基于模型的協(xié)同制造要求-征求意見稿

2T/BIAIMXXXXX-20XX基于模型的協(xié)同制造通用要求本文件規(guī)定了復雜產(chǎn)品協(xié)同制造的設計制造協(xié)同、工藝制造協(xié)同、復雜實體對象關(guān)聯(lián)以及設計制造變更管理等通用要求。本文件適用于復雜產(chǎn)品的數(shù)字化協(xié)同設計和制造。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語與定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1協(xié)同制造collaborativemanufacturing利用信息技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)等手段，實現(xiàn)資源共享，改變原有復雜產(chǎn)品研制過程的串行工作，建立復雜產(chǎn)品的設計、建造并行工作的新型生產(chǎn)模式。3.2協(xié)同平臺collaborativeplatform基于計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)的具有復雜產(chǎn)品項目管理、產(chǎn)品開發(fā)、設計制造模型建立的信息化應用系統(tǒng)，提供異構(gòu)系統(tǒng)的外部接口、具備一定的兼容性，能夠支持數(shù)據(jù)的生成、存儲和傳遞。4縮略語下列縮略語適用于本文件。MBD：基于模型定義（ModelBasedDefinitiion）BOM：物料清單（BillofMaterial）EBOM：工程物料清單（EngineeringBillOfMaterial）PBOM：工藝物料清單（ProcessBillofMaterlal）MBOM：制造物料清單（ManufacturedBillofMaterial）CAD：計算機輔助設計（ComputerAidedDesign）API：應用程序接口（ApplicationProgrammingInterface）5一般要求協(xié)同制造管理過程包括各種靜態(tài)、動態(tài)的工藝信息管理與應用工具、模型以及各種與制造過程相關(guān)的MBD工藝設計數(shù)據(jù)、模型多維度數(shù)據(jù)、制造過程全周期數(shù)據(jù)等。構(gòu)建一個從產(chǎn)品研發(fā)設計、工藝規(guī)劃到生產(chǎn)制造、有利于產(chǎn)品快速創(chuàng)新、易用和可實時變更、基于協(xié)同的設計制造環(huán)境，3T/BIAIMXXXXX-20XX實現(xiàn)從設計-工藝-生產(chǎn)的數(shù)據(jù)流與信息流的有效集成，提高對協(xié)同制造過程的信息檢索、提取、分析和處理效率，有效提升產(chǎn)品開發(fā)效率、降低成本和優(yōu)化交貨期，提高企業(yè)的整體效益。6設計制造協(xié)同基于MBD的設計制造一體化，是對產(chǎn)品模型及其工藝信息進行全三維基于特征的表達方式，將制造信息和設計信息共同定義到產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型中，保證制造和設計流程中數(shù)據(jù)的唯一性。設計部門采用全三維的設計模式設計零部件的MBD模型。經(jīng)審查發(fā)布后，利用特征提取和識別技術(shù)分析零件MBD模型，得到以特征為單位的幾何、工藝信息。通過工藝推理和決策模塊獲得所提取特征，識別加工需要的設備和工藝參數(shù)信息。在此基礎上，通過人機交互編排工藝過程確定每道工序的加工內(nèi)容，再構(gòu)建零件毛坯模型，然后基于每道工序加工內(nèi)容正向從毛坯到零件自動創(chuàng)建每道工序的三維工序模型，最后推理每道工序的設備及刀具等加工參數(shù)，從而形成零件的加工工藝過程。7工藝制造協(xié)同7.1概述工藝環(huán)節(jié)中，協(xié)同平臺應承接EBOM-PBOM-MBOM下發(fā)到下游的全過程，即實現(xiàn)工藝環(huán)節(jié)的BOM全生命周期管理上數(shù)據(jù)的一致性，包括產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造到下游的采購管理、倉儲管理等。實現(xiàn)工藝與制造過程在工藝環(huán)節(jié)上數(shù)據(jù)的一致性，實質(zhì)上是解決不同環(huán)節(jié)BOM數(shù)據(jù)的多變協(xié)同設計和數(shù)據(jù)傳遞，實現(xiàn)正向產(chǎn)品研發(fā)體系的模型數(shù)據(jù)縱向、橫向端到端貫通及聯(lián)動的問題，實現(xiàn)EBOM、PBOM、MBOM全過程管控，如圖1所示。圖1工藝與制造過程的BOM管理在工藝研發(fā)階段，EBOM進行簽審設計時，通過工藝性審查、變更影響分析等輸出工藝性審查結(jié)果。設計數(shù)據(jù)被傳遞到下游，開展PBOM的構(gòu)建。在工藝準備階段，根據(jù)EBOM的傳遞狀態(tài)，判斷是否創(chuàng)建PBOM。若滿足創(chuàng)建條件，則根據(jù)專業(yè)類型的劃分，依據(jù)不同專業(yè)的特點開展PBOM的工藝任務分派和維護工作。包括PBOM工藝結(jié)構(gòu)的設計、工藝路線的規(guī)劃、技術(shù)狀態(tài)的管理等。同時，工藝員在工藝設計過程中，根據(jù)工藝仿真軟件4T/BIAIMXXXXX-20XX需求，將工藝設計過程中產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)，包括：工藝參數(shù)、工藝路線、工藝文件、三維模型等傳遞給仿真軟件，以支持仿真軟件開展工藝仿真設計。在生產(chǎn)準備階段，制造部門在PBOM的基礎上增加詳細的工藝內(nèi)容、工藝資源（工裝、設備、刀具和量具等）以及工時定額等信息，形成MBOM，并實現(xiàn)對工藝文件的管理。盡管在定義裝配活動時，考慮了各種裝配優(yōu)先關(guān)系、約束關(guān)系，但是仍然會有許多可行、合理的裝配序列提供選擇，尤其是當組成產(chǎn)品的零件數(shù)量較多時，可行的裝配過程會有很多種方案。因此必須根據(jù)若干評價標準，通過裝配仿真，對裝配工藝進行查看，檢查裝配過程是否存在問題。工藝下發(fā)到制造端后，通過一系列的反饋機制和激勵機制，包括問題反饋、糾正措施、措施驗證、問題關(guān)閉等保證制造質(zhì)量。在信息集成方面，通過系統(tǒng)間的橫向集成，實現(xiàn)已有各系統(tǒng)間的集成，打通企業(yè)數(shù)據(jù)流（包括資源庫、知識庫、模型庫、規(guī)則庫等），實時共享信息以減少人工重復工作量，提高工作效率，提高數(shù)據(jù)的準確性和一致性。通過系統(tǒng)間的橫向集成實現(xiàn)生產(chǎn)過程中管理信息、工藝信息、資源信息、制造信息、質(zhì)量信息等的有效融合，為實現(xiàn)工藝與制造過程在工藝環(huán)節(jié)上數(shù)據(jù)的一致性提供了核心支撐，實現(xiàn)對產(chǎn)品設計、工藝、制造等相關(guān)的數(shù)據(jù)、過程的一體化管理。7.2PBOM設計管理基于設計EBOM進行PBOM設計，實現(xiàn)PBOM的構(gòu)建、生產(chǎn)類型定義以及工藝路線定義。PBOM設計過程如下：a)PBOM初始化：根據(jù)設計EBOM創(chuàng)建初始化PBOM；b)PBOM結(jié)構(gòu)調(diào)整：查看PBOM結(jié)構(gòu)，并進行結(jié)構(gòu)完善與調(diào)整；c)定義零組件生產(chǎn)類型：定義零組件的生產(chǎn)類型，包括自制、外購、外協(xié)等；d)定義零組件工藝路線：創(chuàng)建完成初始狀態(tài)的PBOM后，需要完成不同業(yè)務下其他物料的工藝路線并進行工藝路線維護。包括：1)工藝路線的創(chuàng)建：在業(yè)務流程中，可實現(xiàn)工藝路線的創(chuàng)建、批量編輯、多工藝路線的創(chuàng)建；2)典型工藝路線維護：通過對已完成的工藝進行固化，可另存為典型工藝，以便后續(xù)新工藝進行引用和借鑒。在PBOM編制過程中工藝員可以隨時發(fā)起PBOM審簽流程，審批流程如圖2所示。圖2PBOM審簽流程5T/BIAIMXXXXX-20XX在任意PBOM零部件上觸發(fā)，將自身及所有下級加入發(fā)布流程，工作流程簽審完成后將對應PBOM發(fā)送至對應的ERP、MOM系統(tǒng)。7.3MBOM設計管理MBOM工藝設計過程包括三維裝配模型導入、三維裝配信息管理、裝配結(jié)構(gòu)調(diào)整、裝配流程規(guī)劃、詳細裝配指令編制、裝配過程仿真、3DPDF裝配指令輸出。協(xié)同平臺應支持但不限于以下功能：——支持導入Catia的集成，將三維CAD原始三維模型格式以及中間格式模型導入系統(tǒng)中并對三維模型進行輕量化處理，為后續(xù)的工藝規(guī)劃與仿真提供數(shù)據(jù)輸入；——支持復雜產(chǎn)品數(shù)字化裝配工藝中工藝知識表達的可視化、準確化需求，面向知識的工藝軟件基于全三維模型的工藝信息表達（MBD），將相關(guān)工藝信息都能關(guān)聯(lián)到產(chǎn)品模型中，同時能夠?qū)?shù)據(jù)進行集成管理；——支持通過裝配結(jié)構(gòu)定義，能夠?qū)⒃O計模型調(diào)整為裝配模型，并以裝配模型作為裝配工藝規(guī)劃的基礎。裝配模型是一種集成化的信息模型，能夠完整、正確表達裝配信息。裝配信息模型不僅能夠清晰表達零部件間的裝配關(guān)系，還要為裝配序列規(guī)劃和裝配路徑規(guī)劃提供完整的信息支持；——支持裝配流程規(guī)劃，以三維模型為核心，采用人機交互方式或者基于知識推理方式，將產(chǎn)品裝配流程進行規(guī)劃，定義每道工序的裝配配套件、工序間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成完整的裝配工藝路線；——支持裝配路徑規(guī)劃，是為裝配元件尋求一條從裝配起點到裝配目標點無碰撞空間運動路徑，當零件沿此路徑裝配時不會與裝配環(huán)境中的其它物體發(fā)生碰撞。以規(guī)劃好的裝配序列為基礎，并采用設計的三維操縱柄工具，逐個對序列中的待裝配元件劃出合理的路徑，并生成對應的工藝信息，為后續(xù)的裝配仿真莫定基礎；——支持裝配過程仿真，其中主要包括裝配干涉仿真、裝配工藝性評價。根據(jù)裝配路徑的分析裝配干涉情況，從而可以定義、仿真和優(yōu)化產(chǎn)品的裝配過程。利用系統(tǒng)提供的裝配尺寸測量、裝配尺寸鏈分析等功能，實現(xiàn)三維裝配工藝的驗證分析，使設計人員可以在產(chǎn)品開發(fā)的早期仿真裝配過程，驗證產(chǎn)品的裝配工藝可行性，完善設計的目的；——支持將三維工藝輸出成3DPDF工藝卡片，結(jié)合文字與三維動畫一起進行工藝展示。7.4BOM全生命周期管理7.4.1層次模型根據(jù)三維結(jié)構(gòu)化工藝中的各種信息模型的特性，可以將工藝數(shù)據(jù)抽象為業(yè)務對象和數(shù)據(jù)對象兩類，業(yè)務對象用來描述某個工藝數(shù)據(jù)（如PBOM、工藝路線和工序等）或它們之間關(guān)系的信息；而數(shù)據(jù)對象則被用來控制文件或索引表，它包括了一條描述文件或索引表屬性的數(shù)據(jù)記錄和指明其在計算機網(wǎng)絡中存儲位置的指針。數(shù)據(jù)對象由兩部分組成，即所描述的屬性（元數(shù)據(jù)）和對應的文件或索引表（物理數(shù)據(jù)）。通過一個解釋程序元數(shù)據(jù)服務，可以將某個業(yè)務對象與數(shù)據(jù)對象在邏輯上聯(lián)系成一個整體，從而建立基于業(yè)務對象和數(shù)據(jù)對象的多層次產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，如圖3所示。6T/BIAIMXXXXX-20XX圖3多層次產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型7.4.2工藝數(shù)據(jù)建模對三維結(jié)構(gòu)化工藝的信息模型，通過統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)定義功能進行建模，能夠支撐整個工藝數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)模型和業(yè)務模型?？梢酝ㄟ^基于分類的方式，對每一種工藝數(shù)據(jù)類型定義其存儲結(jié)構(gòu)、屬性、相互關(guān)系、界面展示形式、業(yè)務規(guī)則和交互邏輯?；趯ο箢悓に嚁?shù)據(jù)建模，其內(nèi)容包括（工藝數(shù)據(jù)分類）：PBOM、工藝規(guī)程、工藝路線、工序、工步、檢驗卡、工藝簡圖、設備工裝等各種工藝類型。通過分類對工藝數(shù)據(jù)建模至少應包含：——類型描述和屬性：每一種工藝類型，可以定義其編碼、名稱、簡碼、屬性集及其數(shù)據(jù)類型、屬性的數(shù)據(jù)來源和編輯方式、默認值規(guī)則等；——類之間的關(guān)系：如PBOM和工藝規(guī)程的關(guān)聯(lián)關(guān)系、工序和工步的父子關(guān)系等。細致的關(guān)系還包括關(guān)系產(chǎn)生的模式是自動產(chǎn)生還是手工添加等；——業(yè)務規(guī)則：包括是否支持版本、版本變遷方式、變更控制要求、工藝輸出規(guī)則等，高級的配置規(guī)則還包括工藝任務分派的模式、任務流程的執(zhí)行者和反饋機制、任務流程的審簽方法等；——界面顯示：對象類定義中應約定工藝數(shù)據(jù)顯示的方式和布局，包括各種屬性的占位和排列方式，基于標簽頁顯示或基于網(wǎng)格顯示的模式，工藝結(jié)構(gòu)樹的節(jié)點顯示等?；诜诸惖慕７绞?，同時應支持工藝知識、工藝資源等的定義。7.4.3統(tǒng)一工藝資源庫工藝資源庫和工藝知識庫，是各個三維設計與仿真應用軟件都需要的基礎庫。在一體化集成環(huán)境環(huán)境種，需有統(tǒng)一的管理和集成應用模式。在存儲上，工藝資源庫和知識庫應集中存放，并提供統(tǒng)一的接口供使用，如圖4所示。7T/BIAIMXXXXX-20XX圖4工藝資源庫集成接口7.4.4統(tǒng)一資源庫總體框架通過探索工藝設計與仿真軟件各制造資源的科學分類方法和關(guān)聯(lián)關(guān)系模型，為工藝資源數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建提供技術(shù)基礎。建立機床、夾具、量具、刀具、機器手以及傳輸設備等資源本體模型，對各類資源設備在概念上給出嚴格的語義定義，同時構(gòu)建它們的層次分類、內(nèi)部配置、關(guān)系網(wǎng)絡等信息。其它信息包括制造能力描述、典型使用案例和資源當前狀態(tài)表達等。基于工藝資源分類與工藝模型參數(shù)，三維工藝設計與仿真軟件根據(jù)自身的要求特點，通過特定的工藝要求參數(shù)，通過統(tǒng)一的應用接口（API）訪問統(tǒng)一資源庫。在資源庫內(nèi)部，根據(jù)工藝參數(shù)，查找對應的資源分類、基本資源參數(shù)來確定對應的工藝資源及其模型，并根據(jù)工藝參數(shù)來返回實際需要用到的資源參數(shù)、三維模型等數(shù)據(jù)。整體的架構(gòu)圖如圖5所示。圖5統(tǒng)一資源庫整體框架圖7.4.5工藝資源建模8T/BIAIMXXXXX-20XX將制造資源模型分為兩種，一種是支持工藝設計中智能化推理的資源數(shù)據(jù)庫模型；另一種是支持工藝規(guī)程分析的資源數(shù)字模型。前者是描述型模型；后者是仿真型模型，涉及到更多細節(jié)，用于對工藝規(guī)程的執(zhí)行情況進行評價。對資源數(shù)字模型作如下定義：a)工藝制造資源的三維幾何建模：描述制造資源的外形、外觀(紋理、表面顏色)及幾何裝配關(guān)系等；b)工藝制造資源的相互關(guān)系建模：描述工件流，通過定義和修改對象接口之間的連接關(guān)系，從而控制生產(chǎn)線中存在的物流和信息流，用以提供對加工路線、決策點以及其它控制策略的定義；c)工藝制造資源的行為建模：行為是關(guān)于制造資源的狀態(tài)、引起狀態(tài)改變的事件和條件、以及在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中對象所執(zhí)行動作的描述。狀態(tài)是指制造資源在虛擬仿真過程中，滿足某些條件、執(zhí)行某些活動或等待某些事件時的一個條件或狀況；d)資源制造能力模型。制造資源能力包括形狀和尺寸的生產(chǎn)能力、精度獲得能力、幾何和技術(shù)約束等。制造設備資源能力模型包括設備類型、精度能力、工作臺尺寸、工作臺移動量、坐標行程、刀庫參數(shù)和形狀加工能力。刀具資源能力模型刀具材料、刀具類型、刀具尺寸規(guī)格、切削參數(shù)。刀具材料包括金屬和非金屬；刀具類型包括鉆頭、銑刀、絞刀、絲錐、鏜刀和車刀等；刀具尺寸及規(guī)格包括刀具直徑、刀具角度、刀柄長度、刀具壽命；切削參數(shù)包括主軸轉(zhuǎn)速、進給量和切削深度等；e)資源可靠性模型。在虛擬生產(chǎn)線仿真和虛擬制造單元仿真中，在可靠性模型的基礎上對制造過程進行可靠性分析，模擬虛擬制造資源的真實工作狀況，評價面對意外情況發(fā)生時的健壯性和可靠性。7.4.6統(tǒng)一資源編碼通過統(tǒng)一資源編碼服務支持配置級、語法級、對象級規(guī)則定義和語義解析，滿足數(shù)據(jù)中心資源分類方法，具有規(guī)則可定制、可重構(gòu)、可集成、可解釋，具有審批流程。編碼生成過程是一個錄入或獲取編碼對象特征信息、基于編碼規(guī)則、自動或人工輔助產(chǎn)生唯一性碼值的過程。編碼生成服務設計要求一般包括：a)編碼生成時提供多視角輔助錄入信息方案，支持樹狀分類節(jié)點選取，用于按照分類選擇物料的大中小類，支持表格式多參數(shù)同時選取，或基于樹狀結(jié)構(gòu)全路徑信息選擇，支持可變參數(shù)錄入用于生成時確定變量取值，支持輔助信息描述用于描述物料的相關(guān)屬性；b)支持基于軟硬件系統(tǒng)環(huán)境值作為編碼參數(shù)，支持全局、分組流水號及其回收，支持時間日期參與編碼，支持機器環(huán)境參與編碼。流水號碼段格式支持多種格式的配置；c)支持直接根據(jù)規(guī)則定義產(chǎn)生編碼，同時也支持需要人工介入的方式產(chǎn)生編碼；d)支持編碼過程事件定義，支持新建編碼、新建申請的事件定義。事件定義需要全面支持語法級解釋能力，部分常用語法可以建立詞匯，支持語義解釋；e)支持連接數(shù)據(jù)中心各軟件系統(tǒng)的基于編碼的深度集成；f)編碼規(guī)則可以組合，重構(gòu)出新的、更復雜的規(guī)則。在不影響先前編碼體系結(jié)構(gòu)的情況下，還應支持規(guī)則的變更和拓展。8復雜實體對象關(guān)聯(lián)8.1端到端數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)建立大型成套復雜裝備全周期數(shù)據(jù)涉及多個環(huán)節(jié)，包括客戶、需求部門、設計部門、制造部門、外協(xié)廠商等所在不同區(qū)域的多個環(huán)節(jié)，全周期的數(shù)據(jù)，包括