成功案例 航天复杂产品基于PDM系统的技术状态有效性管理研究与实践 来源: 发表时间: 2022-07-03 来源:火狐体育最新官网登录入口 作者:火狐体育app

  本文阐述了航天复杂产品研制技术状态有效性管理技术的研究分析与实践过程。通过对型号研制过程中技术状态有效性设计、生成、变更等方面的研究,构建了基于PDM系统的有效性管理体系。

  PDM系统是以软件技术为基础,以产品为核心,实现对产品相关数据、过程、资源一体化集成管理的技术。产品结构与配置管理是PDM系统核心功能之一,在航天领域,复杂产品设计要求严格,组成部件较多,产品技术较为复杂,对于面向航天复杂产品的数据管理系统来说,产品结构与配置管理的主要功能是管理型号产品数据的版本和状态,其目标除了保证产品数据的正确性和完整性之外,还需满足数据的一致性、有效性和可追踪性。

  技术状态有效性管理的核心思想是使产品设计数据有序、设计过程优化和设计资源共享,最终保证产品设计和制造各环节的使用人员能够使用正确版本的数据。因此在PDM系统中,数据有效性管理需要提供指定描述对象版本、部件及其他符合要求对象用于生产范围的能力,即根据条件将非精确的产品结构输出为精确产品结构。同时,在型号产品研制过程中,已经受控的设计数据在进行变更时,需要提供计划有效性的设置和管理功能,而有效性的设置范围可以通过标识产品制造的日期范围、产品制造的序列号或产品制造的批号等多种方式进行表达。

  PDM系统核心是管理型号产品数据的版本和状态,依托PDM系统的管理,可保证产品数据的正确性与完整性。但随着PDM系统的深入应用,系统管理的产品数据和过程越来越复杂,用户对系统功能的要求也越来越高。目前,在产品设计过程中,零部件及其关联文档对象不断修改产生多个版本,产品装配关系在不同时间、不同生产批次下存在一定的差异,针对同一产品的不同批次、同一批次产品的生命周期不同阶段,需要有不同的产品结构描述,系统需管理大量的产品结构树,单一形式的产品明细表和简单的版本管理已无法满足航天企业对型号产品数据管理的需求。因此,需研究并建立型号技术状态有效性管理体系,支持型号研制的多状态和系列化发展,保证在数字化研制过程中产品数据的一致性、完整性和可追溯性,为型号研制提供坚实的技术基础和保障。

  在产品研制过程中,由于多批次、多分支、技术状态管理复杂等问题,基于PDM系统的技术状态有效性管理应满足以下需求。

  产品在传统研制模式下的技术状态管理面向单型号进行。在多型号、多产品、多分支并行研制的发展需求下,需要统一管理多分支的型号产品数据,提供统一产品数据源基础上的结构、电气及软件等多类数据的管理能力,支撑多型号、多任务、多分支并行研制需求。

  在传统的研发模式下,批次状态信息隐藏在研制过程的各项业务活动和数据结果记录中,这种维护批次的方式已无法满足现有的研制要求。产品研制当前急需在统一产品结构中,通过增加技术状态标识的方式来提高产品结构的表达能力,以及产品配置和应用的灵活性。

  一直以来,航天复杂产品研制对业务模型和文件采用“最新有效”方式,这种方式无法满足多版本有效及并行研制要求。需提升PDM系统的结构配置能力,对时间、批次等有效性配置提出要求,通过一种或多种配置规则实现产品结构快速配置和使用。

  结合航天复杂产品研制特点,研究有效性管理的基本原理及在航天产品研制技术状态管理中的应用方法。通过数据有效性来区别同类产品的不同内部组织结构;通过有效性的组合,达到组合多种产品结构的目的;通过有效性和配置规则来对系列化产品进行管理。

  基于PDM系统型号多分支技术状态有效性控制的产品配置模型包括结构配置和版本配置两种类型,根据条件将非精确的产品结构输出为精确产品结构。

  基于产品配置模型,研究如何在PDM系统设置有效性标识,在系统中对产品结构设置结构有效性和版本有效性,其中结构有效性标识设置在使用关系上,版本有效性标识设置在版本对象上。

  研究并确定基于PDM系统型号多分支技术状态有效性控制的管理流程,包括如何配置有效性标识、标识的审签等,同时明确有效性标识的配置规则,可以通过配置规则进行自动获取对应的产品技术状态。

  按照配置规则筛选时,可以获取对应的型号产品技术状态,也就是非精确产品结构过滤出精确的产品结构。

  在实际型号研制应用中,当工程变更发生后,通常会引起产品结构有效性的变化。当产品结构的有效性发生变化后,原来标识在产品结构关系和版本对象上的有效性需要根据变更后的有效性同步做出相应调整,需明确有效性控制的变更规则,以避免有效性标识的冲突。

  通过对设计所航天复杂产品研制过程中技术状态有效性的设计、生成、变更等方面进行分析研究,形成有效性管理的基本原则。通过对产品结构树与技术状态文件有效性控制方法的研究,确定有效性管理在PDM系统中型号管理过程中的方法,同时通过对有效性在产品不同研制阶段、不同研制层级的传递关系的研究,辅助实现产品从需求到制造、从总体到分系统、从二维图纸转变三维模型的技术状态管理。

  在PDM系统有效性设置中,从有效性作用的效果来分,可以分为版本有效性和结构有效性两类。其中结构有效性产生的作用是影响子产品结构对父产品结构的使用关系有效的范围及产品结构在具体装配关系中的数量,而版本有效性产生的作用是产品结构的某个具体版本的有效范围,并支持同一对象的不同版本拥有不同的有效性范围。

  而有效范围的设置分别基于日期有效性和单元有效性,前者指的是有效性在什么时间点或时间段内有效,后者指的是有效性在什么批次、序列号内有效,同时后者仅对可跟踪的产品结构有效,有效性的设置范围类型与产品结构的跟踪方式有关。

  当产品结构按照有效性配置条件进行过滤时,会出现在一个给定的有效点上存在有一个对象的多个版本同时有效的情况,在这种情况下,就需要指定相应的计算规则进行处理,从而只得到唯一的一个有效版本。具体规则如下:

  2)结构下优先匹配“批次号”的有效性,如果没有符合“批次号”有效性的产品结构,则按照最高版本有效原则匹配。

  有效性配置管理为对已设置有效性的使用问题,即基于产品结构的结构有效性和版本有效性条件的设置,对产品结构进行配置,从而提取出符合条件的产品结构。其中产品结构的结构有效性和版本有效性所描述的过滤条件即为有效性配置规范。通过对产品结构版本或结构的有效性的设置,应用相应的有效性配置规则,从非精确产品结构树中过滤出所需要的精确产品结构。此外可通过比较功能将配置出的有效性的BOM进行对比,并输出对比结果。

  通过增加多分支技术状态标识的方式来提高产品结构的表达能力以及产品配置和应用的灵活性。由此解决型号产品在多型号、多产品、多分支并行研制的情况下,按照有效性的需求来进行统一管理多分支的型号产品数据,提供统一产品数据源基础上的机械、电气及软件等多类数据的管理能力,同时通过一种或多种配置规则实现产品结构快速配置和使用,保证支撑多型号、多任务、多分支并行研制需要。

  本文以航天复杂产品研制过程多批次、多分支技术状态管理复杂为切入点,研究技术状态有效性控制技术,通过对PDM系统现有的功能进行扩充,在数据上定义批次或时间的有效性值,在多个产品的研制过程中进行了应用,形成了支持航天产品系列化、多状态研制技术状态管理的理论体系、业务规范和应用模式,以支撑湖北航天技术研究院总体设计所产品研制的顺利推进。

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