基于MBD技术的三维工艺设计与现场可视化生产

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1、论坛巴■1d!工_未来工厂的发展呈现出数字化、智能化的趋势。面对传统产业转型升级、工业与信息化融合的战略发展要求，大力开展对于三维数字化设计、数字化车间、无纸化生产等先进制造模式的研发与应用，有助于推动实现制造过程的自动化和智能化。栏目策划：夏宛金卯钐论坛FORUM基于MBD技术的三维工艺设计与现场可视化生产术3DPlanningandVisualProductionBasedonMBD中航飞机股份有限公司西安飞机分公司拜明星中航飞机股份有限公司西安飞机分公司制造工程部工艺处处长。研究方向为数字化装配协调与容差分析技术、知识管理等。在研课

2、题主要有“基于知识和仿真的集成工艺设计与管理技术”等。基于模型定义(ModelBasedDefinition，MBD)是一种新的产品数字化定义技术，用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息，详细规定了三维实体模型中产品定义、公差的标注规则和工艺信息的表达方法，三维实体模型成为生产制造过程中的唯一依据。4国防基础科研项目(A0520110036)资助。40航空制造技术·2013年第8期飞机研制采用MBD技术推进了飞机研制模式的创新，“三维工艺设计平台+DCE平台+ERP生产管控平台"构成的集成化的综合信息管理平台是企业打通产品数字化制造的

3、工具；“MBD模型+三维指令(AO／FO)+检验计划”是企业产品设计、生产、质量控制等产品实现过程所依赖的机制创新。波音公司787客机采用了“基于模型的产品定义”技术，实现了产品关联设计、通过建立全球协同平台(GCE)实现了与合作伙伴协同研制，这彻底地改变了研制流程、研制方法和飞机研发模式。新飞机工程全面应用MBD技术，采用多厂所异地协同的研制模式，为航空产业的跨越发展提供了难得的机遇。飞机研制的工艺设计与生产管理现状飞机研制采用了基于MBD技术，构建了设计制造的协同工作平台(简称DCE平台)，解决了产品制造的单一数据源，实现了产品协同设

4、计。DCE平台通过与企业ERP系统的集成，实现了飞机装配现场“无纸化”，取得了非常显著的效果。1产品的工艺设计在DCE平台中依据产品数据集(EBOM、MBD模型等)，完成工艺规划工作：编制工艺总方案、构建了PBOM、划分装配流程、建立顶层MBOM；开展工艺准备工作，完成零组件交接状态／毛料供应状态、工装申请及其技术条件的签审与控制，二维形式指令AO／FO设计、工程更改贯彻、检验计划编制及其签审等，实现了EBOM／PBOM／MBOM的技术状态管理，实现了产品制造的关联工艺设计。2产品计划编制与过程控制飞机研制中产品检验检测与过刚。Facto

5、r，未来工厂程控制采用了检验计划(检验规程)。检验计划规范了检查项目、检查方法、检测工量具、明确了检验活动的具体要求，是检验人员验收产品的标准文件。在DCE平台的工艺指令的编制环境中编制检验计划，DCE平台进行审签流程管理，提高了检验设计工作质量。3在ERP中对现场进行管理AO／FO／检验计划在DCE平台中完成流程审签定版后通过DCE发布至ERP，加入作业计划信息后发布到现场的工控机或工作站驱动生产线上零组件配套出入库，零组件的开工、完工并记录质量控制过程，在飞机研制装配现场实现了“无纸化”管理。4存在的问题从传统的二维工程图到应用MBD

6、模型，承制单位的体制、流程、标准、文件制度和软硬件环境等基本建成，通过大规模测试和研制验证，贯通了主要的工艺设计、生产组织、产品质量控制等主要流程。虽然取得了显著的应用效果，但仍然暴露出一些问题：基于MBD技术的工艺设计仍然以二维工艺指令为主、三维工艺设计和生产现场的“可视化”管理还在探索阶段，存在三维产品模型信息应用不深人，制造知识管理薄弱、利用率不高、工艺指令表达方式与共享手段单一，基于MBD技术的产品技术状态管理、生产组织、质量控制等制度文件还不够完善，零组件制造现场的计算机软、硬件资源还不能支撑全面“无纸化”等问题。因此，构建三维

7、工艺设计平台并与DCE平台和ERP现场管控平台实现高度集成，才能实现三维工艺设计和生产现场的“可视化”。三维工艺设计面向工艺设计与管理过程、根据业务需求定制建立三维工艺设计平台，突破与DCE平台集成的关键技术，实现三维工艺设计、实现工艺关联设计。工艺设计人员通过三维工艺设计平台完成基于产品MBD模型的工艺规划、工艺设计、工艺仿真以及工艺指令签审等工艺设计任务。1构建三维工艺设计环境选用适合飞机制造特点的、成熟的、商业化软件DELMIA系统为数字化三维设计平台，根据业务需求进行DELMIA的定制开发，解决与DCE平台集成的关键技术，建立适应

8、企业特点的三维工艺设计平台。三维工艺设计平台包括如下主要模块：工程数据集成模块、工艺规划模块、工艺设计与仿真模块、BOM管理模块、工艺指令发布模块和工艺知识管理模块，其功能逻辑关系如图l所示。