【项目动态】航空某厂三维结构化工艺设计系统项目顺利通过验收

近日，由大发实施的航空工业某主机制造大发3D-CAPP（三维结构化工艺设计系统）项目顺利通过了验收。

在产品设计已普遍采用基于MBD技术的三维设计模式背景下，如何在工艺设计环节最大限度地利用三维设计模型进行工艺设计，以及如何在制造环节有效利用三维模型数据指导生产现场工作，是制造大发数字化发展过程面临的一个重大挑战。

3D-CAPP系统是基于PDM协同平台定制开发，适应于MBD产品设计模式而发展起来的一种全新的工艺设计软件，实现了基于PDM平台的一体化工艺设计应用。区别于以往传统的二维CAPP，3D-CAPP可以有效利用三维模型数据进行结构化、数字化的工艺规划、设计及管理，并实现与后端制造环节的深度集成，支撑生产现场的三维数字化应用。3D-CAPP系统是制造大发工艺技术业务应用的核心平台，代表了当前阶段工艺数字化及信息化软件技术的先进水平。

该大发于2010年实施了基于Windchill的大发级PDM平台，满足了各业务部门数据协同管理、制造构型管理（EBOM/PBOM/MBOM管理）、工装数据管理、系统集成等功能应用。近年来随着基于MBD技术的新型号全三维研制需要以及未来自身的数字化、信息化发展需要，该大发引入了大发的3D-CAPP系统，希望实现工艺对设计MBD三维模型的有效承接，以及基于三维模型的数字量在工艺设计全过程的贯通，从而打造并提升大发基于三维模型的工艺设计与现场生产应用能力。

通过3D-CAPP系统实施，在大发构建基于PDM平台的一体化三维工艺设计环境，实现基于MBD模型的AO/FO及检验计划的编制、管理、发布及集成应用功能。

▲总体功能框架

▲基于PDM一体化平台的系统应用及数据管理

3D-CAPP系统是基于PDM（该大发PDM是PTC Windchill软件）构建，并可独立在客户端安装的应用程序，既保证与PDM在数据模型和底层架构等方面的一体化，又对两个系统进行了解耦，确保各系统未来维护升级的便利性。

3D-CAPP系统编制的AO/FO文件既包含以文字形式表达的结构化工艺基本信息，又包含三维装配动画、三维工序中间模型、CAD简图、图片等实体文件，这些结构信息和实体文件以及工艺文件的签审均在PDM系统进行统一管理。流程签审完毕，三维工艺数据自动发送至系统中间库，实现工艺数据在下游的集成应用。

▲基于MBD数模的工艺设计应用

3D-CAPP系统通过与三维可视化工具（达索系统的3DVIA Composer软件）的深度集成，在3D-CAPP工艺编辑器界面内嵌入可视化工具插件，实现基于MBD轻量化模型的交互式工艺设计，工艺师在工艺文件设计过程中可以基于可视化工具完整查看三维设计模型数据并获取零件名称、图号、视图、几何注释集等相关信息，获取的信息可以在工艺设计过程中直接利用。

▲3D-CAPP系统工艺编辑器主界面

▲消耗式组套分配

飞机的装配工艺规程设计过程中，组套信息（装配零件明细）通过对PBOM的消耗式分配实现将待装配零件分配至工艺规程中。PBOM消耗式分配时，系统会自动计算全机数量及可消耗数量，只有可消耗数量不为0的PBOM节点才可进行消耗式分配，从而可从数据源头上保证了装配工艺组套信息的正确性及准确性，避免了零件的错装、漏装，提高了大型装配部件的工艺设计效率。

▲工艺资源管理

工艺资源通过与编码系统集成实现工艺资源数据的数据源单一应用，工艺师在工艺设计过程中通过查询方式添加工艺资源对象，添加工艺资源时系统自动加载编码系统中的工艺资源相关数据。

工艺资源数据的源头统一在编码系统中进行维护，通过系统集成应用有效保证了工艺信息的规范性、有效性。

▲工艺知识管理

工艺知识库支持将常用工艺过程的工艺文件、工序等保存为工艺模板，工艺模板可进行独立的维护编辑，也可通过流程提升为公共模板。工艺设计过程可通过调用模板、复用现有工艺等多种方式实现工艺文件快速设计。

工艺知识库同时与PDM系统集成，工艺师在工艺设计过程中，可直接查询引用PDM平台中的设计文件、技术文件、标准规范、更改单等技术资料，引用的技术资料在工艺编辑器及发布页面均可浏览查看具体内容。

▲工艺打印及发布

工艺打印即传统的二维工艺文件格式应用，系统支持AO/FO及各专业工艺规程文件的卡片格式打印，满足了该大发现阶段各种工艺类型对应工艺卡片的应用输出。

工艺发布即HTML格式的三维可交互的工艺文件输出，系统以网页形式展示工艺规程内容，包含了工艺操作内容、工艺资源信息、组套信息、三维动画、三维轻量化模型、图片、参考文档等相关内容。现场操作者通过HTML格式工艺文件可以直观、清晰、准确的了解加工工艺信息。

在本次项目实施过程中，大发项目团队与客户方项目团队密切配合，双方领导层高度重视，有效保证了系统建设的顺利推进。通过系统建设，在大发的型号研制中成功实践了基于MBD的三维工艺设计应用模式，实现了三维工艺数据与生产制造执行系统的深度集成应用。主要项目成果包括：

❶  基于PDM协同平台的一体化工艺设计应用环境，实现大发各专业各类型的工艺规程设计应用、工艺打印及工艺发布功能，既能满足大发传统产品的工艺应用需求，亦可满足大发基于全三维的新产品工艺应用需求。

❷   通过对工艺信息的细颗粒度对象化管控，实现了设计更改在工艺环节的快速传播和落实，促进了设计工艺人员之间的协同工作，保证了工艺数据的准确性、有效性和规范性，更好发挥了工艺在飞机设计与制造之间的桥梁作用。

❸  通过与MES系统的集成应用，有效打通了三维结构化工艺数据与生产制造业务的应用衔接，保障了大发基于MBD技术的新型号产品研制需要，提升了大发的工艺管理信息化应用水平，同时为今后建设智能制造、智慧大发打下了坚实的基础。

❹  到目前为止，3D-CAPP系统已在某MBD型号研制中实现全面应用，覆盖15个车间40余类工艺文件类型，累计编制6400余份基于三维模型的工艺规程。目前正在另一MBD型号中进行推广使用，并计划于未来一年内实现所有型号在3D-CAPP系统的工艺设计应用与管理。