数字线索|基于参数,实现MBSE与MBD的数据贯通

01 背景

随着NASA、洛克希德·马丁等国际先进企业的不断探索和实践,基于模型的系统工程(MBSE)已逐渐被航空、航天、船舶、汽车等复杂装备制造企业所接受。国内各行业也紧跟国际前沿的研制方法,将MBSE的方法融合到自身的研发体系中。目前,国内MBSE的探索和实践,主要聚焦于需求管理、架构设计、系统行为建模等系统工程问题域和解决方案域,与传统的三维结构模型设计结合较少,这也是在推行MBSE过程中最常遇到的问题。

达索系统Magic Grid方法论除了覆盖传统的问题域、解决方案域外,结合达索系统自身在结构、电气、行为、多领域仿真等领域的解决方案,实现了解决方案域与实现域之间的数据贯通,打破了大部分人认为MBSE只是用来建SysML模型的局限认识。

数字线索|基于参数,实现MBSE与MBD的数据贯通 - 第1张

02 数字线索是MBE的核心

数字线索采用“全部元素建模定义、全部数据采集分析、全部决策仿真评估”数字化技术,提供访问、综合并分析系统寿命周期各阶段数据的能力,实现需求的自动跟踪、设计的快速迭代、生产的稳定控制和维护的实时管理,完成对项目成本、进度、性能和风险的实时分析与动态评估。

达索系统CATIA Magic解决方案是业界领先的基于模型的跨平台协作系统工程(MBSE)平台,提供了智能、完善和直观的建模能力,支持国际系统工程行业通用的SysML建模语言,实现对复杂系统的定义、分析、追溯、仿真和可视化管理,通过与空客、洛马、NASA等先进企业的合作及工程实践,已逐步成为行业的最佳实践。

达索系统CATIA解决方案是世界领先的产品设计和体验解决方案,提供产品外型设计、机械设计、设备与系统工程、管理数字样机、机械加工,通过重用产品设计知识,缩短开发周期,加快了企业对市场的需求的反应,广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑等行业。

本文结合CATIA解决方案和CATIA Magic解决方案,基于参数,实现MBSE模型与MBD模型的数据贯通。

03 MBSE与MBD数据贯通方案

1)建立企业级模型规范

建立企业级模型库,是实现企业级数字线索的前提。随着产品研发的概念设计、系统设计、专业设计等不同研发阶段,定义不同类型的模型模板,实现统一、规范、标准的产品设计,进而形成完整的企业级模型库,支持数字线索的落地。

模型库包括:

  • 企业级产品参数库;
  • 企业级MBSE模型库;
  • 企业级产品功能模型库;
  • 企业级产品性能模型库;
  • 企业级MBD模型库;
  • ……

结构设计工程师,通过参数化建模手段,引用参数库中的几何特性参数,建立产品的MBD模板,实现零件特征全参数驱动的产品模型设计。

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MBSE工程师建立企业统一的系统模型库,同样引用参数库的参数,对系统模型进行定义。引用响应时间、控制误差等系统性能参数,描述系统的性能特性;引用轮廓尺寸、重量、间隙等几何特性参数,描述系统的几何特性。而系统的重量、中心、转动惯量等物理特性参数信息,则需要由MBD模型及生产测量提供。

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2)MBSE模型通过参数驱动MBD模型

在产品设计过程中,结构工程师和系统工程师按照企业产品设计规范、参考企业模型库进行产品设计,MBSE模型与MBD模型将自动建立参数对应关系。上游系统工程师完成系统模型后,下发系统模型中的几何特性参数,自动将系统模型中的参数值传递到CATIA三维模型中,直接驱动三维结构模型进行更新,实现几何特征参数的传递。

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3)MBD模型完善MBSE模型的几何特性

结构工程师综合考虑产品功能、工艺能力、制造水平、维护便捷性等多方面的因素后,完成产品的结构及零件设计,确定产品的材料等属性,CATIA工具自动生成产品的重量、中心、转动惯量等物理特征信息。此时,将这些物理特性信息自动同步更新到系统模型中,更新完善系统模型的物理特性信息,用于产品系统级的重量重心分析、动态性能仿真,在此基础上,也可以实现基于物理特性的多方案权衡等。

数字线索|基于参数,实现MBSE与MBD的数据贯通 - 第5张

04 小结

  • 延展MBSE应用领域

基于达索系统CATIA Magic解决方案与CATIA解决方案的融合,打破了人们对MBSE只能用于系统描述的传统认识,将MBSE的应用领域延展到更为熟悉的三维产品结构领域,使基于模型的系统工程更加完善、更加健全。

  • 实现数字连续性

通过参数自动同步的方式,打通了MBSE模型和MBD模型,实现了基于模型的数字连续传递,保证了产品研发过程中各阶段、各专业间的数据一致性。

  • 提高协作效率

MBSE模型和MBD模型间参数的自动同步,减少了专业间协作的人为参与,降低的手动转换的工作量,提高了模型间转换的效率和准确性。

本文来源:达索系统。

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