装备制造数字化发展分析

装备制造数字化发展分析通过各位专家讲解国内、外装备制造形式，使我认识到未来10年将是中国航空工业重要发展机遇期也是建设新航空、大航空、强航空的重要时期，认识到国内外军机、民机的发展动态，认识到飞机设计、工艺、制造……必然全员数字化、全过程数字化。一、基于模型的飞机数字化设计制造集成技术1.面向制造的全三维模型MBD（ModelBasedDefinition），即基于模型的工程定义，是一个用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体，它详细规定了三维实体模型中产品尺寸、公差的标注规则和工艺信息的表达方法。MBD数据模型通过图形和文字的方式，直接地或通过引用间接地揭示了一个物料项物理和功能需求。MBD模型分为装配和零件模型。MBD零件模型由以简单几何元素构成的、用图形方式表达的设计模型和以文字表达的注释、属性数据组成。MBD装配模型则由一系列MBD零件模型组成的装配零件列表加上以文字表达的注释和属性组成。零件设计模型以三维方式描述了产品几何形状信息，属性数据表达了产品的原材料规范、分析数据、测试要求等产品内置信息；而注释数据包含了产品尺寸与公差范围、制造工艺和精度要求等生产必须的工艺约束信息。MBD使三维实体模型作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以工程图纸为主，而已三维实体模型为辅的制造方法。2.基于模型的数字化设计制造过程数字化：就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，在以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把他们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理的过程。数字化制造技术：在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造过程。协同设计与并行制造：全三维产品模型用于产品制造，而且要好用，不只是简单地将二维图纸的信息反映到三维模型中去，更是要充分利用三维模型所具备的表达力，规范化表达设计信息，适量集成定义制造工艺信息。1.协同设计（工艺、工装等人员参与模型定义）2.并行制造（基于三维设计模型并行进行工艺模型和工装模型的设计）3.基于三维模型的设计制造集成模式集成（Integration）集成不是简单的连接，是经过统一规划设计，分析原体统的作用和相互关系并进行优化重组而形成有机整体的过程。（重视发挥人的主导作用，重视管理与技术的结合）CIM：计算机集成制造（ComputerIntegratedManufacturing）、现代集成制造（ContemporaryIntegratedManufacturing）借助计算机（硬、软件）使企业产品全生命周期-市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、生产、支持（质量、销售、采购、发送、服务）及产品最后报废、环境处理等各阶段活动中有关的人/组织、经营管理和技术三要素及其信息流、物料流和价值流有机集成。基于三维模型全数字量传递的设计制造集成（基于飞机设计三维数据，面向工艺过程定义工艺模型，再传递至工装设计，定义工装三维模型，工艺模型用于加工、成型和装配，传递到最终产品制造现场。）二、数字化工艺技术1.三维数字化工艺系统的目标：a.工艺设计目标（1支持三维模型、二维工程图、图片、多媒体2结构化模型驱动的多视图工艺设计3工艺规划设计业务的全面覆盖4CAD/CAM/仿真/工装系统与CAPP的集成4知识基快速工艺设计、专业工艺专家系统）b.工艺管理目标（1基于BOM的工艺结构化数据组织/集成管理2产品工艺业务全过程管理、工艺更改管理及技术状态管理3基于BOM的产品批次管理4强大的工艺信息管理、报表和集成共享5工艺资源、基础数据和知识的管理应用）c.工艺应用目标（1三维/二维工艺在线可视化浏览2物料配送及开工条件/状态检查3基于工艺的制造过程精细管理4制造过程和质量信息采集与处理5数字化制造质量记录/档案生成）d.系统集成目标（1PDM/CAD/CAPP/CAM的功能集成2多专业工艺之间协同设计，工艺与工装/制造/质控之间的协同工作3与PDM集成实现工艺审签发布管理4与MES集成实现生产计划、生产准备物料配送和工艺在线执行应用5与IQS集成实现质量信息采集于管理。2.基于MBD的数字化制造2.1在工艺设计过程中，工艺部门依据设计部门预发放的三维设计数模进行工艺分析，并向设计部门反馈工艺审查意见；依据设计部门正式发放的EBOM和三维设计数模，建立PBOM制定装配工艺协调方案，进行产品装配工艺仿真，最终形成经过装配仿真验证的MBOM顶层结构，发放到下游的工装设计、专业制造和检验检测等部门。2.2在生产准备过程中，工装设计制造部门依据产品制造部门提出的工装订货单、三维工艺数模、产品制造工艺方案和设计部门的三维产品设计数模进行工装设计；依据三维工装设计数模进行工装制造指令的编制，装配工装的装配仿真和工装NC程序的编制，最终完成工装的制造和自检。2.3在产品检验、检测过程中，检验检测部门依据设计部门正式发放的EBOM、三维设计数模编制检测计划，计算测量数据，建立基于MBD的三维检验数模，并纳入PDM系统进行管理。与此同时，在MBOM的基础上，建立基于QBOM的集成质量管理系统。以检测计划、三维检测模型为依据，通过集成质量管理系统在生产现场采集产品检验数据，并建立检验结果与QBOM的关联关系，进行有效的管理，形成单批次产品质量档案。3.数字化工艺发展趋势三维数字化工艺是联接三维设计与数字化制造的桥梁，是企业实现无纸化、数字化制造的基础。只有采用三维工艺设计方法和手段，才能够满足复杂产品的快速研制要求：3.1基于MBD技术，实现三维制造信息模型定义、传递、应用和管理，构建三维数字化研制体系，实现产品设计-工艺/工装-制造/检验的三维数字量传递链路贯通，保证数据源的唯一性、有效性；3.2复杂产品的数字化工艺业务，应覆盖整个产品整个工艺业务过程及管理，满足上下游、多专业的数据共享、协同研制需求；3.3随着车间信息化、自动化技术的深入应用，需建立三维在线工艺应用、工艺闭环管理等全过程数字化管理链路；3.4工艺需求的不断深化发展迫切要求建立灵活、可配置、开放的集成化、商品化软件平台，适应企业快速多变的定制化应用要求。综上所述，数字化工艺技术将促进产品设计-工艺准备-制造检验的三维数字量传递和协同工作，促进创新和优化，提升产品研制能力。三、装配工艺仿真技术仿真是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿。人们利用这样的模型进行试验，从中得到所需的信息，然后帮助人们对现实世界的某一层次的问题做出决策。装配工艺过程仿真是指在计算机软件环境中，利用产品和资源的相关三维数模，对产品的装配工艺过程进行设计，并模拟产品的移动、定位、装夹和装配过程，找出产品设计、工艺过程设计和资源设计的缺陷，对工艺过程设计结果进行仿真分析验证。即在虚拟环境下对产品进行模拟装配，从而评价产品数模和装配工艺，并做出与装配相关的工程决策，而无需实际产品做支持。装配工艺过程仿真内容：装配干涉的仿真，装配顺序的仿真，人机工程的仿真。