产品设计下的数据管理论文

一、面向制造的数据设计规范的建立

MBD模式下，设计人员的设计要求全部通过一个集成的信息模型来表达，设计人员需要通过最少的工作、用最简洁的方式的表达设计要求、工艺人员要通过简单的操作快速的获取产品制造需要使用的各种信息。这就要求双方在产品设计前，制定双方认可的数据设计规范，该规范应保证设计可达性的前提下，最大限度的面向制造部门的工艺要求，以保证制造部门后续工作的顺利开展。

(一)构型方案的确立

由于当前客户部门对飞机有不同的需求，例如陆基使用、舰载、垂直起降等，这就需要设计人员在设计开始时确立明确的构型管理方案，以满足针对不同的客户需求采用不同的设计解决方案。构型管理的关键在于通过实施构型管理，协调典型部位(客户需求虽然不同，但是机体结构相同的部位)与差异部位间数据的组合、调取、使用关系。这样才能够保证制造出的飞机能够满足不同客户的不同要求。构型方案需要首先确立的主要原因在于，制造部门需要根据不同的构型管理方案，将设计部门提供的EBOM数据转化为PBoM数据，根据PBoM制定不同的生产组织方式，生产过程中形成不同状态的MBOM数据，当前国内外采用的构型方案管理方式有以下几种:*单一架次构建一个BOM结构树这种管理模式对于投产的架次较少，且客户需求的状态较多时非常的适用，虽然不同的架次间数据存在一定数量的交叉应用，但最终的结果是每一架次状态都存在一个物理的BOM。此种管理模式的优点在于各架次的数据状态非常明晰，数据对数据管理系统的依赖程度较低，便于产品的分包协作。*所有状态形成超级BOM结构树此种管理模式必须依赖于数据管理系统进行管理，数据本身存在于不同的构型管理状态中，数据的有效性记录于数据本身内或是其所属的模块中。后续环节的使用过程中必须依赖于数据管理系统的基于架次或是状态的过滤功能才能够获取某架飞机最终的数据状态。此种管理模式的优点在于数据的集成度非常高，不存在数据冗余，缺点在于数据管理工作不能够脱离数据管理系统进行，给后续的产品制造带来了一定量的成本。*基于模块化的构型管理如图1所示，此种管理模式需要首先确立飞机的基本构成模块，这些模块在所有的方案内都是统一的，方案都是通过“构型层”体现的。此种管理模式的优势在于，数据管理的颗粒度非常的灵活，各模块间的关系也比较明确。且后续的改型、选配工作开展非常的容易。

(二)设计几何信息表达传递方式的确立

在MBD模式下以及随着基于三维的数字化工艺设计、数字化检验工作的深入开展，设计人员设计的几何信息不仅需要表达零件最终的尺寸信息，更需要体现出不同类型零件的不同实现方式。例如饭金零件需要体现出从板材到毛料到最终零件的形成过程、机加零件要体现出从锻、铸件毛坯到零件各个细节的形成过程等。这些要求给设计人员的设计工作带来了一些挑战，细化了面向制造的设计思路，在满足设计强度、刚度要求的前提下，工艺实现的可达性也逐渐的成为设计人员需要关心的要点因素。

(三)设计非几何信息表达传递方式的确立

在MBD模式下，不能够片面的追求所有的信息都通过三维表达，需要考虑不同信息的最佳的表达方式。没有了传统的二维纸质介质，一些传统文字描述的内容需要通过一些载体进行表达与传递。当前采用的比较多的方式是通过零件的内部属性信息或是通过在数据管理系统内定义数据外部软属性信息表达。但无论采取哪种表达方式，都需要设计部门与制造部门共同制定数据表达、传递规范，目的是知道制造部门的工艺人员及生产一线的人员能够快速获取本专业或是自身需要的信息。

二、并行工作业务规则的确立

并行工作的开展必须依赖于数据管理规则、数据设计规则的确立，如果没有这些内容作为前提，并行工作的开展将非常的混乱。并行工作的目的是要求工艺人员提前介入产品设计工作中，从工艺可达性的角度对设计数据提出工艺要求，避免因工艺无法实现或是实现困难带来的往复修改等问题，同时基于已完成的设计模型开展必要的生产准备工作，以缩短生产准备的时间，相应的缩短飞机研制的周期。成熟度也就是产品设计状态成熟度，设计部门与工艺部门在并行工作开始前需要制定符合双方设计、制造状态的成熟度管理规则。一般成熟度的管理划分为几级，不同的成熟度状态需要对应不同的设计数据完善程度以及不同的工艺工作开展时机。例如，当成熟度达到某一状态时，设计数据的材料信息及零件外廓尺寸信息确定，制造部门就可以进行制造配套材料的采购、订货工作。基于成熟度的并行工作模式的核心在于设计人员的成熟度状态控制以及制造部门基于成熟度开展工作的结果。设计部门必须严格控制设计数据的成熟度状态，不能够随意的进行提升或是降低，且提升的时机必须作出严格的要求与控制。制造部门不能单单只要求当成熟度达到某一状态后可以开展哪些工作，而应当明确的要求工作开展的程度。

三、工艺分工数据的管理

工艺分工指企业内部根据不同的专业以及同专业内部不同部门的不同的制造生产能够而进行了内部零件制造、装配的路线的划分。工艺分工的结果是划分出飞机工艺分离面以及所有零件、组件、工艺组合件的工艺路线，根据工艺分工的结果形成飞机制造的PBOM数据，生产计划部门根据PBOM数据制定零件制造及装配计划。

(一)工艺分离面的划分

工艺分离面应由工艺工作主管部门根据装配部门的工作能力进行划分.将飞机的大部件进行拆解.将不同的部件划分到不同的装配部门，后续的小部件划分有装配部门自行组织人员完成。

(二)PBOM的建立

PBOM即工艺BOM，是由设计BOM(EBOM)向制造BOM(MBOM)转化的中间数据。PBOM一般分两个步骤形成，第一步为将EBoM中部分数据进行分解、组合形成工艺组合件，第二步为工艺部门在EBOM及工艺组合件的基础上增加零件、组件、装配件的工艺路线形成最初的PBOM。PBOM的数据是在EBOM数据的基础上形成的，底层数据必须与EBOM数据保持关联关系或是直接引用EBOM数据。但表层数据的权限必须与EBOM数据的权限进行分离，以使工艺部门能够对数据进行后续的操作。当设计部门的EBOM建立过程中，工艺部门的PBOM数据即可开始建立，建立过程需要保证所有的EBOM数据都有对应的PBOM数据与其一一对应，不能够出现冲突或遗漏。当前多使用DS公司的Delmia软件的DPE模块或是DS公司的V6平台Delmia模块完成此项工作。建立完成的PBOM数据应与设计EBOM数据基于同一数据管理平台进行管理，以保证数据的关联性以及数据更改更新的继承性。

(三)工艺分工数据的传递与使用

工艺分工数据是在PBOM零件工艺路线数据的基础上形成的基于专业部门的所有数据的集合，这些数据是在PBOM工艺路线的基础上形成的，是生产计划部门编制部门生产计划的基础。工艺分工数据一般通过数据管理系统开发基于单一车间的数据提取功能完成的，一般为动态的数据，生产计划部门可在数据管理系统内进行提取，并将计划的结果与PBOM数据建立关联，以保证当PBOM数据发生更改后，数据能够得到及时的更新于反馈，不会出现零件或组件的遗漏。同时，工艺分工数据也是工艺主管部门进行产品设计工艺性判断工作的输入，工艺主管部门根据其负责的不同专业部门提取出与本专业相关的零、组件目录，并基于此目录协助设计人员进行产品设计的工艺可达性判定。

四、工艺审查数据的管理

工艺主管部门以及工艺分工的结果提取出与本专业相关的零、组件目录后协助设计人员进行产品设计的工艺可达性判定的工作也相当于进行零、组件工艺性审查的工作。将所有的工艺要求都灌输到产品设计工作中后即完成了相应产品的工艺审查。工艺审查的结果应作为产品成熟度状态控制的一个重要条件，工艺审查的结果应记录在制造部门的PBOM数据中，通过工艺审查结果的属性与设计EBOM建立关系，只有产品通过工艺性审查后才能够允许其提升至下一个成熟度状态。工艺审查的数据以及工艺人员与设计人员进行沟通的数据应在数据管理系统进行统一管理，以作为后续工作的依据，以及后续出现问题后的主要依据，避免推诱扯皮的现场发生。除以工艺分工数据作为工艺审查工作的输入外，也可以在设计EBOM属性内增加零件的工艺类型，如:饭金件、机加件、钦合金零件等，工艺审查人员通过过滤功能进行零件目录的提取继续后续的工作。

(一)工艺审查工作的启动

工艺审查的工作应在PBOM建立后启动，各专业根据自身的需要进行审查的目录分别开展工作。并行工作管理部门应把握所有产品数据的设计状态以及工艺审查工作的进行状态.当产品数据达到可进行工艺性审查的状态后，及时组织相关人员对相关数据进行工艺性审查。

(二)审查数据及信息的获取

参与工艺审查的人员除具体的零件负责专业人员外还有一些常规专业需要开展工作，如:标准专业、热处理专业、表面处理专业等。这些专业与具体的专业部门的关注点不同，具体的专业部门对数据的几何关注程度比较高，主要关注点在产品的形成工艺可达性，而常规专业的人员只关心与本专业相关的某些注释信息等非几何信息的工艺性判定。国内航空企业多使用DS公司的CATIA软件进行产品设计，随着客户对飞机性能要求的不断提高，飞机产品数据的数据量越来越大，而大的数据量导致了对计算机等设备的硬件水平要求较高，如果所有专业都基于打开产品模型进行工艺性审查无疑会带来一部分成本，同时数据逐项打开的工作效率也非常低。所以要求数据管理系统能够将需要进行工艺性审查以及需要生产一线的工艺及工人查看的非几何信息提取到数据的表层，通过过滤功能能够完成同类非几何信息的批量捍取供常规专业人员进行工艺审查，同时支持审查结果的批量反馈给数据管理系统作为产品数据成熟度状态提升的依据。

(三)审查结果的管理

工艺审查的结果应在PBOM中进行保存管理.并作为被审查数据成熟度提升的判定条件，未通过工艺性审查的数据不允许进入某个成熟度状态。工艺审查的结果应能够进行汇总及状态标识，以保证所有的相关专业都完成了工艺审查，且汇总的结果将作为工艺审签的基础数据进行管理。

五、工艺审签数据的管理

当某一产品数据通过所有必须的工艺审查后，可提交发放审签流程，发放审签流程中需要工艺部门的工艺总代表汇总该产品的工艺审查结果后判定是否通过工艺审签环节。此过程可交由数据管理系统完成，通过系统开发使得数据管理系统能够实现产品数据工艺审查结果的汇总及判定，当所有专业都通过工艺审签后，系统能够代表工艺总代表自动完成发放审签的工艺审签环节。

六、结束语

产品设计并行阶段的数据管理作为产品并行设计的基础管理工作，在产品设计过程中占有重要的地位，起到关键的作用。产品数据管理不但需要包含底层数据的组织、存储、使用这些问题，更需要关注与相关的业务开展模式的结合，面向制造的设计及数据组织、管理思路更是航空制造业面临的首要挑战。

作者：李德峰 孙岩 单位：中航工业沈阳飞机工业集团(有限)公司 沈阳航空航天大学北方科技学院