基于Q-checker 的直升機MBD 模型質量自動檢查應用研究

崔立志

（中國直升機設計研究所，江西景德鎮 333001）

0 引言

20 世紀90 年代以來，我國飛機研發以三維數字化設計為主要技術手段，在飛機型號中大范圍應用[1]。MBD技術是基于三維模型的數字化定義技術，將設計信息、制造信息、管理信息等共同定義到產品的三維數字化模型中，以零部件的MBD 模型作為唯一信息載體[2]。當前，直升機研發已將MBD 技術運用于整個研發過程。MBD數模的持續變化貫穿于全生命周期，不同階段有著不同部分的處理和更新，例如草繪、設計更改、版本發布等。在MBD 模型作為研究、設計、制造唯一信息載體的情況下，MBD 模型質量變得尤為重要。有缺陷的模型在后續應用中會導致設計人員出現錯誤的判斷。例如，因模型缺陷做出了錯誤的強度分析，后續的模型修正也會產生偏差。當含有設計缺陷的零件從設計單位發放至下游制造廠進行生產時，在生產后再發現問題就會額外產生大量的時間成本與返工成本，若該情況反復發生會嚴重拖延項目進度，導致項目無法按期完成，而且也存在一定的質量安全隱患。將設計單位發出的MBD 模型質量進行嚴格把控，在完整的數據處理過程中利用監控提升MBD 數模的質量，盡可能避免頑固性錯誤造成的進程延遲、錯誤檢查等問題，贏得對整個設計流程和設計周期的及時掌控[3]。避免因MBD 模型質量問題出現流程反復的情況，大幅度提高當前研發設計生產效率，保證企業間協同設計暢通。通過將模型質量檢查工具Q-check 與審簽系統相結合的方法，提高MBD 模型質量，進一步提高生產效率。

1 模型質量控制現狀

當前，直升機設計控制MBD 模型質量主要通過人工檢查的方式實現，在設計人員設計好模型后，依據行業標準、企業三維模型設計標準等進行第一輪校對，在確定無誤后由其他相關設計人員進行復核，進入各級審簽環節，通過逐級審校[4]，及時發現設計模型中存在的問題，保證模型質量。

現有模型質量控制模式可以在一定程度上減少因模型質量問題而造成的研發進程延誤問題。但是由于MBD 模型包含信息多、數據量大，人工檢查存在效率低、漏檢、誤檢的情況，仍存在圖紙（數模）圖號內外不一致、部分成品和標準件書寫不規范等細節問題。且MBD 模型質量檢查對設計人員本身要求較高，設計人員要從復雜的MBD模型數據中發現倒角角度、草圖輪廓等細節問題；設計人員還要有豐富的數字工作經驗，能夠準確理解和嚴格把握企業內人工檢查參照的相關標準與條例，且能夠準確解讀三維模型數據集涉及的標準要素，并進行科學判斷[5]。不是所有的設計人員都可以達到這些要求，這也是當前模型質量把控工作需要進一步改進的原因。加入模型質量檢查工具，減少人工檢查的工作量，提高模型質量檢查效率與效果，是當下行之有效的方法。

2 模型質量檢查工具Q-check

Q-check 是一款與Catia 平臺深度集成的軟件，在安裝Q-check 軟件前必須安裝Catia 平臺，當前客戶涵蓋絕大多數主流汽車主機廠和其他供應商。Q-check 軟件用于檢查Catia 模型的數據規范、建模方法、拓撲集和質量。Q-check 可以為每個企業根據其不同的質量標準、質量規范定制不同的檢查模板，形成具有企業特色的標準文件。通過應用Q-check，可以使數模在成為一個有效數模或者能夠被他人重用之前，實現模型質量的優化。按照Q-check 預定義檢查項目檢測數模中的缺陷和失誤，在企業上下游部門發放數模前或企業間數模傳遞、轉換前，進行單個數模檢查或者多數模批量處理檢查，保證企業上下游部門與企業間的數模達到相同標準。杜絕數模在未獲得制定標準的情況下，延續到下游流程，避免因數模返工而影響設計流程和設計周期的問題。

3 模型質量控制方法

將模型質量檢查工具Q-check 與審簽系統結合應用，設計人員通過嵌入Catia 中的Q-check 模塊對已完成模型進行質量檢查，實現減少工作量、提高模型質量的目標。將Q-check 與審簽系統集成，在審簽系統中加入后臺模型質量自動檢查環節與模型質量是否達到標準的判斷模塊，做到對模型質量的強制檢查，充分保證流出模型的質量。模型質量檢查流程如圖1 所示。

圖1 模型質量檢查流程

設計人員在完成模型設計后可通過Q-check 進行主動模型質量檢查，主動檢查后的模型通過PDM SAVE 子模塊存入PDM 系統（PDM SAVE 子模塊會賦予模塊檢查屬性），不進行主動檢查的模型會直接存入PDM 系統。當模型進入產品數據審簽系統進行審簽時，系統會先判斷該模型是否進行過主動模型質量檢查且模型質量達標。如通過主動檢查，則該模型直接進入審簽環節，不通過則進入后臺模型自動檢查環節，檢查過后再根據其模型質量是否達標，判定其是否可以進入審簽。

3.1 模型質量主動檢查

設計人員在設計過程中可通過Q-check 在不同階段多次快速進行模型質量檢查，發現問題及時解決，使下一步的設計在無缺陷的基礎上進行，提高設計效率和建模質量，模型質量主動檢查流程如圖2 所示。

圖2 模型質量主動檢查流程

（1）設計人員完成設計后選擇對應模板對MBD 模型進行主動檢查，檢查后會生成檢查報告，供設計員參考，以判斷模型是否需要修改。

（2）檢查過程中系統會遍歷模型下所有零件，對每個零件輸出對應報告（報告會以零件命名，并通過PDM Save 子模塊根據QC 屬性對其賦值后存入專門的服務器進行管理，QC 屬性是通過模型質量檢查后，系統在模型上生成的自定義屬性，供記錄檢查結果使用）。報告中包含各判斷項，以支撐設計人員及審簽人員進行模型質量判斷。

（3）PDM SAVE 子模塊對模型是否主動進行模型質量檢查，并對模型質量檢查屬性進行賦值，該值是后續審簽系統判斷該模型是否可以進行審簽的依據。

（4）設計人員提交審簽時，審簽系統會依據模型屬性判斷是否可以進行審簽。

與人工模型質量檢查相比，Q-check 工具極大程度減少了設計人員模型質量檢查的工作量。在主動模型質量檢查后達標的模型，在審簽系統中模型屬性判斷可直接進入審簽環節。

3.2 模型質量后臺自動檢查

模型質量后臺自動檢查模式可以做到對模型質量進行批量檢查，最大程度降低設計人員的日常工作量，不需要設計人員做其他工作。模型質量后臺自動檢查流程如圖3所示。

圖3 模型質量自動檢查流程

（1）在設計人員完成模型設計后，可在初步模型質量檢查后直接將MBD 模型提交審簽。

（2）在審簽系統提交審簽環節與審簽環節中間加入后臺模型質量檢查環節，系統根據設計人員專業自動選擇相應檢查模板，該環節為系統自動檢查，不需要設計人員在界面等待，無需改變設計人員的操作習慣。

（3）在進入審簽系統后續審簽環節加入判斷，以后臺模型質量檢查結果為依據，符合模型質量標準則可以進行后續審簽，反之則終止審簽流程。

（4）因模型質量不達標而終止流程后，系統會對該流程設計人員作出模型質量檢查否定項提示，以幫助設計人員對該模型進行快速修改。模型質量主動檢查與模型質量后臺自動檢查結合應用，可達到提高工作效率、減少設計人員工作量、對MBD 模型質量進行強制控制的效果，可保障企業上下游部門與企業間的MBD 模型質量，一定程度上避免了因MBD 模型質量問題產生的返工。

4 模型質量檢查模板

模型質量檢查軟件在工作中有兩種角色，分別是管理員與用戶。管理員定制用戶檢查模板，當用戶主動檢查時，由用戶選擇模板進行模型質量檢查。當模型質量后臺自動檢查時，則由系統根據模型所有者專業調用對應模板進行模型質量檢查。管理員在用戶使用模型質量檢查軟件檢查模型前完成相關的定制工作，確定好檢查模型的種類，明確需要檢查的內容，創建模板。使用戶檢查能夠達到最理想化的狀態，幫助用戶提高設計質量。

模板包括基本檢查模板、草圖檢查模板、實體模型檢查模板、曲面曲線檢查模板等。其中通用的檢查項有三位標注、發放狀態、通用注釋、技術注釋等。也有部分專業特有的檢查項，如鈑金特有的圓柱彎曲定義檢查、鈑金參數檢查以及管路特有的導管轉彎半徑檢查等[6]。

5 技術實現

為實現上述模型質量控制方法對模型質量的強制檢查，保障模型質量，需使用組件應用架構（CAA）對CATIA 及VPM 系統進行二次開發，將模型質量檢查工具Q-check與審簽系統進行集成，采取二者相結合的應用模式[7]，需實現以下幾點。

（1）PDM Save 子模塊。該模塊主要根據模型質量檢查結果對檢查模型賦值，該值作為審簽系統判斷該模型是否可以進行審簽的依據，該模塊的實現需調用模型屬性接口讀取模型并對其賦值。

（2）審簽系統模型屬性判斷子模塊。該模塊主要是將PDM Save 子模塊對模型賦值進行判斷，以此為依據判斷該模型是否可以進入后續審簽。該模塊的實現需調用模型屬性接口，對其屬性進行讀取和判斷。

（3）后臺自動檢查模塊。該模塊需將Q-check 軟件與審簽系統進行緊密集成，模型在未通過主動模型質量檢查、提交審簽時，后臺對其進行模型質量檢查。

6 結語

在現有模型質量控制方法的基礎上，提出將模型質量檢查工具Q-check 與審簽系統相結合的應用方式。在一定程度上可以提高模型質量檢查效率，并可以做到對模型質量的強制控制，從源頭上杜絕模型質量不過關的MBD模型流出，將模型質量缺陷提早暴露出來，有效降低因模型質量缺陷造成的時間成本與返工成本。