Нисходящее проектирование космических аппаратов в САПР с использованием

интеллектуальных параметрических шаблонов

М.В. Лихачев
вед. инж., lihachev@iss-reshetnev.ru
АО «ИСС» им. Решетнёва, Красноярский край, г. Железногорск

Разработана методика нисходящей разработки космического аппарата в САПР верхнего уровня, с использованием интеллектуальных шаблонов элементов конструкции.

The methodology of spacecraft design, based on CAD knowledge based templates was developed.

Одним из направлений применения САПР, дающих значимый рост производительности труда конструктора и качества изделий является применение технологий управления знаниями в САПР.

Технологии управления знаниями (KBE – Knowledge Based Engineering) позволяют инкапсулировать в трехмерные конструкторские модели физические параметры, связанные с геометрическими, а также, интеллектуальные элементы, такие как формулы, правила, проверки и реакции. Параметрические интеллектуальные модели, построенные с использованием технологии KBE могут запрограммированным образом реагировать на изменения внешних геометрических и иных входных параметров.

Другой возможностью применения технологии KBE является создание интеллектуальных параметрических шаблонов сборочных единиц, деталей и конструктивных элементов (ИПШ).ИПШ могут применяться для разработки типизованных элементов конструкции изделия. Применение ИПШ позволяет значительно повысить производительность труда конструктора, а также качество и технологичность изделия, за счет применения апробированных конструктивных решений.

ИПШ могут применяться только при разработке изделий по нисходящему принципу. Таким образом, вопрос о применении ИПШ необходимо рассматривать при разработке методики нисходящего проектирования изделия.

ИПШ могут быть использованы при разработке изделий с высокой степенью унификации конструктивных решений. Для создания методики нисходящего проектирования с использованием ИПШ для каждого типа изделий необходимо определить структуру изделия с точки зрения разбиения на шаблоны.

Автором разработана и внедрена методика нисходящего проектирования космического аппарата с использованием ИПШ. Библиотеки ИПШ применяются на этапах проектирования и конструирования КА, что существенно ускоряет процессы разработки, позволяет прорабатывать большее количество вариантов конструкции в заданное время, разгружает специалистов от рутинной работы. Итоговая модель КА обладает полной параметризацией, что позволяет быстро проводиить изменения в проектном и конструкторском электронных макетах изделия.

Рис. 1 - Модель бизнес-процесса разработки КА с использованием ИПШ в нотации ARIS

Процесс разработки КА состоит из двух последовательных стадий: проектирования и конструирования. Результирующими информационными объектами для данных стадий являются проектный и конструкторский электронные макеты изделия (ЭМИ). Методика нисходящего проектирования должен предусматривать параметрическую связь между проектным и конструкторским ЭМИ для управления изменениями в проекте. Проектный и конструкторский ЭМИ требуют разной степени детализации. Исходя из перечисленных требований выбрана трехступенчатая схема параметризации, предусматривающее создание мастер-модели (скелетона), проектного и конструкторских ЭМИ.

Рис. 2 – Мастер модель КА

Мастер модель представляет собой деталь САПР и создается с использованием библиотеки интеллектуальных шаблонов конструктивных элементов. Мастер модель содержит основные габариты изделия (контур головного обтекателя, модель композитной сетчатой структуры, зоны излучения антенн и датчиков и другое).

Проектный ЭМИ параметрически связан с мастер-моделью, и создается с использованием библиотек габаритных макетов элементов конструкции КА, зон размещения оборудования, проектных макетов приборов и узлов КА. Проектный ЭМИ позволяет получить теоретический чертеж КА.

Конструкторский ЭМИ также параметрически связан с мастер-моделью КА, но создается с использованием другого набора библиотек, содержащего элементы более высокой степени детализации. Конструкторский ЭМИ позволяет получить конструкторскую документацию для КА.

Рис. 3 – Применение шаблона сотовой панели

Ключевым вопросом создания библиотек интеллектуальных параметричских шаблонов является декомпозиция конструкции КА на иерархические компоненты, позволяющие формировать модели КА с минимальными трудозатратами. Очевидно, что полностью формализовать столь сложную конструкцию как КА вряд-ли возможно, поэтому, при разработке библиотек интеллектуальных элементов ставилась цель автоматизировать рутинные работы конструктора и проектанта. В соответствии с экспертной оценкой, трудоемкость разработки КА в конструкторских подразделениях в результате внедрения методики снизилась примерно на 50%.

При дальнейшем развитии методики предполагается связать в рамках единой информационной модели процессы структурного проектирования КА и объемной компоновки КА (создание мастер-модели), с использованием модели данных RFLP.

Литература

1. Ушаков Д. Интеллектуализация программных решений в области PLM: Стратегия компании Ледас. Новосибирск: - Ledas LTD, Preprint 12, 2004, 36 c.

2. Голдовский П. , Бубнов А. Кnowledgeware: как задействовать самые ценные корпоративные архивы // САПР и графика. 2001. № 4. [электронный ресурс]. URL. http://www.hetnet.ru/wcmfiles/article_101.pdf (дата обращения: 07.10.2014).

3. Лихачев М.В. Методлолгия управления инженерными знаниями в системах управления жизненным циклом изделия. // Решетневские чтения : материалы X Междунар. науч. конф. (8–10 ноября 2012, г. Красноярск): 414 с. / под общ. ред. С.И. Сенашова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2006. С.304 – 305

4. Лихачев М.В. Технология функционального цифрового макета в нисходящем проектировании изделий аэрокосмического машиностроения. // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2013) : Труды Международной конференции (15–17 октября 2013, г. Москва): / ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, С.185 – 187

5. Повторное использование данных электронного макета изделия при нисходящем проектировании в plm-системах М.В. Лихачев ИТПП