结构上进行拖拽的方式实现零部件的关联和分配，避免了二维中由于工艺员手工填写大量工艺信息、配套表、材料清单等带来的人为差错，编制效率高；四是三维装配工艺直接利用产品设计模型进行标准件的分配和管理，实现了标准件的精确管理，解决了二维工艺标准件难以管理的难题。