MBD技术在协同设计制造中的应用
2010-10-11 15:56:49 来源：中航工业西安飞机工业（集团）有限责任公司
飞机制造技术正向全数字化的设计、制造、试验一体化的方向发展。其突出特点是数字化已不仅仅是设计和制造的局部应用，而是向具有跨地域/多企业的全数字化协同的“虚拟企业”发展，数字化技术贯穿了整个产品研制过程，从根本上改变了飞机产品研制的方式、方法。
MBD(Model Based Definition)技术作为数字化协同设计制造技术的技术信息载体是数字化协同设计制造技术中的关键应用技术，是设计与制造部门必须紧密协同、共同研究实施的课题。
MBD技术概念
MBD技术是目前波音推行的新一代产品定义方法。其核心思想是：全三维基于特征的表述方法，基于文档的过程驱动；融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等。它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（三维尺寸标注及各种制造信息和产品结构信息）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不是简单的三维标注+ 三维模型，它不仅描述设计几何信息而且定义了三维产品制造信息和非几何的管理信息（产品结构、PMI、BOM等)，使用人员仅需一个数模即可获取全部信息，减少了对其他信息系统的过度依赖，使设计/制造厂之间的信息交换可不完全依赖信息系统的集成而保持有效的连接。它通过一系列规范的方法能够更好地表达设计思想，具有更强的表现力，同时打破了设计制造的壁垒，其设计、制造特征能够方便地被计算机和工程人员解读，而不是像传统的定义方法只能被工程人员解读，这就有效地解决了设计/制造一体化的问题。
MBD模型的建立，不仅仅是设计部门的任务，工艺、工装、检验都要参与到设计的过程中，最后形成的MBD模型才能用于指导工艺制造与检验。
MBD可融入知识工程、过程模拟和产品标准规范等，将抽象、分散的知识更加形象和集中，使得设计、制造的过程演变为知识积累和技术创新的过程，成为企业知识的最佳载体。
第３４卷第１期 太原科技大学学报 Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．１
２０１３年２月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＡＩＹＵＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｆｅｂ．２０１３
文章编号：１６７３—２０５７（２０１３）０１—００２１—０７
复杂产品协同设计过程管理系统的设计与实现
李晓娟，郭银章
（太原科技大学复杂系统与计算智能实验室，太原０３００２４）
摘要：过程管理是复杂机械产品协同设计研究的主要问题之一。在分析了复杂机械产协同设计 过程业务需求的基础上，提出了协同设计过程管理的总体框架结构，针对协同设计过程管理的项目任务 管理、设计资源管理、过程建模与分析、访问控制管理等功能模型进行了形式化描述，建立了系统的数据 库概念模型和物理模型。基于Ｊ２ＥＥ平台ＭＶＣ模式的Ｓｐｒｉｎｇ＋Ｓｔｒｕｔｓ＋Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ轻量级框架和基于Ｗｅｂ 的Ｂ／Ｓ三层架构模式，进行了协同设计过程管理原型系统的实现。 关键词：复杂产品；协同设计；过程管理；体系架构；模型描述 中图分类号：ＴＰ３９ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－２０５７．２０１３．０１．００５
机械制造业的竞争实质上就是产品设计的竞 争…。现代机械产品设计突破了传统串行设计模
式的设计思想，采用同步并行工程方法对问题进行
求解，有效的满足了现代机械产品市场对设计产品
的Ｔ（Ｔｉｍｅ）、Ｃ（Ｃｏｓｔ）、Ｑ（Ｑｕａｌｉｔｙ）、Ｓ（Ｓｅｒｖｉｃｅ）的要
求，以适应快速变化的经济全球化与市场国际化带
来的竞争压力。在此背景之下，迅速发展的计算机
支持的协同设计被认为是未来最具广泛性的新技
术。网络环境下的机械产品协同设计是一种新兴
的现代产品设计方法 Ｊ，它使得分布在不同位置的
设计人员、设计资源能通过网络有机地整合起来， 并以协作的方式参与设计任务，从而提高决策过程
中决策的正确率、加速决策过程，从而提高产品设
ValueEngineering
0引言
设计数据经过标准化的转换，形成物料数据和图文档
数据，基于设计数据进行工艺设计，形成工艺物料数据、检
验数据、PBOM数据和图文档数据，设计数据和工艺数据
所组成的技术数据链条为后续计划、制造、生产准备、物料
管理等活动提供支撑。为了确保PBOM等工艺数据与产
品数据的强关联关系，采用一个件号产品编制一本工艺规
程的工艺设计模式，虽然可以进行克隆，但对于标准件庞
大的存量和增量产品基数，工艺设计效率远远无法满足实
际需求，同时在数据链条上仍存在诸多断点，需要通过多
次转换和维护，工作量大，出错风险高，技术状态管理难度
大。标准件产品具备系列化、多品种、构型简单、件号数量
庞大等特点，急需搭建一套能够实现协同设计数据、高效
率、匹配工艺标准化管理、结构化要素齐套的管理平台，解
决工艺设计效率瓶颈，以及下游MES、ERP等系统对结构
化工艺数据的需求和工艺无纸化等问题，支撑标准件产品
的全生命周期数字化管理。1设计尧工艺一体化平台Teamcenter是西门子公司的全生命周期管理PLM系
统，系统基于SOA架构设计，具有很好的系统开放性。能
够以完全SOA架构的方式，提供PLM系统所要求的功能，包括文档管理、产品结构管理、配置管理、零部件分类
管理、工作流程管理、更改管理、项目管理、需求管理等的
产品全生命周期管理，是一套全球制造业应用比较广泛的
整体解决方案。[1]
首先，产品设计数据与工艺设计在统一的数据源下进
行管理，利用产品对象与设计标准、更改数据、技术规范等
的关联，便于对工艺与产品总体的技术状态进行管控。
其次，平台分类库可以有效的对产品、工装、原材料、
设备等资源数据进行管理，并基于TCM模块OOTB功能
界面进行工序、工步等的关联关系搭建，通过转换实现快
速输出二维PDF工艺卡片。
第三，Teamcenter的TCM模块具备强大的结构化数
据搭建功能，同时与NX、CAD等工具软件、ERP、MES等
生产制造系统均具备优秀的集成性能，因而基于结构化数
第２９卷 第４期 ２０１１年８月 青海大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ） Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１１
复杂产品设计的过程控制与ＭＤＯ协同方法
许存宁，王晓娟
（青海大学机械Ｔ程学院，青海西宁８１００１６）
摘要：本文将对设计过程的控制融入到复杂产品的多学科设计优化方法中，给出了过程控制的
一种实施方法，提出了应用过程控制与ＭＤＯ协同方法及其分析架构。 关键词：复杂产品设计；多学科设计优化；过程控制 中图分类号：ＴＢ２１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６—８９９６（２０１１）０４—００６１—０３
Ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ＭＤＯ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｅｓｉｇｎ
ＸＵ Ｃｕｎｎｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏｊｕａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗａｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｔｏ ｍｕｈｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｅｓｉｇｎ．Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗａｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｃｏｏｒｄｉｎａ－
ｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ＭＤＯ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｌｏｓｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｅｓｉｇｎ；ｍｕｈｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ
多学科设计优化（Ｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＭＤＯ）方法是兼顾系统与子系统之间以及各 子系统间的耦合关系，充分探索系统设计空间，利用系统工程相互作用的协同机制设计复杂系统，实现 复杂大系统的整体最优 １ Ｉ２ Ｊ，而不局限于寻求各子系统性能最佳。应用ＭＤＯ技术可以做到方案设计的
