基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化軍檢方法研究

■ 孫 磊 楊望東 劉小龍

引言

隨著國防科技工業(yè)技術水平的飛速發(fā)展，軍用電子設備的結構和功能日趨復雜，這為新形勢下的裝備檢驗和驗收帶來了極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的裝備軍檢主要以產品實物質量檢測為主，存在檢測工作效率低、數(shù)據(jù)獲取實時性差、裝備研制過程狀態(tài)難以追溯等諸多弊端[1]，已無法滿足現(xiàn)代武器裝備的軍檢要求。因此，在軍用電子設備技術性能日益復雜和質量要求不斷提高的形勢下，數(shù)字化軍檢應運而生，已經成為軍檢驗收工作發(fā)展的必然趨勢。

所謂數(shù)字化軍檢，是指采用現(xiàn)代信息技術手段，在裝備研制、生產過程中對裝備質量形成過程及裝備（或產品）最終質量進行數(shù)字化、智能化檢查控制的方法[2]。隨著現(xiàn)代武器裝備的數(shù)字化程度越來越高，我國對發(fā)展與設計、工藝、制造密切相關的數(shù)字化軍檢技術的需求也愈加迫切。

目前，軍用電子設備相關質量監(jiān)督以及檢驗設備的數(shù)字化程度，還需要進一步研究與探索，從而提升設備的數(shù)字化檢測水平。基于模型定義（Model Based Definition，MBD）是一種采用集成的三維實體模型來完整地表達產品定義信息的數(shù)字化技術，基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化檢測作為新的檢測領域，極大地滿足了現(xiàn)代武器裝備的檢測要求。因此，本文開展了基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化軍檢方法研究。

1 MBD 技術

基于模型定義（MBD）技術采用一個集成的三維模型來準確、有效、完整、規(guī)范地表達產品幾何與非幾何制造信息[3-4]。MBD 技術改變了傳統(tǒng)的以二維工程圖紙為主、三維實體模型為輔的設計制造方法，使三維模型成為設計制造過程中的唯一依據(jù)，能更加準確、直觀地反映設計人員的設計意圖[5]；同時，MBD 環(huán)境下的數(shù)字樣機模型有助于實現(xiàn)設計、工藝、工裝、制造和檢驗等人員的協(xié)同工作，就產品設計、制造問題實現(xiàn)有效的溝通，為提高裝備設計質量、縮短研制周期提供了可視化保障。

數(shù)字化設計制造的核心是產品三維數(shù)字樣機模型的構建，而基于MBD 環(huán)境進行裝備數(shù)字化檢測是實現(xiàn)數(shù)字化軍檢的有效技術途徑。基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化技術得到快速發(fā)展和廣泛應用之后，這種包含設備產品全部信息的三維MBD模型，已經成為全三維數(shù)字化設計、制造與檢測的數(shù)據(jù)基礎。因此，將MBD 技術和數(shù)字化檢測有機結合起來，研究MBD環(huán)境下的裝備數(shù)字化軍檢驗收方法，具有極其重要的現(xiàn)實意義和工程應用價值。

2 基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化軍檢方法

基于MBD 環(huán)境的數(shù)字化軍檢方法流程框圖如圖1 所示。該方法是以產品MBD 模型中包含的全部信息為基準，根據(jù)MBD 模型制定檢測工藝規(guī)劃文件并提取標準檢測參數(shù)；然后，依托于數(shù)字化測量設備和智能檢測技術獲取裝備實物的質量檢測數(shù)據(jù)，將其與MBD 模型中的質檢參數(shù)進行比對，便可獲取裝備質量檢測結果。此外，結合實時監(jiān)測和可視化技術，可以實現(xiàn)裝備軍檢的實時過程監(jiān)測，從而加強產品質量的過程控制。

2.1 MBD 模型構建及檢驗

在MBD 環(huán)境下構建的裝備三維數(shù)字樣機模型，是實現(xiàn)軍檢過程數(shù)字化的基準模型。數(shù)字樣機模型的構建，離不開相應軟件平臺的支撐，諸如設計階段的產品數(shù)據(jù)管理（PDM）軟件、制造過程的企業(yè)資源計劃（ERP）軟件、三維工藝規(guī)劃（CAPP）軟件和制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）軟件等等，同時也需要設計、工藝、制造乃至檢測人員的共同參與和努力。

MBD 模型的準確性與有效性，是制約裝備數(shù)字化檢測質量高低的關鍵。因而，首先需要根據(jù)產品的設計要求，對數(shù)字樣機的正確性進行審查和檢驗，確保其準確有效，從而為實現(xiàn)軍檢數(shù)字化奠定基礎。

2.2 檢測工藝規(guī)劃制定

目前，產品的工藝規(guī)劃主要是由工藝人員依據(jù)二維工程圖紙進行編制，專業(yè)性較強且不便于檢測。而基于產品的三維MBD 模型，可以更為直觀地提取被檢測產品的PMI（產品制造信息）參數(shù)。通過規(guī)定待測裝備被檢測的特征和參數(shù)，自動導入產品的幾何尺寸、公差、基準等信息，確定工藝檢測基準和測量儀器，進而制定檢測工藝規(guī)劃文件，并將其上傳至MBD 環(huán)境下的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，作為下一步裝備實物質量檢測的指導性文件。

2.3 裝備質量在線檢測

裝備實物質量的在線檢測，是一種數(shù)字化、智能化、自動化的檢測手段，這種檢測技術對檢測設備和被檢裝備的可數(shù)字化測試性有一定的要求。但在裝備的研制過程中，設計人員往往只關注設備的功能和性能指標，并未留有足夠的數(shù)據(jù)接口從而導致裝備的可數(shù)字化測試性不高，這為實現(xiàn)裝備的數(shù)字化檢測造成了一定的困難，理應引起設計人員足夠的重視；而目前市場上已經存在一些專門的數(shù)字化測量設備，如三坐標測量儀、數(shù)顯游標卡尺等，則為數(shù)字化軍檢的實現(xiàn)提供了一定的便利。

在數(shù)字化軍檢系統(tǒng)的研制與開發(fā)時，可以對數(shù)字化檢測設備硬件接口進行編程，以快速獲取裝備實物的在線檢測數(shù)據(jù)，并配以專用的數(shù)據(jù)分析軟件，對采集到的質量檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析[6]。然后，將其與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的質檢標準數(shù)據(jù)進行比對，形成裝備實物的質量檢測結果。

2.4 軍檢過程實時監(jiān)測

傳統(tǒng)軍檢數(shù)據(jù)獲取實時性差，檢測信息需要通過人工層層上報才可獲得，這使得檢測人員難以在第一時間獲得準確的檢測信息，且檢測結果人為干擾因素較大。通過搭建基于MBD 環(huán)境下的數(shù)字化軍檢系統(tǒng)，可以實現(xiàn)軍檢數(shù)據(jù)的結構化存儲和實時提取。此外，結合實時監(jiān)測和可視化技術，可以實現(xiàn)對裝備軍檢過程的實時監(jiān)測，實時實地從檢測數(shù)據(jù)庫中提取產品設計、工藝、制造、試驗等各個階段的監(jiān)控狀態(tài)和檢測數(shù)據(jù)，以可視化的方式直觀地呈現(xiàn)給軍代表，讓軍代表實時掌握產品的檢測信息，從而加強產品質量的過程控制。

3 結束語

基于MBD 環(huán)境下的裝備數(shù)字化軍檢方法，能夠滿足現(xiàn)代軍用設備數(shù)字化、智能化和自動化的檢測要求。數(shù)字化軍檢的發(fā)展與實施，前期必須先行研究MBD 環(huán)境下的裝備數(shù)字化軍檢驗收流程和技術方法，通過對現(xiàn)有裝備軍檢規(guī)范、標準和軍代表檢驗工作的實際需求進行調研、分析和梳理，制定出裝備數(shù)字化軍檢驗收的規(guī)范指南，為數(shù)字化軍檢的運用提供理論支撐和工程指導。

此外，完善的辦公自動化體系、成熟的數(shù)字化智能檢測技術和設備以及相應的軟硬件設計和管理平臺等都是推行數(shù)字化軍檢的基礎條件，理應同步發(fā)展和完善，才能為數(shù)字化軍檢的推廣和落地提供必要保障。