文章

基于PDM系统的飞机产品结构管理研究

2020-10-17邹宁

44阅
本文阐述了飞机产品结构在PDM系统中的创建方法及PDM系统中飞机产品结构管理的具体措施,提出了切实可行的基于PDM系统的飞机产品结构管理方法。

    飞机的研制是一个综合的系统工程,在研制过程中,会产生大量的产品数据,按照构型管理的要求,必须将产品数据按照结构层次进行分解和管理,以保证产品数据的可管理性、更改的可控性、可追踪性等。PDM(Product Data Management)以软件技术为基础,以产品为核心,在系统工程思想的指导下,用整体优化的观念,对产品设计数据和设计过程进行描述,规范产品全生命周期管理,保持产品数据的一致性和可跟踪性。因此,要开展好飞机构型管理工作,首先应当结合PDM系统管理好飞机的产品结构。本文结合工程实践经验,提出了切实可行的基于PDM系统的飞机产品结构管理方法。

1 飞机产品结构分解

    1.1 分解原则

    产品结构分解是开展构型标识的基础,也是PDM实施的关键技术。产品结构分解以产品为对象,按照功能、工艺分工和工作项目逐级展开进行分解形成一个产品结构体系。

    飞机产品结构可分为3个主要层次(如图1所示):第1层顶层产品结构;第2层构型层;第3层底层产品结构。

飞机产品结构分层

图1 飞机产品结构分层

    1.2 飞机产品结构各层定义

    顶层产品结构按自顶向下的分解顺序,可分为若干层级,从机型至构型层(CI层)以上(不含CI层)所有层级的系统结构,均为顶层产品结构,其定义了机型、产品、分系统、若干子系统,以及分部件等的组成,通常情况下其结构保持稳定不变,但在研制过程中,根据优化设计要求允许适当调整变化。

    构型层由构型项(即CI)组成,CI是指能满足最终使用要求,并被指定进行构型管理的项目。底层产品结构是CI的下层结构,包含了1个或多个设计解决方案,每个设计解决方案的顶层部件称为设计实例(DSI),同一CI下的不同DSI对应CI的不同构型。底层产品结构还包含设计实例下的细分表达。

    飞机产品结构分解见图2。

飞机产品结构分解

图2 飞机产品结构分解

2 PDM系统中的飞机产品结构管理

    2.1 飞机产品结构在PDM系统中的形成

    (1)顶层产品结构导入

    由于飞机顶层产品结构具有相对稳定不变的特点,因此,应采用简化的管理模式来支持其结构的产生和演变。飞机产品结构在PDM上第1次创建及后续研制阶段等,可能造成顶层产品结构发生变化时,可通过专门的Excel模板导入方式生成。顶层产品结构的建立和维护,由产品管理员或数据管理员完成。

    (2)构型层与设计实例的形成

    构型层是随顶层产品结构的形成而产生,即通过专门的Excel模板导入方式生成,而设计实例(DSI)则是由底层结构发布,通过系统自动计算而产生(主要涉及到有效性计算及设计实例的编码问题)。产生的时机是设计人员将设计数据发布至PDM系统形成设计实例,在PDM系统中由设计人员提交和维护。

    通过CI+DSI共同完成构型层和设计实例的管理需求。基于CI的不同版本链接不同的DSI,并在链接关系上,记录飞机架次有效性。

    (3)底层产品结构细分表达的形成

    对于飞机各设计专业,由于已经使用CATIA设计工具进行产品模块的设计,因此可以使用PDM对CATIA的集成能力,直接从CAD装配结构中提取BOM(物料清单)信息,从而形成底层产品结构。

    对于一些没有使用结构化设计工具,或无法直接获取结构化设计结果的专业部门,可以通过整理产品明细为指定格式(如Excel格式),再通过PDM系统的BOM上载页面直接导入产品结构。

    2.2 飞机产品结构在PDM系统中的使用

    (1)按批架次过滤产品结构

    在实现了飞机有效性管理的基础上,PDM系统中只需输入飞机的批架次信息,即可动态获取每一架飞机的组成状态。

    (2)底层部件有效性查看

    在基于CI+DSI的有效性管理模式中,有效性的设置和维护是在CI+DSI的使用关系中完成的,但在实际工作过程中,大部分的工作点并非在该层面(如经常需要了解某个底层零件的在哪些批架次飞机所适用),因此,在PDM系统中,具备底层部件有效性的查看能力。进入到PDM系统中的Part详细信息页面时,可方便地查看到该Part的有效性信息。

    (3)基于批架次的数据提取

    基于飞机批架次状态的数据提取与使用,无论是对于设计团队自身,还是技术管理团队而言,其作用和意义均很重要。以图3为例,在PDM系统中,可以方便地将特定于某一架次的飞机设计数模自动分析、提取,并发送到CATIA设计工具,成为设计人员的工作场景。

基于飞机批架次的数据提取流程

图3 基于飞机批架次的数据提取流程

    2.3 工程更改

    PDM系统中的更改管理涉及到4种对象:问题报告(PR),变更请求(ECR),变更通知单(ECN),变更任务(CA)。变更对象之问紧密联系,同时和改前、改后数据紧密关联如图4所示。

工程更改框架

图4 工程更改框架

    PDM系统中产品结构的工程更改主要集中在底层产品结构,因为顶层和构型层的更改,都可以通过Excel模板导入方式进行。

    在底层产品结构中所有Part都是最新版本有效,所以,当一个零部件发生更改后,如果其有效性也发生了变化,则需要更改该零部件的构型码,生成新的编码。按照同样的计算原则判断其父件是否需要生成新的构型码,依次向上追溯到CI为止。变更影响分析以DSI为单元进行,对于同一个CI下的所有DSI需要进行有效性地计算,保证同一个CI下的不同DSI上的有效性互斥。

    图5为一个设计变更过程示例,现有一个构型设计实例××-××100000-001,其下某个零件××-××121001-001需要发生变更,变更后的生效范围为11架开始有效。由于有效性发生变化,需要产生新的DSI,因此设计实例××-××100000-001需要产生新的构型,新产生的DSI其构型码为002,同样判断出××-××121001-001及其父件都需要生成新的构型码,产生新编号的零部件。最终体现为CI:××-××100000-000升版,B版本的有效性为11-9999,系统自动修改A版本上的有效性为1-10。即新产生的DSI:××-××100000-002的有效性为11-9999,原有的DSI:××-××100000-001的有效性为1-10。

更改产生新构型

图5 更改产生新构型

    对于不产生有效性变化的没计变更,其设计变更流程与上面所描述的过程一致,但是在受影响数据分析时,不需要使用变更影响分析器,由设计人员根据实际情况对数据进行修订。对底层产品结构采用最新版本有效的原则。

    对于仅修改DSI的有效性范围,而不对产品数据进行修改的设计变更,PDM系统提供了修改DSI有效性的功能。在某个CI下,设计人员将其下关联的某个DSI的有效性范围修改为目标值,系统按照有效性互斥的原则,自动计算其它DSI更改后的有效性。

3 结束语

    目前,国内航空企业都在陆续建立自己的PDM系统,也在不断探索PDM系统中产品结构的管理方法。本文从构型标识和构型控制的角度出发,提出了飞机产品结构分解的基本原则,给出了飞机产品结构在PDM系统中的创建方法及PDM系统中飞机产品结构管理的具体措施,希望可以为航空企业产品结构管理提供参考。

责任编辑:程玥
本文来源于互联网,e-works本着传播知识、有益学习和研究的目的进行的转载,为网友免费提供,并以尽力标明作者与出处,如有著作权人或出版方提出异议,本站将立即删除。如果您对文章转载有任何疑问请告之我们,以便我们及时纠正。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
读者评论 (0)
请您登录/注册后再评论