崔立志

（中國直升機(jī)設(shè)計研究所，江西景德鎮(zhèn) 333001）

0 引言

20 世紀(jì)90 年代以來，我國飛機(jī)研發(fā)以三維數(shù)字化設(shè)計為主要技術(shù)手段，在飛機(jī)型號中大范圍應(yīng)用[1]。MBD技術(shù)是基于三維模型的數(shù)字化定義技術(shù)，將設(shè)計信息、制造信息、管理信息等共同定義到產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型中，以零部件的MBD 模型作為唯一信息載體[2]。當(dāng)前，直升機(jī)研發(fā)已將MBD 技術(shù)運(yùn)用于整個研發(fā)過程。MBD數(shù)模的持續(xù)變化貫穿于全生命周期，不同階段有著不同部分的處理和更新，例如草繪、設(shè)計更改、版本發(fā)布等。在MBD 模型作為研究、設(shè)計、制造唯一信息載體的情況下，MBD 模型質(zhì)量變得尤為重要。有缺陷的模型在后續(xù)應(yīng)用中會導(dǎo)致設(shè)計人員出現(xiàn)錯誤的判斷。例如，因模型缺陷做出了錯誤的強(qiáng)度分析，后續(xù)的模型修正也會產(chǎn)生偏差。當(dāng)含有設(shè)計缺陷的零件從設(shè)計單位發(fā)放至下游制造廠進(jìn)行生產(chǎn)時，在生產(chǎn)后再發(fā)現(xiàn)問題就會額外產(chǎn)生大量的時間成本與返工成本，若該情況反復(fù)發(fā)生會嚴(yán)重拖延項目進(jìn)度，導(dǎo)致項目無法按期完成，而且也存在一定的質(zhì)量安全隱患。將設(shè)計單位發(fā)出的MBD 模型質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，在完整的數(shù)據(jù)處理過程中利用監(jiān)控提升MBD 數(shù)模的質(zhì)量，盡可能避免頑固性錯誤造成的進(jìn)程延遲、錯誤檢查等問題，贏得對整個設(shè)計流程和設(shè)計周期的及時掌控[3]。避免因MBD 模型質(zhì)量問題出現(xiàn)流程反復(fù)的情況，大幅度提高當(dāng)前研發(fā)設(shè)計生產(chǎn)效率，保證企業(yè)間協(xié)同設(shè)計暢通。通過將模型質(zhì)量檢查工具Q-check 與審簽系統(tǒng)相結(jié)合的方法，提高M(jìn)BD 模型質(zhì)量，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。

1 模型質(zhì)量控制現(xiàn)狀

當(dāng)前，直升機(jī)設(shè)計控制MBD 模型質(zhì)量主要通過人工檢查的方式實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計人員設(shè)計好模型后，依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)三維模型設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行第一輪校對，在確定無誤后由其他相關(guān)設(shè)計人員進(jìn)行復(fù)核，進(jìn)入各級審簽環(huán)節(jié)，通過逐級審校[4]，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計模型中存在的問題，保證模型質(zhì)量。

現(xiàn)有模型質(zhì)量控制模式可以在一定程度上減少因模型質(zhì)量問題而造成的研發(fā)進(jìn)程延誤問題。但是由于MBD 模型包含信息多、數(shù)據(jù)量大，人工檢查存在效率低、漏檢、誤檢的情況，仍存在圖紙（數(shù)模）圖號內(nèi)外不一致、部分成品和標(biāo)準(zhǔn)件書寫不規(guī)范等細(xì)節(jié)問題。且MBD 模型質(zhì)量檢查對設(shè)計人員本身要求較高，設(shè)計人員要從復(fù)雜的MBD模型數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)倒角角度、草圖輪廓等細(xì)節(jié)問題；設(shè)計人員還要有豐富的數(shù)字工作經(jīng)驗，能夠準(zhǔn)確理解和嚴(yán)格把握企業(yè)內(nèi)人工檢查參照的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與條例，且能夠準(zhǔn)確解讀三維模型數(shù)據(jù)集涉及的標(biāo)準(zhǔn)要素，并進(jìn)行科學(xué)判斷[5]。不是所有的設(shè)計人員都可以達(dá)到這些要求，這也是當(dāng)前模型質(zhì)量把控工作需要進(jìn)一步改進(jìn)的原因。加入模型質(zhì)量檢查工具，減少人工檢查的工作量，提高模型質(zhì)量檢查效率與效果，是當(dāng)下行之有效的方法。

2 模型質(zhì)量檢查工具Q-check

Q-check 是一款與Catia 平臺深度集成的軟件，在安裝Q-check 軟件前必須安裝Catia 平臺，當(dāng)前客戶涵蓋絕大多數(shù)主流汽車主機(jī)廠和其他供應(yīng)商。Q-check 軟件用于檢查Catia 模型的數(shù)據(jù)規(guī)范、建模方法、拓?fù)浼唾|(zhì)量。Q-check 可以為每個企業(yè)根據(jù)其不同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量規(guī)范定制不同的檢查模板，形成具有企業(yè)特色的標(biāo)準(zhǔn)文件。通過應(yīng)用Q-check，可以使數(shù)模在成為一個有效數(shù)?；蛘吣軌虮凰酥赜弥?，實(shí)現(xiàn)模型質(zhì)量的優(yōu)化。按照Q-check 預(yù)定義檢查項目檢測數(shù)模中的缺陷和失誤，在企業(yè)上下游部門發(fā)放數(shù)模前或企業(yè)間數(shù)模傳遞、轉(zhuǎn)換前，進(jìn)行單個數(shù)模檢查或者多數(shù)模批量處理檢查，保證企業(yè)上下游部門與企業(yè)間的數(shù)模達(dá)到相同標(biāo)準(zhǔn)。杜絕數(shù)模在未獲得制定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，延續(xù)到下游流程，避免因數(shù)模返工而影響設(shè)計流程和設(shè)計周期的問題。

3 模型質(zhì)量控制方法

將模型質(zhì)量檢查工具Q-check 與審簽系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用，設(shè)計人員通過嵌入Catia 中的Q-check 模塊對已完成模型進(jìn)行質(zhì)量檢查，實(shí)現(xiàn)減少工作量、提高模型質(zhì)量的目標(biāo)。將Q-check 與審簽系統(tǒng)集成，在審簽系統(tǒng)中加入后臺模型質(zhì)量自動檢查環(huán)節(jié)與模型質(zhì)量是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的判斷模塊，做到對模型質(zhì)量的強(qiáng)制檢查，充分保證流出模型的質(zhì)量。模型質(zhì)量檢查流程如圖1 所示。

圖1 模型質(zhì)量檢查流程

設(shè)計人員在完成模型設(shè)計后可通過Q-check 進(jìn)行主動模型質(zhì)量檢查，主動檢查后的模型通過PDM SAVE 子模塊存入PDM 系統(tǒng)（PDM SAVE 子模塊會賦予模塊檢查屬性），不進(jìn)行主動檢查的模型會直接存入PDM 系統(tǒng)。當(dāng)模型進(jìn)入產(chǎn)品數(shù)據(jù)審簽系統(tǒng)進(jìn)行審簽時，系統(tǒng)會先判斷該模型是否進(jìn)行過主動模型質(zhì)量檢查且模型質(zhì)量達(dá)標(biāo)。如通過主動檢查，則該模型直接進(jìn)入審簽環(huán)節(jié)，不通過則進(jìn)入后臺模型自動檢查環(huán)節(jié)，檢查過后再根據(jù)其模型質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，判定其是否可以進(jìn)入審簽。

3.1 模型質(zhì)量主動檢查

設(shè)計人員在設(shè)計過程中可通過Q-check 在不同階段多次快速進(jìn)行模型質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，使下一步的設(shè)計在無缺陷的基礎(chǔ)上進(jìn)行，提高設(shè)計效率和建模質(zhì)量，模型質(zhì)量主動檢查流程如圖2 所示。

圖2 模型質(zhì)量主動檢查流程

（1）設(shè)計人員完成設(shè)計后選擇對應(yīng)模板對MBD 模型進(jìn)行主動檢查，檢查后會生成檢查報告，供設(shè)計員參考，以判斷模型是否需要修改。

（2）檢查過程中系統(tǒng)會遍歷模型下所有零件，對每個零件輸出對應(yīng)報告（報告會以零件命名，并通過PDM Save 子模塊根據(jù)QC 屬性對其賦值后存入專門的服務(wù)器進(jìn)行管理，QC 屬性是通過模型質(zhì)量檢查后，系統(tǒng)在模型上生成的自定義屬性，供記錄檢查結(jié)果使用）。報告中包含各判斷項，以支撐設(shè)計人員及審簽人員進(jìn)行模型質(zhì)量判斷。

（3）PDM SAVE 子模塊對模型是否主動進(jìn)行模型質(zhì)量檢查，并對模型質(zhì)量檢查屬性進(jìn)行賦值，該值是后續(xù)審簽系統(tǒng)判斷該模型是否可以進(jìn)行審簽的依據(jù)。

（4）設(shè)計人員提交審簽時，審簽系統(tǒng)會依據(jù)模型屬性判斷是否可以進(jìn)行審簽。

與人工模型質(zhì)量檢查相比，Q-check 工具極大程度減少了設(shè)計人員模型質(zhì)量檢查的工作量。在主動模型質(zhì)量檢查后達(dá)標(biāo)的模型，在審簽系統(tǒng)中模型屬性判斷可直接進(jìn)入審簽環(huán)節(jié)。

3.2 模型質(zhì)量后臺自動檢查

模型質(zhì)量后臺自動檢查模式可以做到對模型質(zhì)量進(jìn)行批量檢查，最大程度降低設(shè)計人員的日常工作量，不需要設(shè)計人員做其他工作。模型質(zhì)量后臺自動檢查流程如圖3所示。

圖3 模型質(zhì)量自動檢查流程

（1）在設(shè)計人員完成模型設(shè)計后，可在初步模型質(zhì)量檢查后直接將MBD 模型提交審簽。

（2）在審簽系統(tǒng)提交審簽環(huán)節(jié)與審簽環(huán)節(jié)中間加入后臺模型質(zhì)量檢查環(huán)節(jié)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計人員專業(yè)自動選擇相應(yīng)檢查模板，該環(huán)節(jié)為系統(tǒng)自動檢查，不需要設(shè)計人員在界面等待，無需改變設(shè)計人員的操作習(xí)慣。

（3）在進(jìn)入審簽系統(tǒng)后續(xù)審簽環(huán)節(jié)加入判斷，以后臺模型質(zhì)量檢查結(jié)果為依據(jù)，符合模型質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)則可以進(jìn)行后續(xù)審簽，反之則終止審簽流程。

（4）因模型質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而終止流程后，系統(tǒng)會對該流程設(shè)計人員作出模型質(zhì)量檢查否定項提示，以幫助設(shè)計人員對該模型進(jìn)行快速修改。模型質(zhì)量主動檢查與模型質(zhì)量后臺自動檢查結(jié)合應(yīng)用，可達(dá)到提高工作效率、減少設(shè)計人員工作量、對MBD 模型質(zhì)量進(jìn)行強(qiáng)制控制的效果，可保障企業(yè)上下游部門與企業(yè)間的MBD 模型質(zhì)量，一定程度上避免了因MBD 模型質(zhì)量問題產(chǎn)生的返工。

4 模型質(zhì)量檢查模板

模型質(zhì)量檢查軟件在工作中有兩種角色，分別是管理員與用戶。管理員定制用戶檢查模板，當(dāng)用戶主動檢查時，由用戶選擇模板進(jìn)行模型質(zhì)量檢查。當(dāng)模型質(zhì)量后臺自動檢查時，則由系統(tǒng)根據(jù)模型所有者專業(yè)調(diào)用對應(yīng)模板進(jìn)行模型質(zhì)量檢查。管理員在用戶使用模型質(zhì)量檢查軟件檢查模型前完成相關(guān)的定制工作，確定好檢查模型的種類，明確需要檢查的內(nèi)容，創(chuàng)建模板。使用戶檢查能夠達(dá)到最理想化的狀態(tài)，幫助用戶提高設(shè)計質(zhì)量。

模板包括基本檢查模板、草圖檢查模板、實(shí)體模型檢查模板、曲面曲線檢查模板等。其中通用的檢查項有三位標(biāo)注、發(fā)放狀態(tài)、通用注釋、技術(shù)注釋等。也有部分專業(yè)特有的檢查項，如鈑金特有的圓柱彎曲定義檢查、鈑金參數(shù)檢查以及管路特有的導(dǎo)管轉(zhuǎn)彎半徑檢查等[6]。

5 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)上述模型質(zhì)量控制方法對模型質(zhì)量的強(qiáng)制檢查，保障模型質(zhì)量，需使用組件應(yīng)用架構(gòu)（CAA）對CATIA 及VPM 系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，將模型質(zhì)量檢查工具Q-check與審簽系統(tǒng)進(jìn)行集成，采取二者相結(jié)合的應(yīng)用模式[7]，需實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)。

（1）PDM Save 子模塊。該模塊主要根據(jù)模型質(zhì)量檢查結(jié)果對檢查模型賦值，該值作為審簽系統(tǒng)判斷該模型是否可以進(jìn)行審簽的依據(jù)，該模塊的實(shí)現(xiàn)需調(diào)用模型屬性接口讀取模型并對其賦值。

（2）審簽系統(tǒng)模型屬性判斷子模塊。該模塊主要是將PDM Save 子模塊對模型賦值進(jìn)行判斷，以此為依據(jù)判斷該模型是否可以進(jìn)入后續(xù)審簽。該模塊的實(shí)現(xiàn)需調(diào)用模型屬性接口，對其屬性進(jìn)行讀取和判斷。

（3）后臺自動檢查模塊。該模塊需將Q-check 軟件與審簽系統(tǒng)進(jìn)行緊密集成，模型在未通過主動模型質(zhì)量檢查、提交審簽時，后臺對其進(jìn)行模型質(zhì)量檢查。

6 結(jié)語

在現(xiàn)有模型質(zhì)量控制方法的基礎(chǔ)上，提出將模型質(zhì)量檢查工具Q-check 與審簽系統(tǒng)相結(jié)合的應(yīng)用方式。在一定程度上可以提高模型質(zhì)量檢查效率，并可以做到對模型質(zhì)量的強(qiáng)制控制，從源頭上杜絕模型質(zhì)量不過關(guān)的MBD模型流出，將模型質(zhì)量缺陷提早暴露出來，有效降低因模型質(zhì)量缺陷造成的時間成本與返工成本。