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数据管理

基于MBD的低压电器多层次信息架构探讨

发表时间: 2015-11-06  作者: 许文良  来源: 互联网
关键字: MBD  低压电器  多层次信息框架  NX  
文章着重探讨MBD技术导入低压电器领域所需要构建的多层次信息模型的基本元素、基础架构及运行机理,以及利用SIMENS NX7.5和Teamcenter进行设计、试制、仿真等信息定义,以期解决研发设计与试制之间协同的初步实施思路。

0 引言

    基于模型的定义 (Model Based Definition,MBD)是新一代产品定义方法。其核心思想是:基于全三维特征的表述方法和文档的过程驱动,融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等,用一个集成的三维实体模型可完整地表达产品定义信息。即将制造信息和设计信息“共同”定义到产品的三维数字化模型中,从而取消二维工程图,保证设计数据的唯一性。

    MBD技术是上世纪90年代中期美国波音公司在737-NX飞机研制项目中通过构型定义与控制制造资源管理(DCAC/MRM)的应用提出的第三代设计语言,美国制造工程师协会于2003年发布了《数字化产品定义数据实践ASME Y14.42-2003》技术标准。CATIA、SIMENS、PTC等大型三维设计软件都开发了支持ASME Y14.41标准的功能模块。波音等航空制造商还制订了自己的3D开发标准,并与CATIA、Delimia软件在产品中集成应用。众多的二级供应商和伙伴也制订自己的3D开发标准开始应用。

    我国在MBD技术领域,于2009年底发布,并于2010年9月开始实施国家标准GB/T 24734微字化产品定义数据通则》,致力于推行该技术。目前,国内航空领域已对MBD技术的实施前景、技术路线、管理配套等进行广泛探讨。

    低压电器作为电网设施的执行单元和故障保护单元,需要在具有一定冲击振动和大环境温差变化的场合实现高精度保护特性,确保用电安全。这决定了设备的研发试制需要实现保护特性的低加工敏感性。这对设备自身结构内在变更协调,以及设计、制造、测量等环节的相互协调具有很强的依赖性。此外,伴随着设备智能化的提高,个性化功能需求的日益增长,对从新增功能、设计变更到试制调整全过程的信息同步敏捷性要求越来越高。这决定了设备的新一代数字化模型需要具备一套模型能同时表达多重信息,支持不同环节技术人员协同工作,共享数据,并且数据更新具有很强的实时性。

    本文着重探讨基于MBD构建低压电器多层次信息模型所需要的基本元素、基础架构及运行机理,以及利用SIMENS NX7.5和Teamcenter进行设计、试制、仿真等信息定义,以期解决研发设计与试制之间协同的初步实施思路。

1 多层次信息模型的结构框架

    低压电器的数据信息模型,基于设备的3D模型,从执行工具、基础数据、应用数据三个维度,逐层定义、组织、表达和应用研制过程相关的各数据信息层。每层数据依托3D模型层的拓扑结构和各自的基础数据,通过信息分析、结构设计、仿真计算、加工测量、试验测试等过程,生成应用数据,并统一进行3D模型的映射表达。同时,进行MBD模型与产品数据管理(PDM)系统、企业资源计划ERP)系统的信息对接,实现层次模型对设计、研制及项目管理的驱动。其总体结构如图1所示。

图1 基于MBD的数字化信息模型

    1.1 基于PMI的3D标注体系

    产品和制造信息(Product and Manufacturing Information,PMI)是针对数字化产品定义,提供的产品和制造信息的具体方案。PMI应用在3DCAD或协同产品开发系统中,用于将产品部件设计的信息正确传递到产品制造中,包括几何公差信息、3D注释(文字)、表面粗糙度,以及材料规格等。PMI技术的应用将2D图纸为主的沟通方式逐步转变为全面标注3D模型,使3D模型与2D图纸合理结合,作为传递产品和制造信息的完全认同手段,使产品设计人员能够对3D零件或装配标注出制造人员需要的全部信息。

    借助NX软件的PMI应用技术,建立3D的多层次数字化模型。参照GB/T 24734的系列标准,规范化图纸几何表达、公差、基准、尺寸、注释,实现3D模型与2D图纸的合理结合。利用图层管理技术,进行不同类型数据的分层显示,创建各层数据的特征码和数据链接规则,将不同类型数据的标注和注释统一于3D模型上,并通过与NX集成的数据管理系统Teamcenter实现具体数据的管理。

    1.2 样机与原理层

    提供用于待研设备总体性能及各部件性能指标确定所需的对比参考信息,同时为结构原理与技术路线的筛选和确定提供必要的信息和工具。一方面,利用自建的国内外产品信息库,提取待研同类产品技术指标、功能等信息,通过归一化的性能对比模板,进行知识与信息重组,形成设备总体性能对比,用于参考确定待研产品技术指标。另一方面,对待研产品进行概念性结构分解,建立初始MBD,根据试验规程、拆机规程和分析规程等,启动对应的系列分析指令,从样机实物库中提调对应样机,开展技术分析工作。技术分析过程所形成的数据,按照产品的初始MBD结构拓扑映射,并进行PDM系统数据同步。由于设备方案设计主要依靠该层的技术方案、关键原理、试验数据等信息支撑,该层将作为设备最终形态和性能指标的重要参照进行指导设计。

责任编辑:郝秋红