面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统及设计方法
【专利摘要】本发明公开了一种面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统及三维结构化工艺设计方法。该三维结构化工艺设计系统包括：工艺规划管理模块，用于规划工艺分册和工艺路线，建立工艺文件结构树；与工艺数字样机关联管理模块，用于关联所述工艺文件结构树与工艺数字样机提供的产品结构树；工艺编制模块，用于分配物料、工装、工具及辅助资源，编写工艺步骤，并生成工序路线图；工艺受控与发布模块，用于发起工艺审批流程，并向现场制造执行系统发布工艺文件。本发明的面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统及三维结构化工艺设计方法，以工艺数字样机为唯一数据源，实现了工艺文件结构树与产品结构树的紧密关联，以典型工艺语句为模板提高工艺编制效率。
【专利说明】面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统及设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航天器总装领域，尤其涉及一种面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统及三维结构化工艺设计方法。
【背景技术】
[0002]“十二五”期间航天器研制具有数量多、周期短、要求高的特点，迫切需要“提出基于三维数字模型的航天器总装集成测试(Assembly Integrated Test,简称为AIT)及检验规范体系及实施平台规划及方案，实现基于航天器三维模型的AIT工艺及技术状态过程管理”。然而，目前的航天器总装工艺主要利用计算机辅助工艺过程设计(Computer aidedprocess planning,简称为CAPP)及看板系统编制工艺文件及执行记录表格,其表现形式以文字为主、图片为辅，航天器总装工艺文件表达设计意图的手段非常简单，无法或不便传达产品模型、产品结构及其附属属性等信息，而且无法实现三者的关联，因此也就无法实现基于三维模型的总装工艺一体化、结构化管理，也不便于贯彻设计更改、形成产品数据包。
[0003]此外，航天器研制模式由二维转变为三维后，航天器总装领域没有统一工艺设计数据源，且工艺编制效率低下，也不能对现场执行结构化管控和信息采集。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于提供一种面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统及三维结构化工艺设计方法，以克服现有技术中的缺陷与不足，即提高工艺编制效率，且通过结构化状态参数实现对现场执行结构化管控和信息采集。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统，该三维结构化工艺设计系统包括:工艺规划管理模块，用于规划工艺分册和工艺路线，建立工艺文件结构树；与工艺数字样机关联管理模块，用于关联所述工艺文件结构树与工艺数字样机提供的产品结构树；工艺编制模块，用于分配物料、工装、工具及辅助资源，编写工艺步骤，并生成工序路线图；工艺受控与发布模块，用于发起工艺审批流程，并向现场制造执行系统发布工艺文件。
[0006]本发明还提供了一种面向航天器总装的三维结构化工艺设计方法，该三维结构化工艺设计方法包括:步骤1:规划工艺分册和工艺路线，建立工艺文件结构树；步骤2:关联所述工艺文件结构树与工艺数字样机提供的产品结构树；步骤3:分配物料、工装、工具及辅助资源，编写工艺步骤，并生成工序路线图；步骤4:发起工艺审批流程，并向现场制造执行系统发布工艺文件。
[0007]本发明提供的面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统及三维结构化工艺设计方法，以工艺数字样机为唯一数据源，实现了工艺文件结构树与产品结构树的紧密关联，将总装执行颗粒度由工序级精细至工步级，以典型工艺语句为模板提高工艺编制效率，同时通过结构化状态参数实现了对现场执行结构化管控和信息采集。【专利附图】
【附图说明】
[0008]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍
[0009]图1为本发明的面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统的结构图；
[0010]图2为本发明的三维结构化工艺设计方法流程图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0012]本发明提供了一种面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统及三维结构化工艺设计方法，以提高工艺编制效率，且通过结构化状态参数实现对现场执行结构化管控和/[目息米集。
[0013]图1所示为本发明的面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统100的结构图。三维结构化工艺设计系统100包括工艺规划管理模块101、工艺路线图管理模块106、与工艺数字样机关联管理模块102、工艺编制模块103及工艺受控与发布模块104。
[0014]工艺规划管理模块101负责工艺分册规划、工艺路线规划，建立工艺文件结构树，并按照工艺分册技术路线建立工序、工步目录。
[0015]工艺路线图管理模块106负责根据工艺分册，绘制、编辑或删除工艺分册技术路线图，并根据工艺编制模块生成工艺路线图并调整。
[0016]与工艺数字样机关联管理模块102负责建立工艺文件结构树与产品结构树关联关系，包括为工艺分册指定制造目标、为工序或工步指定装入件或参考件，同时为状态参数定义提供操作对象。
[0017]工艺编制模块103进一步包括工艺编辑模块107、工艺卡片模板管理模块108、状态参数模块109、总装资源库管理模块110、工艺知识库管理模块111、装配仿真模块112、工艺补充信息管理模块113、工艺统计查询模块114。状态参数模块109负责结构化技术状态控制参数的定义、编辑、管理等。总装资源库管理模块110负责维护、管理工装资源库、工具资源库、专用工具资源库、辅料资源库和紧固件等标准件资源库。工艺知识库管理模块111负责管理工艺语句模板库、自定义特殊字符库、自定义术语库。工艺编辑模块107基于工艺知识库管理模块111编写工艺操作步骤，基于总装资源库管理模块110分配工装、工具及辅料资源，通过应用工艺数字样机产品对象实现物料配套，以及根据编写的操作步骤，分配的物料、工装、工具、辅料信息及状态参数生成工序路线图并调整所述工序路线图。装配仿真模块112实现以当前工艺规划为仿真技术路线，以工艺数字样机的模型为仿真对象，完成包括工装、工具和操作者在内的全要素总装操作仿真，并输出仿真视频作为操作指导信息。工艺补充信息管理模块113负责工序或工步除文字描述外的其他补充工艺信息，包括:二维图片、三维模型、视频、技术文档等。工艺卡片模板管理模块108负责统一管理三维结构化工艺卡片，包括:封面、扉页、工艺说明、工序目录、装配工艺规程卡、装配工艺记录卡和关键工序质量控制卡等。工艺统计查询模块114负责实现以全型号工艺文件为对象的统计、查询，以及批量化替换操作。
[0018]工艺受控与发布模块104进一步包括工艺审批模块115和与制造执行系统双向集成模块116。工艺审批模块115负责发起工艺审批流程，指定各节点审批人员，支持添加批注，同时在审批完成后自动启动工艺文件生成操作。与制造执行系统双向集成模块116负责向现场制造执行系统(Manufacturing execution system,简称为MES系统)发布审批合格的工艺文件，并接收来自MES系统的执行信息，实现对MES系统执行情况的实时查询，其中，发布的工艺文件包括工艺文本描述、工装、工具及辅料等资源，工序配套信息，工序附件(例如，三维模型、二维图片、技术文档或者仿真视频等)。
[0019]本发明工作时，各模块间是相互关联、配合工作的:工艺规划管理模块101是顶层规划模块，构建出了工艺文件体系及具体工艺路线，而工艺路线图管理模块106则将工艺规划思路以图的方式展现出来；与工艺数字样机关联管理模块102提供了工艺文件与产品结构关联的接口及状态参数的操作对象，同时为工艺提供了物料配套信息；工艺卡片模板管理模块108提供了工艺信息表达的基本框架，并借此将设计信息、工艺规划信息、物料信息、工装工具信息、辅料信息、状态参数和操作步骤等组织成册，而状态参数模块109、总装资源管理模块110、工艺知识库管理模块111、装配仿真模块112、工艺补充信息模块113则提供了相关信息来源；工艺统计查询模块114和与office集成模块提供了工艺文件便捷化编辑工具；工艺审批模块是工艺文件合法性确认通道；与MES双向集成模块则是三维结构化总装实施的必要条件；基础平台模块则是上述各模块的支撑。
[0020]图2所示为本发明的三维结构化工艺设计方法流程图200。图2将结合图1进行描述。本领域技术人员可以理解的是，虽然图2中公开了具体的步骤，但是这些步骤仅作为示例用于说明，也就是说，本发明实施例的三维结构化工艺设计方法还可以执行多个其它的步骤或执行图2中步骤的变换步骤。具体地，本发明实施例包括如下步骤:
[0021]在步骤201中，规划工艺分册和工艺路线，建立工艺文件结构树。更进一步地，按照工艺分册技术路线建立工序、工步目录。在工艺路线图管理模块中，根据工艺分册绘制、编辑或管理工艺分册技术路线图。
[0022]在步骤202中，关联工艺文件结构树与工艺数字样机提供的产品结构树，包括为工艺分册指定制造目标、为工序或工步指定装入件或参考件，同时为状态参数定义提供操作对象。
[0023]在步骤203中，分配物料、工装、工具及辅助资源，编写工艺步骤，并生成工序路线图。具体地，基于工艺知识库管理模块111提供的工艺语句模板库、自定义特殊字符库、自定义术语库编写工艺操作步骤；基于总装资源库管理模块110提供的工装资源库、工具资源库、专用工具资源库、辅料资源库和紧固件等标准件资源库实现工装、工具和辅料的分配；通过状态参数模块109对结构化技术状态控制参数进行定义、编辑、管理，同时利用与工序关联的产品对象作为状态参数执行的主对象，实现状态控制与产品结构的紧密关联;通过应用工艺数字样机产品对象实现物料配套；根据编写的操作步骤，分配的物料、工装、工具、辅料信息及状态参数生成工序路线图并调整所述工序路线图。利用装配仿真模块112，以当前工艺规划为仿真路线，以工艺数字样机的模型为仿真对象，对包括工装、工具和操作者在内的全要素总装操作仿真，并输出仿真视频作为操作指导信息；在工艺补充信息管理模块113中，利用二维图片、三维模型、视频、技术文档补充工序或工步除文字描述外的其他工艺信息。此外，工艺编辑模块107还负责给工序、工步添加多媒体附件，工艺统计查询模块还可对工艺内容进行查询、修改。在步骤204中，发起工艺审批流程，并向现场制造执行系统发布工艺文件。在工艺审批模块审批完成后自动启动工艺文件生成操作，然后通过与制造执行系统双向集成模块116向现场制造执行系统发布工艺文件，包括工艺路线图及其附属信息，并接收来自现场制造执行系统的执行信息，实现对现场制造执行系统执行情况的实时查询。
【权利要求】
1.一种面向航天器总装的三维结构化工艺设计系统，其特征在于，所述三维结构化工艺设计系统包括:工艺规划管理模块，用于规划工艺分册和工艺路线，建立工艺文件结构树；与工艺数字样机关联管理模块，用于关联所述工艺文件结构树与工艺数字样机提供的产品结构树；工艺编制模块，用于分配物料、工装、工具及辅助资源，编写工艺步骤，并生成工序路线图； 工艺受控与发布模块，用于发起工艺审批流程，并向现场制造执行系统发布工艺文件。
2.根据权利要求1所述的三维结构化工艺设计系统，其特征在于，所述工艺规划管理模块根据所述工艺分册建立工序、工步目录。
3.根据权利要求2所述的三维结构化工艺设计系统，其特征在于，所述三维结构化工艺设计系统还包括工艺路线图管理模块，用于根据工艺分册绘制、编辑或删除工艺分册技术路线图。
4.根据权利要求2所述的三维结构化工艺设计系统，其特征在于，所述与工艺数字样机关联管理模块进一步用于为所述工艺分册指定制造目标、为所述工序或所述工步指定装入件或参考件、为状态参数定义提供操作对象以建立所述工艺文件结构树和所述产品结构树的关联关系。
5.根据权利要求1所述的三维结构化工艺设计系统，其特征在于，所述工艺编制模块进一步包括:总装资源库管理模块，用于管理工装资源库、工具资源库、专用工具资源库、辅助资源库和紧固件标准件资源库；工艺知识库管理模块，用于管理工艺语句模板库、自定义特殊字符库、自定义术语库；状态参数模块，用于对结构化技术状态控制参数进行定义、编辑、管理。
6.根据权利要求5所述的三维结构化工艺设计系统，其特征在于，所述工艺编制模块还包括工艺编辑模块，用于基于所述工艺知识库管理模块编写工艺操作步骤，基于所述总装资源库管理模块分配工装、工具及辅料资源，通过应用工艺数字样机产品对象实现物料配套；以及根据编写的操作步骤，分配的物料、工装、工具、辅料信息及状态参数生成工序路线图并调整所述工序路线图。
7.根据权利要求1所述的三维结构化工艺设计系统，其特征在于，所述工艺编制模块还包括:装配仿真模块，用于以当前工艺规划为仿真路线，以工艺数字样机的模型为仿真对象，对包括工装、工具和操作者在内的全要素总装操作仿真，并输出仿真视频作为操作指导信工艺补充信息管理模块，用于补充工序或工步除文字描述外的其他工艺信息；工艺卡片模板管理模块，用于管理三维结构化工艺卡片，将设计信息、工艺规划信息、物料信息、工装工具信息、辅料信息、状态参数和/或操作步骤组织成册。
8.根据权利要求1所述的三维结构化工艺设计系统，其特征在于，所述工艺受控与发布模块包括:与制造执行系统双向集成模块，用于向所述现场制造执行系统发布所述工艺文件，并接受来自所述现场制造执行系统的执行信息。
9.一种面向航天器总装的三维结构化工艺设计方法，其特征在于，所述三维结构化工艺设计方法包括:步骤1:规划工艺分册和工艺路线，建立工艺文件结构树；步骤2:关联所述工艺文件结构树与工艺数字样机提供的产品结构树；步骤3:分配物料、工装、工具及辅助资源，编写工艺步骤，并生成工序路线图；步骤4:发起工艺审批流程，并向现场制造执行系统发布工艺文件。
10.根据权利要求9所述的三维结构化工艺设计方法，其特征在于，步骤I进一步包括:根据所述工艺分册建立工序、工步目录。
11.根据权利要求10所述的三维结构化工艺设计方法，其特征在于，三维结构化工艺设计方法还包括:根据工艺分册绘制、编辑或删除工艺分册技术路线图。
12.根据权利要求10所述的三维结构化工艺设计方法，其特征在于，步骤2进一步包括:为所述工艺分册指定制造目标、为所述工序或所述工步指定装入件或参考件、为状态参数定义提供操作对象以建立所述工艺文件结构树和所述产品结构树的关联关系。
13.根据权利 要求9所述的三维结构化工艺设计方法，其特征在于，步骤3进一步包括:在总装资源库管理模块中，管理工装资源库、工具资源库、专用工具资源库、辅助资源库和紧固件标准件资源库；在工艺知识库管理模块中，管理工艺语句模板库、自定义特殊字符库、自定义术语库；在状态参数模块中，对结构化技术状态控制参数进行定义、编辑、管理。
14.根据权利要求13所述的三维结构化工艺设计方法，其特征在于，步骤3进一步包括:基于所述工艺知识库管理模块编写工艺操作步骤，基于所述总装资源库管理模块分配工装、工具及辅料资源，通过应用工艺数字样机产品对象实现物料配套；以及根据编写的操作步骤，分配的物料、工装、工具、辅料信息及状态参数生成工序路线图并调整所述工序路线图。
15.根据权利要求9所述的三维结构化工艺设计方法，其特征在于，步骤3进一步包括:以当前工艺规划为仿真路线，以工艺数字样机的模型为仿真对象，对包括工装、工具和操作者在内的全要素总装操作仿真，并输出仿真视频作为操作指导信息；补充工序或工步除文字描述外的其他工艺信息；管理三维结构化工艺卡片，将设计信息、工艺规划信息、物料信息、工装工具信息、辅料信息、状态参数和/或操作步骤组织成册。
16.根据权利要求9所述的三维结构化工艺设计方法，其特征在于，步骤4进一步包括:向所述现场制造执行系统发布所述工艺文件，并接受来自所述现场制造执行系统的执行信
【文档编号】G06F17/50GK103605857SQ201310616014
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】万毕乐, 黄垒, 贺文兴, 张彬, 马强, 邢帅, 刘智斌, 方志开, 杜瑞兆, 刘孟周, 郑鹏, 张成立, 张强, 陈启威, 吴星辉, 李鹏 申请人:北京卫星环境工程研究所