□ 馮賀平 □ 趙 鋼 □ 儲亞峰 □ 杜宏艷

奇瑞汽車股份有限公司 安徽蕪湖 241009

1 研究背景

隨著計算機技術的發(fā)展,汽車開發(fā)的所有軟硬件大多以產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)為核心。如果產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)存在問題,那么生產(chǎn)出的零部件由質(zhì)檢部門進行檢驗并發(fā)現(xiàn)問題,然后返工修正,費時費力,同時會增加成本,削弱企業(yè)的市場競爭力。如何在早期發(fā)現(xiàn)零部件存在的問題并進行改正,減少開發(fā)人員對產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)的處理時間,是汽車行業(yè)內(nèi)執(zhí)行產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量管理的重要目的[1-3]。

國外車企將產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量視為虛擬的產(chǎn)品質(zhì)量,并根據(jù)自身的發(fā)展策略制訂不同階段的產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量標準。如某日系主機廠的供應商采用專業(yè)質(zhì)量檢查軟件,針對車型項目的數(shù)據(jù)進行產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查,并自動修復。檢查合格會賦予旗幟標志,帶有旗幟標志的數(shù)據(jù)可以順利通過審核,否則數(shù)據(jù)會被退回重新修改[4]。

2 存在的問題

當前奇瑞公司計算機輔助工程部門專司結構強度分析、模態(tài)分析和溫度場分析,計算機輔助工程部門和車身部門等使用的產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)存在非相切面、碎面、狹窄面、面與面之間間隙大或扭曲等數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。這些問題會產(chǎn)生如下不良影響:① 影響設計開發(fā)進度,如在產(chǎn)品開發(fā)后期才發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題,則會使數(shù)據(jù)修改周期變得更長;② 造成產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)轉換失真,影響虛擬評審結果;③ 影響計算機輔助工程的前處理分析進程,如增加數(shù)據(jù)處理時間、無法進行網(wǎng)格劃分等;④ 造成沖壓同步工程分析結果不準確,影響模具、檢具、夾具的加工質(zhì)量。

針對以上問題,從兩個方面入手,對產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量進行改進。一是制訂管理業(yè)務規(guī)則,對車身、底盤、內(nèi)外飾、電子電器等專業(yè)每個階段發(fā)布的產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)提出質(zhì)量要求,并與產(chǎn)品開發(fā)流程相融合。二是應用數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查及修復工具,快速、有效識別產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)的幾何質(zhì)量問題,并進行自動修復。

3 產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)建設

應用產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)對奇瑞公司生產(chǎn)的產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)進行質(zhì)量管控和檢查,檢查合格后方能正式使用。產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)主要從功能、應用程序接口、性能要求和軟件幫助四個方面進行建設,如圖1所示。應用產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)對識別出的有問題產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量進行控制,通過系統(tǒng)實現(xiàn)自動檢查,并修復產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。

▲圖1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)

3.2 系統(tǒng)架構

產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)根據(jù)功能特點與業(yè)務需求,采用基于互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽器和服務器架構模式,運行于視窗操作系統(tǒng)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)的架構如圖2所示,由用戶層、服務層、數(shù)據(jù)層及操作系統(tǒng)四部分組成。

▲圖2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)架構

(1) 用戶層。管理員通過互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器登錄系統(tǒng)服務器,進行系統(tǒng)配置。用戶通過CAD設計軟件內(nèi)二次開發(fā)工具條提交數(shù)據(jù),進行檢查、修復,并可下載運行結果。

(2) 服務層。系統(tǒng)服務器可以通過創(chuàng)建用戶和組的方式對用戶的權限進行設置,可以創(chuàng)建場景,對數(shù)據(jù)的運行方式進行控制。從屬服務器可以執(zhí)行導入、導出、檢查和修復等數(shù)據(jù)處理功能。

(3) 數(shù)據(jù)層。底層數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)服務器運行任務的相關記錄,包括創(chuàng)建時間、運行時間、結束時間和運行狀態(tài)等信息。

(4) 操作系統(tǒng)。目前采用視窗操作系統(tǒng)。

4 產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量典型問題

基于全球策略汽車供應者組織的標準和奇瑞公司數(shù)據(jù)應用部門對產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求,開展對產(chǎn)品設計部門產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)的建模工作。當CAD設計軟件的數(shù)據(jù)為非實體時,無法滿足彷真分析工具所需的前處理格式要求,這種不良數(shù)據(jù)模型會造成前處理的網(wǎng)格劃分困難,即CAD設計軟件原始數(shù)據(jù)模型或.STEP等格式文件的數(shù)據(jù)模型無法由計算機輔助工程分析軟件快速進行網(wǎng)格劃分和處理,因此這種數(shù)據(jù)模型質(zhì)量需要提升[5-6]。數(shù)據(jù)模型非參數(shù)化設計更新迭代慢,具有不精準特性,會導致模具設計出現(xiàn)偏差,造成裝配干涉或間隙,從而返工[7]?？梢?產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)的主要目的是解決產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量問題,制訂檢查項規(guī)則和公差,以滿足計算機輔助工程部門、同步工程部門、制造中心等的數(shù)據(jù)應用要求。

當前產(chǎn)品設計過程中,三個較為典型的問題如下:① 產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)在CAD設計軟件中顯示為實體,但在計算機輔助工程分析軟件中顯示為片體,主要是碎面、狹窄面問題[8];② 數(shù)據(jù)模型在CAD設計軟件中為實體,但導入計算機輔助工程分析軟件后顯示為多個實體;③ 板料成形件不能增厚,在CAD設計軟件中使用加厚命令后,軟件顯示為錯誤。

圖3所示為產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)中存在的碎面,圖4所示為產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)中存在的狹窄面。為尋找碎面、狹窄面問題的解決方法,按以下步驟進行操作:① 將有問題的產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)導入計算機輔助工程分析軟件,查找碎面位置;② 將有問題的產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)導入產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng),在相應位置查找數(shù)據(jù)質(zhì)量的問題項;③ 結合全球策略汽車供應者組織標準查找對應檢查規(guī)則;④ 在產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)中設置檢查項Narrow face,對有問題的產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)進行修復;⑤ 將修復后的產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)導入計算機輔助工程分析軟件,確認數(shù)據(jù)正常。

圖5所示為產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)中存在的多實體問題實例,解決多實體問題的方法如下:① 將問題數(shù)據(jù)導入計算機輔助工程分析軟件,查找多實體位置;② 結合全球策略汽車供應者組織標準進行查找,初步判斷數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查項為Large edge gap可以解決此問題;③ 在檢查軟件中進行Large edge gap檢查項的設置;④ 將修復后的數(shù)據(jù)導入計算機輔助工程分析軟件,確認數(shù)據(jù)顯示正常。

針對CAD軟件中板料不能增厚的問題,解決方法如下:① 在CAD設計軟件中打開有問題的數(shù)據(jù)模型,使用加厚命令,軟件顯示錯誤信息;② 將問題數(shù)據(jù)導入產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng),定義檢查項Tiny edge和Large face gap,并進行修復;③ 將修復后的數(shù)據(jù)再導入CAD設計軟件,并進行加厚命令驗證,數(shù)據(jù)模型增厚成功。由于產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)在修復數(shù)據(jù)模型的過程中會優(yōu)先保證點連續(xù),因此修復后的數(shù)據(jù)模型會產(chǎn)生相切不連續(xù)的情況,只需工程師后續(xù)在CAD設計軟件中手動修復相切不連續(xù)問題即可。

▲圖3 碎面▲圖4 狹窄面▲圖5 多實體問題實例

5 產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查項和流程

通過對問題數(shù)據(jù)解決方法進行研究,制訂滿足奇瑞公司當前要求的產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)質(zhì)量管控項,并結合奇瑞公司產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)實際情況,著手對數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查和修復進行分步控制。

根據(jù)實際情況,設置產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量具體檢查項。從產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)現(xiàn)狀和質(zhì)量成本控制的角度考慮,初期數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查項不宜過多,后期會根據(jù)各階段運行情況,調(diào)整或增加產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)檢查項的設置。產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)檢查項和流程如圖6所示。

基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)具體工作內(nèi)容,與奇瑞公司數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進行關聯(lián),與CAD軟件進行集成,優(yōu)化用戶體驗[9-11]。根據(jù)研發(fā)工程師實際使用場景,產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)涵蓋數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)質(zhì)量修復、任務狀態(tài)查詢、數(shù)據(jù)下載、錯誤信息查看等場景。產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)中,檢查任務提交流程如圖7所示,檢查任務提交界面如圖8所示。為保證工程師能夠快速有效使用產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng),產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)與集成的CAD設計軟件界面風格保持一致。

▲圖6 產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)檢查項和流程▲圖7 產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)檢查任務提交流程▲圖8 產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)檢查任務提交界面

6 結束語

在應用產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng)后,計算機輔助工程及主要產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)應用部門的工作均有不同程度優(yōu)化。計算機輔助工程部門某待分析車型產(chǎn)品的102個數(shù)據(jù)中,修復前有14個不滿足要求,修復后全部滿足要求。另外,當數(shù)據(jù)導入計算機輔助工程分析軟件時,導入平均耗時較之前節(jié)約22%,內(nèi)存占用降低約14%,文件字節(jié)數(shù)減少約22%。

車身部門根據(jù)實際應用結果,可以對產(chǎn)品CAD數(shù)據(jù)非復雜曲面進行自動修復,修復率達到96.8%。同時提交檢查與修復任務,可以與CAD設計軟件進行集成,操作簡單,能夠快速掌握。

參考國外主機廠在開發(fā)流程上的節(jié)點控制,以及管控數(shù)據(jù)模型質(zhì)量的全面性,采用產(chǎn)品數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查系統(tǒng),可以確保開發(fā)流程中各部門快速得到正確及高質(zhì)量的數(shù)據(jù)模型,以避免返工和增加成本。

另一方面,汽車開發(fā)過程所用的軟硬件較復雜,所跨平臺和格式較多,因此應盡可能采用相同的CAD設計軟件進行集成。