0 前言
利用数字化技术改变传统总装建模设计管理模式,提高产品研制水平,缩短研制周期,降低成本,提高快速响应能力和竞争能力是中国航天企业的当务之急。
以往的小卫星总装领域数字化设计过程中,往往设立单独的型号主管设计师负责完成卫星所有的机械相关设计,包括构型布局设计、管路设计、电缆网设计等。其优点在于:在缺乏PDM软件对模型数据进行有效管理的情况下,型号主管设计师了解全部设计输入输出状态,避免了多人共同设计易导致的高错误率。
但缺点在于:第一,设计量不能有效分流,设计周期成为型号研制短板;第二,对外接口数据繁多、不规范,对数据的管理能力完全依赖于设计师个人能力,往往导致数据多源、传递错误。
因此,在小卫星总装设计领域开展三方面工作解决以上问题:1)开展基于统一数据源的数字化系统建设,解决数据同源问题并应用于卫星研制实践;2)基于PDM软件全面改造总装建模数字化设计协同方式;3)创新提出大IDS系统规范专业间数据传递,以提高总装建模协同效率及规范性。
1 小卫星全流程数字化系统实现途径
小卫星领域的数字化是建设成为基于统一数据源的面向全流程的数字化系统与管理信息化系统。小卫星全流程数字化实现关键要素分解如图1。
图1 小卫星全流程数字化实现关键要素分解图
其目标可分解为四大部分,分别为:
(1)统一数据源
建立统一的数据源,应该做好数据源的产生(MBD)和管理两方面工作。
一方面,利用MBD技术,将以往以各种形式存在的设计参数统一到三维模型当中。应按照步骤逐步实现:
①完善三维模型:利用目前的三维模型传递尺寸、质量特性、产品编号等信息,这是目前大多数企业的实施状态;
②包容设计要求:在完善三维模型的基础上,将使用要求、生产过程信息等纳入模型数据;
③包容功能参数:将设备的功能性能参数,如逻辑参数、运动参数等纳入模型数据,使模型能够逐渐模拟真实功能性能;
④最后,形成一个能够承载绝大部分数据的数字样机。
另一方面,利用PDM,实现数据的唯一、有效、有序管理和流转。
(2)完善软硬件建设
硬件是数字化软件高速、高效运行的基础,因此硬件方面因重点提升设计师个人计算机处理能力、发展基于云计算技术的计算资源配置、改善网络数据交换能力、建设协同数字实验室等协同环境以及完善生产现场的看板系统、自动化系统。硬件建设的任意环节缺失都将导致数字化应用效果的大幅下降。
软件配套重点要关注四类软件的建设:
①CAX软件:此类软件是用于产生设计数据的软件,应该根据设计分析的需要进行选配;
②PDM软件:此类软件是数据管理类软件,根据设计业务类型、设计业务数据量规模进行配置;
③PLM软件:PLM其实是以PDM为技术,小卫星领域强调的PLM软件主要是指用于连通不同PDM系统、CAX软件的“数据桥”软件。这类软件用于解决数字化建设中的“最后一公里”问题,往往依赖于对业务的深入了解且需要定制开发,是目前实现小卫星数字化建设的重点;
④操作系统:操作系统的更新换代必须能够跟得上设计类软件的发展步伐,是设计软件性能得以最大发挥的技术基础。
(3)型号全流程应用
基于卫星系统工程复杂、研制周期长、非量产的特点,全流程数字化的推广必须在不同试点型号开展,根据不同型号的研制阶段尝试不同的数字化项目应用,主要解决系统仿真分析、数字化设计分析、全三维工厂以及虚拟测试、试验。最后将不同试点型号的经验综合总结,再在新研型号全面推广。
同时,要应用数字化手段进行各专业的流程再造,进而进行典型研制流程(如力学热控星)的数字化再造。最后实现整星的研制流程再造。
(4)与管理信息化融合
在完善PDM、ERP等系统的基础上,利用BOM进行设计数据的层层重构和提取。并将管理信息充分融入到流程再造中。一方面,让管理信息更多地为设计生产服务,另一方面,让更真实的设计生产数据反馈到管理层以支持决策。