浅谈Q―PLM在汽车行业的应用

【摘 要】随着国内汽车自主品牌企业信息化建设的不断深化，发展成为数字化企业成为越来越多车企追求的目标，其中CATIA数模是产品的开发制造的重要依据，设计数据质量的提升有助于缩短产品研发周期，迅速占领市场，提高产品的竞争力。本文以某车企研究院为例，探讨在整车研发体系中应用Transcat Q-CHECKER工具，建立数据检查规范，并与PDM（产品数据管理）系统的紧密集成，即Q-PLM。实现设计数据质量与整个生命周期的闭环管理。最终提升设计数据质量，保证了系统内生产数据的有效性。

【关键词】Q-CHECKER；Q-PLM、PDM（产品数据管理）；CATIA （Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application）

1 Q-CHECKER简介

某车企研究院数模设计采用法国达索（Dassault System）公司 CATIA（Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application 计算机辅助三维互动应用，下同） V5软件。该软件功能多样，目前汽车部件及总成设计主要应用基础结构、机械设计、外形、数字化装配等模块。

Q-CHECKER是由德国Transcat公司研发的数据质量控制软件，采用最先进的数据质量工业标准VDA 4955、SASIG PDQ为依据设置检查标准 ，Q-checker for CATIA V5的检查项目近300项。50%的检查具有自动修复功能，某车企研究院结合自身数据设计特征、分类、加工工艺及数据管理规范要求选取其中28项作为常规检查项，其中标准规范检查19项、设计方法检查5项、几何检查4项。依据检查项对数据质量影响程度分为警告、错误两个级别；充分考虑各专业数据设计特点及PDM系统数据成熟度的不同维度，定制20余个数据检查标准。

1.1 设计方法检查

编制CATIA设计规范，建立了设计数据启动模型，保证设计数据的标准化、规范化、统一化。按照设计规范设置检查内容，如模型需符合启动模型结构，指定在相应结构下存放的元素类型、指定结构层次及数据元素的隐藏显示规则等，为下游使用数据部门提供方便。涉及检查项为：Structure of Part Specification Tree、Permitted Element Types in NOSHOW、Permitted Element Types in SHOW等。

1.2 几何检查

1.2.1 检查当前文件中是否有碎面 （Tiny Surface）

在设计数据中存在极小曲面可能导致CAD数据转换中结构面丢失，对CAE数据分析结果造成偏差，影响对零件的质量判定。利用Q-CHECKER对最终结果进行碎面检查，可定位到碎面位置并给出精准的误差。

1.2.2 曲面、曲线的G0、G1连续性

模具供应商和生产制造部门，对曲面间的断差、间隙曲率及模型的间隙等有一定的要求，如果数据质量较差，会导致模具的二次修复、甚至模具报废，造成巨大的经济损失。通过此检查项设置可检测出模型中，曲面间的断差与间隙曲率变化的不平顺；还可检测出间隙过大和不平整的模型。

1.2.3 折叠面检查（Embedded Surface Features （Shells） [G-SO-EM]）

曲面产生折叠，导致曲面的法向不一致，对于机加工件影响机床加工，更可能导致车床刀具的直接损坏。通过此检查项可检测出数据中是否存在折叠面，并可定位错误位置。

1.3 标准规范检查

根据某车企研究院的产品数据管理办法，对数模的命名规范、属性填写、颜色使用及透明度设定等做了严格的规定；对2d图纸内的字体格式、是否出图框等做了详尽的要求。涉及检查项举例如下：Model Definition（检查模型名的定义名）、Empty Sheets（检查当前是否有空图纸存在）、Permitted Text Fonts（检查当前CATIA图纸允许的字体格式）等20余项。

2 Q-PLM应用简介

Q-CHECKER工具的使用在很大程度上提高了数模的设计质量，但没有和产品数据管理平台进行集成，工程师需线下自查，这就造成了数据管理流程的断层，不利于数据的整个生命周期的管理。

Q-PLM的目的就是将Q-CHECKER的检查流程融入到整个PLM流程中，使其为在PDM系统冻结的数据进行最终的质量检查，根据数据不同的成熟状态进行不同质量检查，结合PDM系统中数据冻结流程，形成设计数据的闭环管理。经过详尽的业务调研及技术探讨，在国内首家实现Q-PLM的应用。

根据各专业数据特征、类型、技术要求、制造工艺及数据成熟度的不同要求，定义了22种检查标准，包括CATPart（20种）、CATProduct（1种）、CATDrawing（1种）。Q-PLM实现了数据在PDM系统中的自动检查、检查结果的回传、结果表单的生成、邮件的消息交互及与数据冻结流程的集成。主要技术处理流程为，PDM系统通过Web service（SOA）接口向Q-PLM系统发送一个包含数模所在路径、数模名称、QC使用的检查标准、零件所属专业、数模ID、数模版本及作者等信息的xml文件，Q-PLM将次文件解析处理后通过Q-CHECKER进行数据检查，检查结束后将Q-PLM根据检查结果将包含数模检查结果属性xml文件及数模检查报告返回给PDM系统。PDM系统经过内部的处理将检查结果报告及结果属性挂接到零件版本中，在零件发起冻结流程时，如没有经过Q-CHECKER检查、检查不通过或不符合数据的检查标准均无法发起冻结流程。

为了保障数据检查的效率及资源的充分利用，在系统设计中实现了检查任务队列排序的管理模式，PDM发起的每个检查任务的进程都会在接口服务器的进程池中管理，进程池的大小为Q-PLM的license数量，依据Q-PLM的license数量控制每次进入队列的任务数量，如进程池已满，后续任务将排队。当检查任务完成license被释放，排队的任务依序进入检查。当队列出现问题时，可以按已提交的任务队列导出未检查的零件清单，并且能够按照系统外提交的检查清单，进行批量检查。

3 结束语

Q-CHECKER 软件及Q-PLM体系的应用，实现了设计数据质量检查及冻结的闭环管理，提高了数据模型的质量，为后续车型的改款或沿用提供了数据质量保证。在虚拟设计阶段能够及时、快速的检测出模型的错误并进行修改，最大限度的减少物理样车的投入，降低开发成本，缩短产品开发周期。建立了统一的规范化的、标准化的数据质量规范，提高协同设计的效率，从而提升了设计水平。

【参考文献】

[1]北京兆迪科技有限公司，编著.CATIA V5宝典[M].电子工业出版社，2009.