基于MBD的三維數模在檔案管理中的應用

徐 曼

中國航發哈爾濱東安發動機有限公司 黑龍江哈爾濱 150066

1 概述

隨著數字化設計與制造技術在航空制造業的廣泛應用,特別是三維MBD技術的日益普及,新品研制模式正在發生根本性變化,傳統的以數字量為主、模擬量為輔的協調工作法開始被全數字量傳遞的協調工作法代替。

MBD(Model Based Definition)即基于模型的工程定義,是一個用集成的三維實體模型來完整表達產品定義信息的方法體。MBD的主導思想不只是簡單地將二維圖紙的信息反映到三維數據中,而是充分利用三維模型所具備的表現力,探索便于用戶理解且更具效率的設計信息表達方式,它用集成的三維數模完整地表達了產品定義信息的方法,具體規定了三維數模中產品定義、公差的標注規則和工藝信息的表達方法。MBD改變了傳統用三維數模描述幾何外形信息,而用二維工程圖紙來定義尺寸、公差和工藝信息的分步產品數字化定義方法。

在航空領域的新機研制過程中,基于MBD的產品數據管理系統集成技術的應用,能夠有效地縮短產品研制周期,進步產品質量和生產效率,真正實現無二維圖紙、無紙質工作指令的三維數字化集成制造。基于MBD的三維數模以其強大的優勢在航空領域得到了日益廣泛的應用。

2 基于MBD的三維數模對檔案工作的影響

在MBD制造模式下,產品工藝數據、檢驗檢測數據的形式與類型發生了很大的變化,采用MBD技術后,設計部門不再向制造部門發放二維工程圖紙,工藝和檢驗依據基于MBD的三維產品設計數模、三維工藝模型,建立自己的工作模型。設計模型的版本變化將直接引發工藝、檢驗數模的變化,因此,需要以零部件為對象,建立產品設計數據、工藝數據和檢驗數據與BOM(Bill of Material,物料清單)結構樹的關聯關系,一起納進PDM(Product Data Management)系統進行管理。

在筆者企業中,目前在生產領域已經實現了三維數模的傳遞與分發,并聯動工藝、檢驗形成完整的BOM結構樹,MBD的三維數模已經對現場的生產方式產生根本性改變,對現行的檔案管理方法及模式都提出了挑戰。

2.1 管理對象的改變對傳統工作模式的沖擊

基于MBD的三維數模作為生產制造過程中的唯一依據,改變了傳統以工程圖紙為主,以三維實體模型數模為輔的制造方法。但是資料管理和現場生產制造過程中,人們習慣于依賴傳統的二維紙質圖樣,在某型號的三維數模的應用初始階段,檔案數據管理僅限于檔案目錄信息的管理。三維數模的應用使現行管理手段出現無法觸及的區域,甚至出現了短期的管理空白階段。后經探討,檔案部門決定仍在檔案管理系統中進行數據目錄信息的管理與下發,技術人員收到“目錄信息”通知后,另行通過PDM系統查看圖樣。這樣的做法實際上是傳統管理方法的沿用,并沒有因三維數模的應用改變管理模式,在實際管理過程中,發生了許多問題,包括以下幾方面:

2.1.1 信息傳遞滯后

傳統管理模式下,檔案人員第一時間將生產圖樣下發至使用單位。而實施MBD后,檔案人員只管理目錄信息,缺少針對MBD的三維數據的下發與管理,生產單位要根據需要主動到系統中進行查找才能得到圖樣信息,從被動到主動的過程中,工作習慣的改變也影響了信息的傳遞效率,設計數據傳遞不暢使技術人員使用滯后的情況時有發生。

2.1.2 件號分工問題

傳統管理方式中,生產車間依據制造管理部門編制的《件號分工冊》到檔案部門將分工內的圖樣進行申請、領取。采用三維數模進行生產后,檔案部門無法提供傳統的紙質圖樣,造成生產車間用圖的信息沒有反饋到檔案部門,最直接的影響就是導致該圖樣后續更改的漏發。為避免這種情況,檔案部門不得不采用口頭通知、郵件提醒等方法來提醒生產車間將信息進行反饋,這種方式存在較大的質量隱患。

2.2 生產協同過程中標準的缺失造成的管理難點

航空企業的產品設計與制造分離的特點,使廠所間的數據交換較為頻繁,各廠所數據管理技術標準、信息技術基礎、工作特點及習慣甚至標準貫徹的程度,無一不對數據的交換及使用產生重要影響。

筆者企業在與協同單位進行部分產品的MBD數據傳遞、交換過程中,更改標準、更改形式方面的差異會對筆者企業的工藝審查和生產質量審核過程造成較大的困難。筆者企業的管理方式必須做出專門的調整,或者進行進一步的系統開發以適應生產需要。如在某型號數據發放過程中,對方設計部門BOM結構樹的延遲發放,三維數模未與BOM結構樹建立起關聯關系,使先行發放的設計數據必須手工分組、分類,信息化的優勢完全沒有得到體現,這是標準缺失造成的弊端。

屬性信息填寫情況。屬性信息是三維數模信息的基本表達,屬性信息應有明確標準規定填寫方式和填寫要求。但在實際過程中,標準的執行缺少嚴格的管理,屬性信息經常缺少或填寫不規范。如在“密級”一欄,因初期管理無強制要求,經常發生漏填,導致檔案員無從判定圖樣的密級,極易引起管理混亂。

3 針對三維數模進行的檔案管理模式調整

3.1 電子分發與復查系統的建立

三維數模的大量產生與傳統管理手段的缺失使得專門應對數模的發分系統勢在必行。“PDM分發與復查系統”基本思路是解決三維數模的分發與使用管理,在實施中進一步推廣到PDM系統中的全部設計數據,實現系統數據從系統導入、檔案員轉發、資料員接收、使用單位任務轉發與貫徹等數據流轉全過程的可跟蹤管理,將利用的模式從最初的信息被動搜索,實現由檔案員主動推送,提高數據的傳遞效率,解決傳統管理中圖樣分發不及時、更改執行滯后等情況,提高圖樣接收的有效跟蹤、貫徹情況匯總等。具體業務流程如圖1如所示。

圖1 PDM分發與復查系統業務流程

系統的優勢。系統實現了協同數據導入、任務創建、任務轉發、任務貫徹、任務復查等,實現了數據屬性信息和管理信息的自動獲取。在接收任務后,相關人員可以對任務進行貫徹、復查,并可按各種條件進行查詢匯總并輸出報表,方便工藝人員及質量部門進行質量監督、圖樣貫徹跟蹤。

3.2 檔案信息集成的逐步實現

二維紙質圖樣的取消使得依靠信息系統成為生產的唯一手段,這勢必對檔案數據系統的使用產生更多、更高的要求,檔案系統的管理優勢與PDM系統的數據優勢要充分發揮,企業檔案信息集成就勢在必行。

檔案資源的集成要保證數據庫的可擴展性和可持續性,形成但并不止于數據的互通有無。通過PDM系統、檔案管理系統與企業門戶系統之間的接口建立,實現異構數據的轉換與交流,將PDM系統與檔案管理系統互聯互通、信息共享。將PDM系統中的數據集、數據的管理信息如分發記錄等通過檔案管理系統進行轉換、整合,將技術資料從產生到使用直至作廢全過程的各類相關信息進行集成、統一,實現系統的優勢整合和各類數據的集中共享。

PDM系統歸檔流程如圖2所示:

圖2 PDM系統歸檔流程

3.3 數據交換的規范與溝通

信息集成建立在共同的資源需求基礎上,生產協同信息集成與交換還要依靠企業互信與忠誠,依靠企業的共同組織文化,更要依靠穩定、可靠的制度來保證。

在MBD數據管理過程中,筆者公司與協同單位引入項目管理模式,項目建議階段首先形成正式的發展規劃,明確項目進展的節點和任務。在正式數據接收之前,進行相關標準的研討、修改與宣貫,就雙方分歧事項進行充分的溝通、分析解決,建立檔案信息的合作機制和利益協調機制。這就是制度先行、流程保障,通過合作互利,實現共建共享。

4 引發的管理變革

三維數模的應用對檔案管理產生了較大的沖擊,新舊管理模式不斷磨合,新的問題和新的舉措層出不窮。隨著工廠信息化進程的推進,無論是生產模式還是檔案管理方法都在不斷螺旋式上升。

4.1 從三維數模到二維圖樣的統一管理

三維數模的成功管理模式進一步拓展至二維圖樣,借助于PDM分發系統、檔案管理系統,實現全部數據的電子管理。電子發放的優勢在于高效、共享度高,便于檔案信息的查詢利用,同時使得工藝、質量復查的效率及完整性大為提高。

由于三維數模與二維圖樣在管理及使用上的差異,企業在實施初期采取了雙套制管理模式,即電子、紙質數據均作為有效生產依據,電子數據在PDM系統內進行轉發、貫徹,檔案管理系統進行數據歸檔,對于有紙質圖樣及文件需求的特定環節,如生產計劃、質量檢驗,則通過檔案系統進行申請打印。

經過試運行,雙套制的管理模式實現了電子數據與紙質檔案的平衡過渡。目前,生產工位的網絡部署已經完成,技術資料電子單一模式下發已經具備條件,企業內統一取消紙質圖樣,實現了直正的無紙化生產。

4.2 結構化工藝的建立

傳統的檔案管理中,生產車間依據生產管理部門編制的《分車間件號冊》到檔案部門領取生產用圖,根據設計圖樣編制工藝規程,指導生產制造。當設計變更時,要通過設計更改單、編制工藝更改單再將工藝更改傳遞到生產現場。全過程最少兩到三周時間,效率低下且件號漏改、漏管的情況時有發生,工藝質量復查難度較大。

實現工藝結構化編制是實現制造現場無紙化的重要環節。三維數模建立在BOM結構樹基礎上,生產部門根據設計部門的模型形成各自工藝模型和工裝模型,并通過BOM數據的修改、調整實現三維數模在使用單位的替換,實現設計變更對工藝變更、生產準備變更同步傳遞。利用設計BOM數據,開展結構化工藝的編制,并通過結構化的開發,實現工藝類型同步、工藝規程提取、工藝規程轉換、工藝規程轉儲等功能,完成生產系統對工藝規程的實時調用,真正實現無紙化生產。

4.3 利用服務模式改變

三維數模的應用改變了紙質圖樣在使用過程中出現的占有性、壟斷性,且傳統的“入庫查找”這一檔案服務性工作已經被強大的搜索功能替代。根據最小努力原則,如果用戶取得信息比不取得信息更麻煩的話,該系統就不會被利用,這就說明易用性、便捷性成為用戶選擇信息服務的重要指標。

根據企業客戶的工作職能和性質,分為管理、研發,生產、營銷等客戶類型,其中,研發、生產客戶的三維數模需求最為強烈,屬于常用客戶,且客戶的素質較高,信息技術能力較強,對系統應用、數據查找等功能的掌握有一定水平。

在掌握和了解企業檔案信息的客戶基本類型和需求層次與特征后,就需要對其服務模式進行探討。對研發人員來說,數據的使用主要圍繞在實體信息和數據整體性上;對生產人員來說,MBD的信息、狀態、流轉過程和貫徹情況都需要關注。針對這種差異性需求,應提供以客戶為中心的集成檢索服務及信息推送模式,通過集成企業數據中心的檔案檢索平臺,實現檔案信息的輸出與共享。在這種基礎上增加客戶個性化服務的內容,即根據需求增加特定的檢索或輸出功能,客戶根據自己的需求,將訪問到的信息進行組織。

在大數據時代,優秀的信息系統必須樹立起尊重客戶的理念,從信息資源的建設到信息利用方式的建設,都要以服務客戶為先,與客戶建立起合作、積極的關系,激發人們對館藏檔案的新興趣和對檔案管理工作的新期望,在挖掘檔案新功能、新用途的同時,創新出公眾參與檔案工作的新形式和新體驗,挖掘出檔案的新客戶。

5 結論

三維數模技術的發展,三維數據在生產領域的不斷應用,都給我們的檔案工作帶來了沖擊。靜時常思己不足,大數據時代,我們的不足之處比比皆是,三維數模技術在生產領域的應用只是發展大潮中的一個代表。我們要從實際工作的開展和用戶不斷提高的利用需求入手,常思考,勤悟道,勇于開展新實踐,拓展信息化環境下的檔案工作發展空間,促進檔案工作可持續發展。