基于Q-checker 的直升机MBD 模型质量自动检查应用研究

崔立志

（中国直升机设计研究所，江西景德镇 333001）

0 引言

20 世纪90 年代以来，我国飞机研发以三维数字化设计为主要技术手段，在飞机型号中大范围应用[1]。MBD技术是基于三维模型的数字化定义技术，将设计信息、制造信息、管理信息等共同定义到产品的三维数字化模型中，以零部件的MBD 模型作为唯一信息载体[2]。当前，直升机研发已将MBD 技术运用于整个研发过程。MBD数模的持续变化贯穿于全生命周期，不同阶段有着不同部分的处理和更新，例如草绘、设计更改、版本发布等。在MBD 模型作为研究、设计、制造唯一信息载体的情况下，MBD 模型质量变得尤为重要。有缺陷的模型在后续应用中会导致设计人员出现错误的判断。例如，因模型缺陷做出了错误的强度分析，后续的模型修正也会产生偏差。当含有设计缺陷的零件从设计单位发放至下游制造厂进行生产时，在生产后再发现问题就会额外产生大量的时间成本与返工成本，若该情况反复发生会严重拖延项目进度，导致项目无法按期完成，而且也存在一定的质量安全隐患。将设计单位发出的MBD 模型质量进行严格把控，在完整的数据处理过程中利用监控提升MBD 数模的质量，尽可能避免顽固性错误造成的进程延迟、错误检查等问题，赢得对整个设计流程和设计周期的及时掌控[3]。避免因MBD 模型质量问题出现流程反复的情况，大幅度提高当前研发设计生产效率，保证企业间协同设计畅通。通过将模型质量检查工具Q-check 与审签系统相结合的方法，提高MBD 模型质量，进一步提高生产效率。

1 模型质量控制现状

当前，直升机设计控制MBD 模型质量主要通过人工检查的方式实现，在设计人员设计好模型后，依据行业标准、企业三维模型设计标准等进行第一轮校对，在确定无误后由其他相关设计人员进行复核，进入各级审签环节，通过逐级审校[4]，及时发现设计模型中存在的问题，保证模型质量。

现有模型质量控制模式可以在一定程度上减少因模型质量问题而造成的研发进程延误问题。但是由于MBD 模型包含信息多、数据量大，人工检查存在效率低、漏检、误检的情况，仍存在图纸（数模）图号内外不一致、部分成品和标准件书写不规范等细节问题。且MBD 模型质量检查对设计人员本身要求较高，设计人员要从复杂的MBD模型数据中发现倒角角度、草图轮廓等细节问题；设计人员还要有丰富的数字工作经验，能够准确理解和严格把握企业内人工检查参照的相关标准与条例，且能够准确解读三维模型数据集涉及的标准要素，并进行科学判断[5]。不是所有的设计人员都可以达到这些要求，这也是当前模型质量把控工作需要进一步改进的原因。加入模型质量检查工具，减少人工检查的工作量，提高模型质量检查效率与效果，是当下行之有效的方法。

2 模型质量检查工具Q-check

Q-check 是一款与Catia 平台深度集成的软件，在安装Q-check 软件前必须安装Catia 平台，当前客户涵盖绝大多数主流汽车主机厂和其他供应商。Q-check 软件用于检查Catia 模型的数据规范、建模方法、拓扑集和质量。Q-check 可以为每个企业根据其不同的质量标准、质量规范定制不同的检查模板，形成具有企业特色的标准文件。通过应用Q-check，可以使数模在成为一个有效数模或者能够被他人重用之前，实现模型质量的优化。按照Q-check 预定义检查项目检测数模中的缺陷和失误，在企业上下游部门发放数模前或企业间数模传递、转换前，进行单个数模检查或者多数模批量处理检查，保证企业上下游部门与企业间的数模达到相同标准。杜绝数模在未获得制定标准的情况下，延续到下游流程，避免因数模返工而影响设计流程和设计周期的问题。

3 模型质量控制方法

将模型质量检查工具Q-check 与审签系统结合应用，设计人员通过嵌入Catia 中的Q-check 模块对已完成模型进行质量检查，实现减少工作量、提高模型质量的目标。将Q-check 与审签系统集成，在审签系统中加入后台模型质量自动检查环节与模型质量是否达到标准的判断模块，做到对模型质量的强制检查，充分保证流出模型的质量。模型质量检查流程如图1 所示。

图1 模型质量检查流程

设计人员在完成模型设计后可通过Q-check 进行主动模型质量检查，主动检查后的模型通过PDM SAVE 子模块存入PDM 系统（PDM SAVE 子模块会赋予模块检查属性），不进行主动检查的模型会直接存入PDM 系统。当模型进入产品数据审签系统进行审签时，系统会先判断该模型是否进行过主动模型质量检查且模型质量达标。如通过主动检查，则该模型直接进入审签环节，不通过则进入后台模型自动检查环节，检查过后再根据其模型质量是否达标，判定其是否可以进入审签。

3.1 模型质量主动检查

设计人员在设计过程中可通过Q-check 在不同阶段多次快速进行模型质量检查，发现问题及时解决，使下一步的设计在无缺陷的基础上进行，提高设计效率和建模质量，模型质量主动检查流程如图2 所示。

图2 模型质量主动检查流程

（1）设计人员完成设计后选择对应模板对MBD 模型进行主动检查，检查后会生成检查报告，供设计员参考，以判断模型是否需要修改。

（2）检查过程中系统会遍历模型下所有零件，对每个零件输出对应报告（报告会以零件命名，并通过PDM Save 子模块根据QC 属性对其赋值后存入专门的服务器进行管理，QC 属性是通过模型质量检查后，系统在模型上生成的自定义属性，供记录检查结果使用）。报告中包含各判断项，以支撑设计人员及审签人员进行模型质量判断。

（3）PDM SAVE 子模块对模型是否主动进行模型质量检查，并对模型质量检查属性进行赋值，该值是后续审签系统判断该模型是否可以进行审签的依据。

（4）设计人员提交审签时，审签系统会依据模型属性判断是否可以进行审签。

与人工模型质量检查相比，Q-check 工具极大程度减少了设计人员模型质量检查的工作量。在主动模型质量检查后达标的模型，在审签系统中模型属性判断可直接进入审签环节。

3.2 模型质量后台自动检查

模型质量后台自动检查模式可以做到对模型质量进行批量检查，最大程度降低设计人员的日常工作量，不需要设计人员做其他工作。模型质量后台自动检查流程如图3所示。

图3 模型质量自动检查流程

（1）在设计人员完成模型设计后，可在初步模型质量检查后直接将MBD 模型提交审签。

（2）在审签系统提交审签环节与审签环节中间加入后台模型质量检查环节，系统根据设计人员专业自动选择相应检查模板，该环节为系统自动检查，不需要设计人员在界面等待，无需改变设计人员的操作习惯。

（3）在进入审签系统后续审签环节加入判断，以后台模型质量检查结果为依据，符合模型质量标准则可以进行后续审签，反之则终止审签流程。

（4）因模型质量不达标而终止流程后，系统会对该流程设计人员作出模型质量检查否定项提示，以帮助设计人员对该模型进行快速修改。模型质量主动检查与模型质量后台自动检查结合应用，可达到提高工作效率、减少设计人员工作量、对MBD 模型质量进行强制控制的效果，可保障企业上下游部门与企业间的MBD 模型质量，一定程度上避免了因MBD 模型质量问题产生的返工。

4 模型质量检查模板

模型质量检查软件在工作中有两种角色，分别是管理员与用户。管理员定制用户检查模板，当用户主动检查时，由用户选择模板进行模型质量检查。当模型质量后台自动检查时，则由系统根据模型所有者专业调用对应模板进行模型质量检查。管理员在用户使用模型质量检查软件检查模型前完成相关的定制工作，确定好检查模型的种类，明确需要检查的内容，创建模板。使用户检查能够达到最理想化的状态，帮助用户提高设计质量。

模板包括基本检查模板、草图检查模板、实体模型检查模板、曲面曲线检查模板等。其中通用的检查项有三位标注、发放状态、通用注释、技术注释等。也有部分专业特有的检查项，如钣金特有的圆柱弯曲定义检查、钣金参数检查以及管路特有的导管转弯半径检查等[6]。

5 技术实现

为实现上述模型质量控制方法对模型质量的强制检查，保障模型质量，需使用组件应用架构（CAA）对CATIA 及VPM 系统进行二次开发，将模型质量检查工具Q-check与审签系统进行集成，采取二者相结合的应用模式[7]，需实现以下几点。

（1）PDM Save 子模块。该模块主要根据模型质量检查结果对检查模型赋值，该值作为审签系统判断该模型是否可以进行审签的依据，该模块的实现需调用模型属性接口读取模型并对其赋值。

（2）审签系统模型属性判断子模块。该模块主要是将PDM Save 子模块对模型赋值进行判断，以此为依据判断该模型是否可以进入后续审签。该模块的实现需调用模型属性接口，对其属性进行读取和判断。

（3）后台自动检查模块。该模块需将Q-check 软件与审签系统进行紧密集成，模型在未通过主动模型质量检查、提交审签时，后台对其进行模型质量检查。

6 结语

在现有模型质量控制方法的基础上，提出将模型质量检查工具Q-check 与审签系统相结合的应用方式。在一定程度上可以提高模型质量检查效率，并可以做到对模型质量的强制控制，从源头上杜绝模型质量不过关的MBD模型流出，将模型质量缺陷提早暴露出来，有效降低因模型质量缺陷造成的时间成本与返工成本。