Технология функционального цифрового макета в нисходящем проектировании изделий аэрокосмического

машиностроения

М.В. Лихачев,

вед. инж., lihachev@iss-reshetnev.ru
ОАО «ИСС» им.М.Ф. Решетнёва», г. Железногорск

Рассмотрена возможность создания информационной системы, объединяющей функциональную структуру КА и его проектную 3D модель в рамках единой модели данных и применения подобной системы для пред контрактного проектирования КА.

The opportunity of development of the information system, based on joint data model, which combines spacecraft functional product structure and its digital mockup, and its application for spacecraft pre-contractual study was researched.

В настоящее время технология разработки изделий с помощью цифрового макета освоена всеми без исключения производителями космической техники, и ее применение перестало являться фактором, позволяющим получить конкурентные преимущества на рынке. По этой причине ведущие разработчики космической техники, совместно с компаниями-разработчиками программного обеспечения, ведут исследования, направленные на дальнейшее повышение эффективности бизнес-процессов разработки изделий в рамках информационных систем управления жизненным циклом изделий (Product Lifecycle Management - PLM) [1], [2]. Одним из перспективных направлений развития PLM – технологий является разработка моделей данных, объединяющих в набор различные представления структуры изделия. Наиболее известными подобными моделями данных являются модели RFLP и IVVQ.

Модель данных RFLP (Requirements-Functional-Logical-Physical) позволяет работать со структурами требований к изделию, функциональной, логической и физической структурами изделий. При этом, структура требований формируется в системе управления данными об изделии (PDM – Product Data Management) а остальные структуры в САПР. Основным преимуществом данного подходя является возможность формализации процессов разработки изделия на основе методологии системного инжиниринга (методики SADT, FAST), а также полная прослеживаемость исполнения требований к изделию на всех этапах его жизненного цикла. [3]

Модель данных IVVQ (Integration-Validation-Verification-Quality) описывает стадии жизненного цикла изделия, следующие за проектированием и конструированием, и в настоящее время не вполне разработана.

Технология функционального цифрового макета изделия - ФЦМИ (FDMU – Functional Digital MockUp) основана на модели данных RFLP, и, по сути, позволяет связать функциональную структуру изделия и цифровой макет в единое целое. Такой подход позволяет выполнять быстрый анализ концепции космического аппарата на этапе предконтрактных исследований с целью выбора оптимальной конфигурации КА. Существует возможность подключения к ПО, содержащему подобную модель данных программы-оптимизатора, для поиска оптимальных параметров.

Схема бизнес-процесса верхнего уровня представлена на рис.1.

рис. 1 Процессы верхнего уровня подготовки контрактного предложения с использованием ФЦМИ

рис. 2 Функциональная структура изделия в системе CATIA V6

Первым этапом является сбор и анализ требований к изделию. Необходимо отметить, что требования в информационной системе представлены в виде древовидной структуры. Техническое задание в виде близком, к принятому в отечественной практике может быть получено в качестве отчета из базы данных требований.

Вторым этапом является, разработка функциональной структуры изделия (см. рис.2) и цифрового макета изделия на его основе (рис.3).

рис. 3 Функциональный цифровой макет изделия в системе CATIA V6

На третьем этапе выполняется оптимизация КА с точки зрения нахождения оптимальных компромиссов между противоречивыми требованиями. Модель данных, связывающая функциональную структуру изделия и его трехмерную компоновку в проектном цифровом макете, позволяет быстро анализировать различные варианты состава и компоновки изделия. В тех случаях, когда удается формализовать структуру ФЦМИ, возможно выполнение оптимизации параметров изделия через ФЦМИ с использованием расчетных программных пакетов, подключенных к ПО для мультидисциплинарной оптимизации (рис.4)

Четвертым этапом является оптимизация изделия с точки зрения технологии производства. На данном этапе, основные технологические операции моделируются с использованием цифрового макета в системе производственного планирования.

рис. 4 Схема мультидисциплинарной оптимизации элемента изделия в пакете SIMULIA iSight

Уточненный в результате проведенных оптимизаций проект может быть представлен заказчику. При этом, разработчик обладает полной информацией об особенностях проекта, себестоимости, рисках, и готов оперативно реагировать на изменения требований, возникшие в процессе переговоров с заказчиком.

Таким образом, технология ФЦМИ является новым шагом в развитии технологий управления жизненным циклом изделия, и ее внедрение на предприятиях аэрокосмического комплекса способно повысить их конкурентоспособность при реализации коммерческих проектов создания космических аппаратов.

рис. 5 Моделирование процесса сборки изделия в системе DELMIA V6

Литература

1. “Astrium Spaceplane project brings Dassault Systèmes and EADS Innovation Works together in partnership.“ http://www.3ds.com/fileadmin/Industries / Aerospace-Defense/Pdf/articles/astrium-spaceplane-project-article-aerospace-defense.pdf

2. Functional DMU: towards experiencing behavior of mechatronic systems in DMU Dr.- Ing. André Stork Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD Fraunhoferstraße 5 64283 Darmstad.
http://www.igd.fraunhofer.d УДК 658.51; 629.783; 629.7.012; 004.942

3. Крысенков Д. RFLP– новая культура проектирования в СATIA V6 // CAD/CAM/CAE Observer №61.

http://www.cadcamcae.lv/hot/RFLP_Dassault_n61_p34.pdf