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产品数字化设计中的标准化工作
2007-10-27 15:22:41  作者:  来源:CAD世界网

1、引言

从“十五”规划发展战略中提出“以信息化带动工业化,促进我国经济结构调整和国民经济跨越式发展”到现在,信息化作为社会进步的发展趋势已成为不可阻挡的潮流,而标准化工作又是信息化发展的重要基础,如同任何高新技术的发展和产业化一样,标准化工作始终成为信息化建设中不可缺少的重要内容。

标准化是国防科学技术应用基础平台的组成部分,是促进国防科技工业发展的技术基础,是提高国防科技工业基础能力的重要手段,是实现国防科技工业跨越式发展的技术保障。

标准化又是型号工程科学化管理和优化设计的主要手段,是确保型号研制生产获得最佳秩序、取得经济效益的有效途径。在产品数字化设计中,包括了一些过程和基础技术,如三维数字化定义,数字化预装配,设计、制造的并行工程,单一产品数据源和数据共享,全面的产品数据管理等,这些过程的实现都离不开标准化工作。数字化设计与制造对于标准化工作面临一个全新的课题,并意味着原有的一套标准化管理模式越来越难以满足产品数字化设计与制造的需求,标准化工作者必须在管理和应用方式、观念上进行转变,以适应产品数字化设计与制造的发展需要。为此,我们结合企业新产品研制,在实施产品数据管理中(基于IMAN软件系统),认真做好产品设计与制造的数字化调查工作,在认真分析和研究工作的基础上,根据企业自身特点,从一体化基础标准、一体化环境要求、数字化设计与制造标准、数据管理标准、标准数据库等方面人手,逐步建立起了符合企业自身发展需求的产品数字一体化标准体系。

2、标准化工作的作用

按照GB/3T935.1一1996“标准化”的定义:“为在一定范围内获得最佳秩序,对实际或潜在的间题制定共同和重复使用的规则的活动”。按照“标准化”的定义,在产品数字化设计中搞好企业标准化工作尤为重要。

2.1标准化工作是实现产品数字化设计的基础

产品数据管理在实现企业的信息集成,提高企业的管理水平及产品研发效益方面起着重要作用,而要实现产品数字化设计必须实施产品数据管理。实施产品数据管理,并不是软件买回来,计算机配齐,网络建成,并按要求把数据敲进去,把东西打出来就能提高效益,降低成本,而是作为一种先进的工具,它的应用有其必备的基础条件。企业应明确自己的战略目标,在管理上应如何设置?需要什么样的信息系统?为它的实施应具备或创造什么条件?只有这样各部门的工作才能划分明确,责、权、任务更加具体。明确各自应做什么、如何做、怎样做、如何评价,把这些以标准流程的形式固定下来,要完成这些就必须借助标准化工作。

2.2标准化工作是实现产品数字化设计的技术保证

说它是技术保证是因为对企业而言,其信息的主体是产品信息。要实现产品信息流动、共享,且过程得以有效识别和约定,文件版本受控的可视化,以达到信息的高度集成,它的首要任务就是统一交流语言,以防止概念模糊和误解,确保各方人员理解一致。这同样要借助于标准化工作来规范各种信息、制定统一的代码体系、规范数据库、定制电子标准格式、规范零部件名称术语、统一计量单位、规范通用件、标准件功能等等。

2.3标准化工作是企业开展并行工程的首要任务

在产品数字化设计、制造中采用并行工程,打破了原有的串行研制过程的习惯,许多设计工作同时展开,许多工作又同时完成。为了实现设计、工艺、工装在飞机研制中的并行工程,企业必须首先开展好标准化工作,这样不仅可以消除设计、工艺、工装之间的矛盾,避免重复,简化工作,而且可以缩短产品研制周期。

3、产品数字化设计中的标准化工作

在公司实施产品数据管理(基于IMAN软件系统)时期,标准化人员从标准化的角度提出了使流程的建造既符合企业标准管理模式,又可实现业务流程的重组,避免了项目实施后因标准化基础太薄弱而导致信息不规范等问题,并充分考虑了标准化的“三化”要求,建立标准件、借用件、元器件、通用件、材辅料等标准化“基因”库,为IMAN系统提供了基础数据,初步形成了为企业信息化提供具有高度集成功能的全方位的标准化体系。使企业标准化的主要工作任务由“设计服务”转变为“企业管理重组和产品结构重组”。

3.1数字化产品定义中的标准化

数字化产品定义包含了设计、工艺、工装、装配所需的完整信息,产品寿命周期中的每个阶段都可以从定义的模型中提取所需要的信息进行协同工作。为了实现设计、工艺、工装在飞机研制中的并行工程,标准化部门专门发出了有关数字化设计与制造标准化要求,以指导企业开展数字化设计工作:

(1)产品数据采用IMAN系统进行管理;
(2)规定在数字化设计制造过程中使用的各种软件;
(3)全机结构件三维数字化设计,并创建数字化样机,进行数字化预装配,数模直接在制造中利用,实现数据共享;
(4)并行工程中工艺、标准化、质量部门应提前介人,及时将意见反馈设计,以便及时改进设计;
(5)三维模型的建立、二维图样的绘制、产品数据的命名等标准化要求。

3.2产品设计中的标准化

随着多维CAD(三维和二维)技术的不断发展,三维数字化设计越来越多地应用到产品设计中。而原先我们企业制定的一些设计标准主要是基于二维CAD软件绘图的,基于三维CAD软件的设计标准和三维转二维的有关标准还是个空白。为了实现飞机数字化并行工程,缩短研制周期,提高产品质量,我们组织了由设计、工艺、计算机、标准化等部门人员参加的编制组,在参考有关航标的基础上,结合企业经验和产品特点,编制了以下基于UC软件的系列制图标准和规范:

a)飞机外形数模建立要求;
b)飞机外形数模的评审;
c)三维建模通用要求;
d)UG二维制图规定;
e)三维产品几何模型设计要求;
f)三维转二维图样的文字、尺寸与公差标注规则;
g)典型零件三维转二维图样绘制规定;
h)UG三维模型转二维图样的要求;
i)UG产品模型简化表示规定;
j)设计基准的命名规定;
k)计算机制图规定。

这些标准、规范的编制与实施,不仅规范了设计,同时保证了并行工程的顺利进行。

3.3数字化预装配的标准化

数字化预装配是利用CAD三维实体模型,模拟零件、装配件实际装配过程,以验证和完善零件、装配件的设计、装配工艺和维修性。因此,在进行数字化预装配中,我们对装配建模及预装配提出了标准化要求:

(1)与理论外形有无约束、与其他零件间的装配关系符不符合UG装配配合等方面确定装配建模方式;

(2)三维模型设计完成后,必须参与组件、部件级装配,进行预定功能和装配关系分析;

(3)三维模型设计完成后,结构、系统、电气等设计部门之间应进行零部件之间的协调和干涉性检查,特别是飞机管路的铺设对结构是否产生干涉等;

(4)设计与工艺之间应进行零部件的安装性分析、装配路径优化分析、可拆装性分析及工艺评价。

3.4产品数据管理的标准化

产品数据管理的任务是管理、存取和控制与产品相关的所有数据,它基于面向目标的数据库,并对产品开发过程实施管理。标准化工作正是围绕产品数据的管理开展的。

3.4.1审批发放流程的标准化

通过IMAN系统的应用,规范管理整个设计协同环境,一方面进行设计资源的共享、设计任务的分配和基于WAVE的自顶向下和基于装配的自底向上设计,并且对整个设计过程进行实时监控;另一方面通过图样、文件审批发放流程,完成设计图样、文件的审批、发放和自动归档,保证了电子文档与纸质文档的一致。按照传统的审批发放方式,设计人员需持纸质的图样、文件按签署程序逐级进行审批,在审批过程中,对审批人员提出的问题,设计人员都是采用刮改方式进行更改,计算机中的电子文档往往忘记更改,这样无法保证纸质文档与电子文档的一致性。在IMAN系统中,根据企业标准规定的各类图样、文件的审批流程进行归纳,目前已订制了三维模型的预发放审批流程和二维图样、文件正式发放审批流程等14种流程模板,供设计人员在进行电子图样和文件的审批时选用。

3.4.2产品结构数据更改、版次管理的标准化

在产品数据管理系统中,产品对象数据不仅会包括描述产品的特征信息,如关重件特性、制造特征和材质等,还包括与产品对象相关的大数据量的文件数据,如三维模型文件、二维图样文件以及技术文件等。对产品结构中的文件数据如何更改、如何记录,文件数据的更改变化如何反映到产品结构中零组件的变化是实施IMAN系统后提出的一个新问题。为了即满足IMAN系统管理,又符合目前公司生产实际,我们编发了三维数模、二维图样及文件更改、发送、签署和版次管理规定,定义了IMAN系统中零组件发生更改和临时更改时版本的标识变化方法,以及零组件所属相关数据文件的版本标识变化方法。同时明确了作为制造依据的二维图样、明细表、目录单等BOM表及技术文件发生更改和临时更改时的版次变化方法。通过版次管理,反映了产品结构数据在逐渐完善过程中的不同状态,有效记录产品结构数据的更改情况。

3.5设计图样、文件编号的标准化

为了满足IMAN系统管理,结合飞机的研制工作,在飞机图样、文件编号方法上积极采用美国先进标准,在飞机部件(系统)代号上积极采用国军标,并结合企业生产实际,编制了飞机设计图样、文件的编号规定。这套新的编号管理模式,跳出了传统的管理模式,利用产品数据管理的优势,根据零组件所定义的不同状态号,在系统中就能快速查询出整架飞机有多少零件、组件、焊接件、铸件、锻件等信息,根据文件编号规则同样能迅速查询出哪年发出了多少更改单、临时更改单、技术单等更改信息,从中掌握设计质量情况。

3.6基础数据库的建立

通过IMAN系统建立洪都集团知识库,把系统的使用手册、产品设计的标准和要求、三维标准件库(总数已达5141种)、成件库(总数已达546种)、材料库(总数已达5543种)、型材库(总数已达785种)等资料放在系统中,IMAN系统所有用户都可方便地在系统中查看、学习有关标准文件,设计人员在选择标准件、成件、材料、型材时可直接到库中查看其属性表,了解其性能,无需再花费大量时间翻阅有关资料。另外,所有标准件、型材都附有三维图形文件,设计员可直接调用库中的图形,大大缩短了设计时间。

3.7种子文件和二维图样、设计文件电子模板的定制

3.7.1基于UG软件的种子文件(SeedPart)的定制

基于UG软件的种子文件(SePdart)的定制是零组件三维模型建立的基础。种子文件的定制包含以下内容:

—引用集定义
—线型的定义
—层分类
—颜色定义
—标准表达式
—装载选项

3.7.2二维图样电子模板的定制

按照GB/1T4689一1993《技术制图图纸幅面和格式》要求,结合飞机设计幅面要求,我们定制了系列AutoCAD图样模板放人IMAN系统中,并规定所有图样的绘制必须在系统中调用标准模板。这不仅规范了设计制图,而且也满足了图样签署过程实现电子化。

3.7.3设计文件电子模板的定制

按照有关标准文件规定,对设计人员所需发出的文件(03余种)定制成电子模版放人IMAN系统中供设计人员调用。模板中定制了有关章、条的字体、行距、字符间距等信息。

3.8标准化的其他工作

为了给企业设计部门工作人员查找标准资料提供方便,公司局域网建立了标准化工作站,在标准化网页上开辟了:“标准全文数据库”(目前“标准全文数据库”有军标、航标、企业标准,其他标准全文数据库正在建立中)、“标准信息公告”、“标准化技术文件”、“技术服务”、“标准信息动态”和“标准化问题反馈信息”等栏目,初步建立了标准化信息系统,开展了标准化服务和工作平台的网络化建设,目的都是为了加快数字化设计和制造的标准化工作进程,大力推进产品数字化设计与制造一体化标准体系建设工作的开展,共同研讨标准化工作的发展,并广泛听取意见和建议,力求最大限度地实现标准化工作在产品数字化设计中应用的目的,以推进标准化工作的开展。

3.9标准的宣传贯彻

标准、规范编制后很重要的一个方面是标准的宣贯,也是产品数字化设计实施成败的关键。首先对全公司技术人员进行计算机基本知识、三维、二维CAD制图培训。其次针对图样、设计文件的新编号规则进行培训,使所有设计、工艺、制造人员都非常清楚地了解图样、设计文件的编号方法,从而有效地进行图样设计、编制工艺指令和组织生产。第三,以型号数据管理为重点,对有关人员进行培训,采用软件培训与标准宣贯同时进行的方式进行,并且IMAN系统管理员与标准化人员深人设计现场指导软件的使用和标准的应用。

4、今后企业标准化工作发展目标

因为产品数据管理本身并不具备制定规则的能力,它仅仅是通过计算机编程将人们预先制定好的规则固化在软件中,如果企业的标准化工作薄弱、不规范,再好的产品数据管理系统也无济于事,甚至可能导致企业的得不偿失。标准化部门应积极充分利用现有的物质、技术和人才条件,汲取国内外开展标准化工作的成功经验,逐步建成支持数字化设计、制造、试验、管理的基础数据库和标准规范,进一步完善产品数字化研制标准体系,并培养一批数字化人才队伍,在今后的结构调整、数字化流程、生产组织重组、数字化试验、设计制造管理软件开发、物流管理等方面开展标准化工作。

5、结束语

数字化设计制造技术集成了现代设计制造过程中的多项先进技术,包括三维建模、装配分析、优化设计、工程分析、系统工程、产品数据管理、虚拟设计与制造、多媒体与网络通讯等,是一项多学科的综合技术。涉及的主要内容有:

*CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术
*异地协同设计平台
*基于知识的设计资源库
*虚拟设计与虚拟制造
*概念设计与工业设计
*绿色设计
*并行工程

从以上数字化设计制造技术内容可以看出,开展标准化工作的技术领域多么宽广,任务多么艰巨,工作多么繁杂。由于我们公司的数字化设计制造工作才刚刚起步,许多标准化工作还在不断地摸索、总结过程中,作为标准化工作者应在工作中不断努力地学习,不断进取向上,才能跟上时代的步伐。


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