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航天器三维协同研制标准体系研究※

更新时间:2009-03-28

三维协同研制是以三维数字模型为核心开展产品研制过程协同的研制模式,主要包括设计协同、制造协同、试验协同等内容,具有可视化、精确性等特点,在数字化研制中发挥着重要作用。三维协同研制模式是对传统研制模式的深刻变革,数字模型代替传统的图样、文件,工程信息的表达、传递、处理和控制方式等发生了质的变化,因而对以往用于控制、规范设计制造的标准提出了新的要求。三维协同研制软件的大量使用,涉及对传统研制流程、技术状态控制、信息表达与交换等方面的改变,新模式的推行需要有法可依、有章可循。这就像二维工程蓝图作为几百年来工程人员能读懂的信息载体一样,新模式下工程人员都能读懂的信息载体的核心就是设计源头的三维模型及其标注信息。

(1)企业标准“多且散”。企业把制定新标准数和修订旧标准量作为标准化工作的成绩指标。在企业的年初计划和年终总结中,经常会看到企业把在某段时间相关部门制定了多少标准,其中有多少是国家标准、行业标准,有多少是企业标准,看成是企业标准化工作成绩,似乎只要标准制定完成,标准化工作就算大功告成。其实,从事标准化工作的人都明白,制定标准只是标准化工作的第一步,标准能否产生作用、发挥价值,关键看标准在执行过程中,解决了多少问题,或产生了多少经济效益等,这才是标准化工作的真正成绩。

航天企业正在向数字化转型升级,数字航天器进程不断推进,数字化标准在航天器研制过程中发挥着越来越重要的作用。数字化标准是实现航天器研制过程中数字化工程信息生成、集成、交换和共享的技术支撑基础,是全面提升航天器研制技术基础能力和核心竞争力的基本保证。数字化标准能够为优化企业数字化技术应用流程和方法提供重要途径,为科研成果推广转化提供新的技术载体。

数字化技术应用标准化是三维协同研制模式推行的基本保证,而完善的数字化研制标准体系是指导新模式推行的科学依据,是开发制定航天器数字化设计、制造、测试试验标准及相关规范的基础。系统规划出航天器数字化研制的标准体系,为三维协同研制全过程提供一系列统一的管理和技术规定,有效地降低新模式推行风险,避免走弯路,确保协同研制取得成效。

1 三维协同数字化标准现状

纵观发达国家近些年在产品三维数字化设计与制造上所取得的成就,他们在应用CAD/CAM软件系统的过程中积累了许多经验,这些经验大多集中体现在标准/规范中。早在1997年,美国机械工程师协会 (ASME)在波音公司的协助下发起了三维标注技术及其标准化的研究,并于2003年形成了ASME Y14.41-2003《数字化产品定义数据通则》标准。2006年,国际标准化组织 (ISO)借鉴ASME Y14.41 制定了ISO 16792-2006《技术产品定义文件—数字化产品定义数据通则》,为欧洲以及亚洲等国家的用户提供支持。2009年,我国全国技术产品文件标准化技术委员会 (SAC/TC146)以ISO 16792为蓝本,制定了 GB/T 24734.1~.11-2009《技术产品文件 数字化产品定义数据通则》[1]

在技术应用方面,国外一流宇航企业在产品设计领域,都已实现了MBD(基于模型的定义) 技术对传统生产方式的改造,如洛克希德.马丁公司F-35战斗机和空中客车公司 A380大型客机的研制都是成功的范例[2]。波音公司作为MBD技术的发起者之一,它制定了基于MBD技术的应用规范——BDS-600系列,并在2004年的B787项目中大规模采用了这一技术,使得研发周期缩短了40%,工程返工减少了50%。近年来,波音公司在战神航天运载工具和C130中,采用MBD、MBI(基于模型的作业指导书)技术使得装配时间缩短了57%,引发了三维数字化设计制造的第二次浪潮。作为上游企业,波音公司在合作伙伴中也全面推行了基于模型的数字化定义技术[3]

为了满足产品三维设计的需要,国内相关机构研究制定了GB/T 26099《机械产品三维建模通用规则》和GB/T 24734《数字化产品定义数据通则》等一系列国家标准。其中,一部分标准是对原有标准在数字化技术方面的修订、补充和细化,如 《机械产品三维建模通用规则》的4项国家标准规定了三维建模的通用要求、零件及装配建模的总体原则、总体要求、详细要求等规范化要求,是对 GB/T 17304《CAD通用技术规范》的更新和补充。另一部分标准则是在针对数字化实施和应用制定的新标准,如GB/T 26100《机械产品数字样机通用要求》从数字样机的分类、构成、模型要求、建构要求、应用及管理等方面给出规范要求;GB/T 26101《机械产品虚拟装配通用技术要求》制定了虚拟装配模型的总体要求、虚拟装配总体要求、装配过程规划以及虚拟装配结果的评定等规范化要求。GB/T 24734的11项国家标准,统一描述了对三维CAD应用中的数据集、设计模型、注释、模型数值与尺寸、几何公差、基准的应用等要求,给出了三维模型标注的一般方法和规定。

经过多年努力,目前我国已初步形成了三维数字化产品定义标准体系雏形。近年来,与三维数字化定义相关的重要基础标准已陆续得到制定和报批,在规模上已基本能满足我国机械产品三维设计的基本需要。这些标准如何应用于航天器数字化研制过程,提升航天产品的数字化设计、制造、试验水平以及规范研制过程等方面仍需深入研究,与航天器协同研制所需的三维数字化系列标准还存在较大缺口。总体而言,已有的标准相互关系不明确,也不成体系、不全面,标准定位模糊。为此,运用系统分析方法,按照综合标准化工作的原则与方法来构建航天器三维协同研制标准体系。

2 航天器三维协同研制标准体系

2.1 标准体系框架

“数控加工标准”包括数控编程要求 (如卫星零部件数控编程通用要求、航天器壁板类零件数控编程技术要求、数控编程质量控制程序)、数控加工工艺要求 (如航天器绕线机数控加工工艺要求、航天器钛合金、铝合金结构件高效加工工艺要求)、系统建设应用标准 (如航天器集成分布式数控系统建设与应用要求)等。

图1所述标准体系框架由三层构成,底层是基础支撑层,包括企业基础、安全、运维等基础标准和综合管理、评价等管理标准;中层是标准体系的主体,由概念术语定义、信息分类编码等基础类标准和基于三维模型的数字化设计、制造、试验及协同等应用类标准组成;上层面向航天器研制的方案、初样、正样等阶段,提供各类数字化标准应用。本文针对体系框架的中间主体层,构建航天器三维协同研制的标准体系。

(5)成槽作业时,抓斗出入导墙口时要轻提慢放,防止泥浆动荡。抓斗上升时,及时补充合格泥浆,抓斗上升速度与泥浆补充速度相适应,并保持泥浆液面在导墙顶面以下300 mm以内,避免出现槽内泥浆下降过快而产生塌孔现象。

  

图1 航天器三维协同研制标准体系框架

2.2 航天器数字化协同研制标准体系及其标准组成

航天器三维协同研制标准体系是由若干个相互依存、相互制约的数字化标准组成的具有特定功能的有机整体,如图2所示 (基于图1的中间主体层)。航天器三维协同研制标准体系由基础和应用两大类标准构成。“基础类标准”包含概念术语定义、参考模型、元数据与数据字典、信息分类与编码等标准; “应用类标准”包括数字化设计、制造、装配、试验协同接口标准,数字化设计标准、基于数字化产品的制造标准、数字化测试试验标准以及产品数字化归档标准等。

a)航天器数字化研制基础标准子体系。

“术语定义”包括数字样机定义、基于数字化产品的制造术语定义、三维工艺数据集定义以及航天器虚拟试验术语等标准。

“热控设计标准”、 “电设计标准”包括数字化设计、数字化分析和数字化仿真等标准。

Clearly, the instantaneous maxima occur while the doped filamentary region acquires its largest length, once in every half-cycle. At these times the memristance reaches minima and the current reaches maxima. The average cumulative power dissipated is about 800 μW along the whole period.

总而言之,高效课堂是新课程标准改革形势下教师的一种新的教学理念,更是判断教师授课质量的评判标准。因此,高中政治教师应为学生构建轻松、和谐的课堂学习氛围,从而构建高效的高中政治课堂。

  

图2 航天器数字化协同研制标准体系

“元数据和数据字典”用于规定航天器设计、制造、试验等环节涉及的元数据命名规则、数据格式、数据模型、数据元素和注册要求、数据字典建立方法,为协同研制各环节产生的数据集成、交互共享奠定基础。

“信息分类与编码”包括航天器信息分类和航天器信息编码等标准。

b)航天器数字化设计、制造、装配和试验协同标准子体系。

“总体设计标准”包括数字化设计标准 (如总体数字化设计一般规范、设备模型轻量化规范、总装直属件三维设计规范)、数字化分析标准 (如质量特性分析要求、模型分析要求)和数字化仿真标准等。

“设计-装配信息转换标准、设计-试验信息转换标准”包括转换环境配置和模型转换要求等标准。

c)航天器数字化设计标准子体系。

“总体-结构-热控协同设计标准”包括模板定义标准 (如模板与配置)、骨架定义标准 (如骨架通用规范)、坐标系定义标准 (如航天器三维模型坐标系定义)、卫星总体-结构-热控协同设计标准和载人航天器总体-结构-热控协同设计标准等。

铁打的球队流水的管理层,球队表现好,从老板到球员到教练脸上都有光;成绩不如意,主教练和总经理,都要做“背锅侠”。

“设计-制造信息转换标准”包括转换环境配置标准 (如三维数字模型转换环境配置要求)、模型转换要求标准 (如卫星电缆网设计与制造模型转换要求、卫星管路设计与制造模型转换要求、结构件三维模型转换要求)和BOM表转换标准 (如航天器BOM表转换规范)等。

“设计输入检查标准”包括三维设计数据包完整性检查等规范。

美国因为有非营利的“可汗学院”的支持,能够解决各学科优质教学资源(即大量优质“微视频”)的研制与开发问题[7],但在国内目前一直所进行的教育资源建设中完全针对翻转课堂开发的“微视频”尚处于零散化阶段,尚未形成学科化、层次化的系统。从无到有,再至覆盖各学科、各知识点、满足不同层次学生的需求,这样的教育资源建设将是一个漫长的过程,即短期内无法从宏观角度解决目前翻转课堂本土化过程中出现的视频内容不科学的问题。

“符号定义”包括航天器符号定义等标准。

“设计数据管理标准”包括设计数据技术状态管理等标准。

“其他标准”包括通用件、标准件设计标准、三维模型审查、着色标准、设计接口规范 (如电缆接点表格式规范、总装孔表格式规范)、数据包规范 (如结构蜂窝板电子数据包规范、结构壁板电子数据包规范)等。

d)基于数字化产品的航天器制造标准子体系。

“结构设计标准”包括数字化设计标准 (如面向制造的航天器结构零件模型通用规范、面向制造的结构蜂窝板、壁板、结构框三维设计规范、面向制造的卫星结构部装设计规范)、数字化分析标准 (如结构分析、结构设计-分析一体化)以及数字化仿真标准等。

“数字化工艺设计标准”包括:三维工艺规范 (如总装直属件 (机加、装配、焊接)、管路快速测量工艺规范、工艺文件编制标准 (如三维检验规划编制规范、蜂窝夹层结构板三维工艺文件编制要求)、工装模具建模标准 (如基于 Ug/Solidedge的工装模具建模要求)、数字化工艺仿真标准 (如卫星产品数控加工几何、物理仿真要求、卫星产品结构焊接、复合材料缠绕仿真要求)等。

航天器三维协同研制标准体系框架依据航天器研制流程制定,覆盖航天器研制方案、初样和正样等阶段,涵盖设计、制造、装配和试验等环节。为航天器三维协同研制提供数字产品定义、三维协同、虚拟仿真、数字化制造与检验、可视化预装配、数据信息传递以及技术状态控制等方面的标准/规范。根据航天器研制流程,构建航天器三维协同研制标准体系框架,如图1所示。

根据笔者之前的研究可知[15],基于AHP的喷墨打印纸表面性能权重为W0=(0.6415,0.1279,0.7428,0.1056,0.0961)T。

限于国内专业设置和临床遗传学发展的历史原因,目前临床医师队伍中有遗传学背景的比例极少。因此,产前咨询、实验室检测的无缝对接目前仍有较大困难,但部分机构已经开始了很好的尝试。

“数字化检测标准”包括数字化产品检验要求 (如基于三维模型的产品检验程序设计规范、基于三维模型的产品检验程序管理规范)、数字化测量标准 (如基于三维模型的坐标测量机、激光跟踪仪、三维扫描仪测量规范)、检测数据管理标准 (如基于三维模型的检测记录保存与管理规范)等。

“数字化产品交付标准”包括三维信息数据包管理等规范。

“生产制造管理标准”包括三维工艺系统接口规范、生产计划管理信息系统管理与使用要求、产品数字化标识标准 (如卫星产品数字标识管理要求、结构产品数字化标识)、数字化制造标准 (如管路、电缆网数字化制造标准)、三维信息车间应用规范、三维工艺生产检验规范等。

“两机”重大专项于2015年首次写进李克强总理的政府工作报告中,是“中国制造2025”重点突破和发展的大国重器,被列为“十三五”发展计划中我国要实施的100项重点任务之首。国务院副总理、“两机”专项领导小组组长马凯指出,“两机”代表着一个国家制造业的整体水平,是世界公认的制造强国的重要标志,是建设工业制造强国的需要,是科技强国的重要抓手。发展天然气发电能显著提升我国高端装备制造水平,是落实“两机”重大专项的有效措施。

“数字化产品装配标准”包括装配三维工艺文件编制规范 (如三维装配工艺编写要求)、装配工艺仿真要求 (如卫星结构装配工艺仿真要求)等。

“参考模型”用于帮助各方认识和理解航天器数字化协同研制标准化的对象、边界、各部分的层级关系与内在联系。

“制造数据管理标准”包括航天产品质量保证要求、航天器产品工艺文件完整性要求、三维工艺管理与应用管理要求、三维工艺技术状态管理等。

e)航天器数字化测试试验标准子体系。

“虚拟振动试验标准”包括航天器虚拟振动、虚拟噪声试验方法、航天器虚拟振动试验模型接口要求、航天器虚拟振动试验大纲编制要求、航天器虚拟振动试验输出数据格式要求等。

“热试验标准”包括航天器数字化热试验要求、试验方法、数据包管理要求、模型接口要求、工装数字化装配接口要求、工装数字化装配要求以及热试验数据格式规范等。

这种和谐美的生成既与聚落的风水考虑、民族信仰密不可分,同时它也有着实际功能方面的思考。比如大部分聚落选择“坐北朝南,枕山面水”的朝向和环境就有着现实的生活需求。聚落“枕山”就可以挡住冬季西伯利亚南下寒风的肆虐与侵袭,而面南则可以在炎热夏季迎接温暖凉爽的东南风并获得充足的阳光日照。面水则因为靠近水源,方便人们生产、生活、灌溉与出行。同时,丰富的自然植被资源在满足具备充足水源的同时,又能保持水土,防止水土流失,还可以调节空间小气候。

“磁试验标准”包括航天器虚拟磁试验模型要求与试验方法、航天器磁场仿真方法、磁试验数据格式、磁试验数据处理等。

“力学试验标准”包括力学试验要求、试验方法、力学试验数据采集、存储与传输规范 (如整星、部组件力学试验数据格式规范)、力学试验数据分析方法等。

“环境试验数据包管理标准”包括热试验数据包管理标准 (如航天器部组件常压热循环试验电子数据包管理要求、航天器系统级真空热试验数据包管理要求、航天器真空热试验污染数据包管理规定)、泄复压试验数据包管理标准 (如部组件泄复压试验数据包管理要求,部组件展开试验数据包管理要求,太阳模拟器试验数据包管理要求)等。

“试验数据管理标准”包括虚拟振动试验数据管理、热试验数据管理、磁试验数据管理和力学试验数据管理等。

f)航天器数字化产品归档标准子体系包括技术数据归档格式和技术数据归档细则。 “技术数据归档格式”包括数字化产品归档数据格式要求等标准。 “技术数据归档细则”包括技术数据归档细则等标准。

义109-3井固井技术研究……………………………………………………………………………桂成梁,孙 钰,赵清忠(1.8)

目前,报业机构逐渐重视微博、微信的运营,报业机构纷纷开设了官方微博和微信,部分实力雄厚的报业机构推出了APP,“微博+微信+客户端”的构架日趋稳健。除了“新华社”“人民日报”“澎湃新闻”“上海观察”等,2017年,温州日报报业集团、长江日报报业集团、大众报业集团等纷纷推出或者更新了APP,从频道内容到运营方式进行了不断的完善。表1中,传播力指数是对国家网信办许可和确认的100家主流媒体和新闻网站主办的新闻客户端的访问量、原创量、发稿量、被转载量等数据进行计算之后,分析其传播力和影响力。

 

g) “其他标准”包括以选用为主的信息安全标准以及随着新一代信息技术在航天器三维协同研制中应用而应遵循的标准。如远程运维标准、工业云标准、工业互联网标准、工业大数据标准等。

航天器三维协同研制的标准体系框架及其标准体系已在航天器研制单位实施和推广,满足了星、船、器等不同航天器产品三维协同研制的共性和个性化标准需求,为进一步制修订航天器数字化研制标准规范明确了范围和方向,为航天器三维协同研制模式推行提供科学的指导依据,使得新模式的推行有法可依、有章可循。

参考文献

[1]潘康华.基于MBD的机械产品三维设计标准体系关键技术与应用研究 [M].机械科学研究总院,2012-06.

[2]范玉青,梅中义,陶剑.大型飞机数字化制造工程[M].北京:航空工业出版社,2011.

[3]陈绍文.从管理视角看数字化制造 [J].CAD/CAM与制造业信息化,2010(4).

 
石胜友,袁义,郎静宏,张辉,石倩
《航天标准化》 2018年第01期
《航天标准化》2018年第01期文献

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