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今日荐文
今日荐文的作者为北京机电工程总体设计部专家胡伟杰,殷楠,江阳。本篇节选自论文《基于MBD的武器系统质量管理决策分析方法研究》,发表于《中国电子科学研究院学报》第2卷第3期。本文为论文上半部分。
摘要:针对MBD技术的推广应用,对武器系统产品研制过程质量管理决策分析带来的问题和挑战,本文提出了一种基于MBD的武器系统质量管理决策分析方法,该方法通过建立一套覆盖武器系统产品研制全过程关键质量指标的指标体系,基于指标体系获取产品研制过程质量数据,构建质量数据分析模型,并进行产品质量分析及趋势预测,将有效缩短产品研制周期,降低产品研制成本,为企业领导提供及时有效的决策建议,为战略决策提供有效的辅助支持。
关键词:武器系统;数据模型;质量管理;决策分析
引言
随着国防科技工业体制改革的不断深入,国家对*工科研单位*策的不断调整,国家宏观环境、用户行为、*工科研单位的经营机制和运作模式均发生了重大改变。如何以信息化支撑,降低成本,提升产品质量,提高产业核心竞争力已成为当前*工科研单位面临的严峻挑战。
MBD技术的应用,使得制造体系发生了变革,给实施数字化制造和检验带来了极大的方便,工艺人员和检验技术人员可以利用信息化手段直接从设计数模上提取制造、检验依据,可以很方便地进行工艺仿真、数控加工和数控检测,大大减少了工艺、工人、检验的工作量和出错的概率,有利于提高产品质量和生产效率。MBD技术的应用,推动了信息化支撑的可持续发展模式,深度推动工业化产品质量越来越需要依靠贯穿产品研制过程的质量管理决策分析,以期通过对产品研制全过程质量管理的及时有效决策来驱动跨部门协同,缩短产品研制周期,降低产品研制成本。
国内外现状和发展趋势
()国外现状和发展趋势
近年来,国外航空航天制造业在数字化技术应用领域取得了巨大的成功,全面采用了MBD技术,将三维产品制造信息与三维设计信息共同定义到产品的三维数模型中,直接使用三维标注模型作为制造依据,实现了产品设计、工装设计、零件加工、部件装配、零部件检测检验的高度集成、协同和融合,建立了三维数字化设计制造一体化集成应用体系,开创了数字化设计制造的崭新模式。
在质量管理决策分析方面,波音、空客等公司发布了基于MBD的产品质量管理与保证要求;西门子公司提出了基于MBD的全生命周期质量管理决策分析解决方案,即:在产品设计阶段,直接从MBD模型中提取数模进行尺寸建模,通过仿真产品的制造和装配过程来预测产品的尺寸质量和偏差源贡献因子,实现MBD模型中公差分配的优化,提高产品设计质量;
在工艺规划阶段,基于实体模型标注驱动的智能化离线编程与虚拟仿真,借助基于模型的信息重用,可有效准确地传递尺寸设计信息,从而确保数字化测量路径规划与虚拟仿真验证结果的可靠性与唯一性,为输出高质量零缺陷的执行程序提供有力支持;
在产品生产阶段,通过对实时生产质量信息跟踪、分析和发布,帮助用户及时发现生产过程中的质量问题,通过对制造数据的深度关联分析,寻求问题的根本解决方案,从而提高产品的最终质量,同时提升生产效率并降低生产成本,并通过将产品开发过程中制造质量和设计质量挂钩,形成产品全生命周期质量管理的闭环。
(2)国内现状和发展趋势
我国航空航天工业也遇到了前所未有的发展机遇,尤其是近几年国家的重视为航空航天工业的快速发展提供了一个良好的平台。近年来,航空航天各所纷纷采用先进的数字化技术,以提升行业的快速设计、精益制造及设计制造协同研制的整体能力和水平。
国内中航工业的数字化技术应用发展迅速,MBD技术的引入和工程实践也已开展多年,并且三维数字化设计和MBD技术在产品设计中已得到了成功深入的应用,其中航空领域应用的最早,并在以“枭龙”战机为代表的多个型号研制中广泛应用,实现了协同设汁、虚拟样机试验和数字化制造一体化,大大缩短了研制周期、节约了研制经费,得了较好的社会和经济成效。基于三维模型的质量管理也已经在某些设计环节开展了应用,但尚未系统性的形成质量管理体系
2存在的问题
在长期的航天型号研制生产过程中,质量管理决策分析一直是确保研制过程受控的重要活动,是改进和提高产品质量的有效手段。随着MBD技术的应用,越来越多的数字化技术如三维数字化定义、数字化虚拟装配、设计制造并行、单一产品数据源和数据共享,全三维数字化环境与协同设计,全面的产品数据管理等应用到产品的研制过程中,国防科技工业从传统的基于图文和产品实物的设计、制造、装配、检验和服务的研制生产模式向基于模型的设计、制造、装配、检验和服务研制生产模式转变,对质量管理决策分析提出了新的需求和变革。主要表现在:
()传统的质量指标体系不能满足新的基于模型的设计、制造、装配和检验模式的质量管理决策需求
随着MBD技术的推广应用,产品设计、制造、装配和检验过程中的质量评价越来越成为关系到提高产品研制水平,缩短产品研制周期的重要问题。而且对武器系统产品研制过程质量管理能力进行测度和评价,有关变量众多,且一些变量间存在较强的相关性,增加了分析的难度,因此,通过众多变量以及它们之间的复杂关系,去找到能够综合反映产品设计、制造、装配和检验过程质量管理能力的关键指标,显得十分重要。而以往的质量指标体系由于受历史条件和信息化水平限制,所反映的质量信息在全面性、准确性和及时性等方面已不能满足新的基于模型的设计、制造、装配和检验模式的质量管理决策需求。
(2)随着数字化研发模式变革的不断深化,产品研制过程中的质量信息在数量和复杂度上不断加大,对质量数据的处理方式提出了更高的要求。
质量数据作为质量信息的源头反映了产品的质量状况,是现代企业质量管理的前提和基础,其及时有效获取、合理有序组织管理是成功实施数字化质量管理的前提和基础。目前,产品研制过程中的质量数据被孤立分隔,分别被各业务系统管理,造成产品研制各过程的质量数据无法互通和利用,形成信息孤岛,很难实现对产品研制过程的质量进行全程、全方位、实时和多层次的管理、分析、处理。
(3)已有的质量数据分析模式不能适应新的基于模型的设计、制造、装配和检验模式
产品质量信息在跨部门之间的传递,如设计与制造、制造与装配、装配与检验之间的质量数据信息经常发生断裂与脱节,缺少有效地整合产品研制各过程间的质量管理信息并挖掘质量数据间隐藏的关联关系的手段,不能合理、全面地确定影响产品研制生产的关键质量因素,不能科学地优化产品研制过程的质量管理。
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[5]王静.导弹贮存指标体系研究[J].强度与环境,.
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(未完待续)
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