复杂系统数字孪生：系统工程领域模型.docx

领域模型 机械领域模型 机械系统架构模型 机械系统架构定义主要采用MFD思想，MFD是Modular Function Deployment的缩写，应用模块化功能部署 （MFD） 创建满足客户需求、战略目标和功能要求的产品体系结构。MFD能够平衡利益相关者的观点，并创建产品体系结构，从而降低复杂性并加速价值创造。借助 MFD 和随附的信息模型，最终客户可以配置自己的解决方案，并可以建立竞争优势。 模块化功能部署（MFD） 的目标是创建集成和平衡利益相关者观点的模块化产品体系结构。有了这种架构，可以实现产品和服务的大规模定制，降低复杂性并加速价值创造。 使用 MFD，利益相关者由以下声音之一代表：客户之声、工程之声、商业之声、和模块化的声音。 客户之声代表组织的营销、销售和服务职能，努力满足客户需求。 工程之声代表了工程和设计功能，他们努力开发和选择技术解决方案，并结合到产品和服务中。 商业之声代表公司战略、运营和财务。这些职能共同指导决策，并制作和供应产品开发过程中指定的产品。 模块化产品架构本身的力量被集成为一个额外的声音，即模块化的声音。 MFD 有五个步骤，如 REF _Re\h 图6- 1所示，来发现、捕获、量化和记录每个利益相关者声音的独特视角。活动由既定的方法和工具提供支持。该方法是迭代的，并贯穿每个步骤，因此可以构建和完善模块化产品体系结构。分析和清晰的治理模型平衡了所有利益相关者的观点，将您的客户、产品、服务和人员联系起来。 图6- SEQ 图6- \* ARABIC 1 MFD五大步骤 机械设计模型 基于模型的定义（MBD） MBD 是产品数字化定义的先进方法，它是指产品定义的各类信息按照模型的方式组织，其核心内容是产品的几何模型，所有相关的工艺描述信息、属性信息、管理信息等都附着在产品的三维模型中，一般情况下不再有二维工程图纸。MBD 改变了传统的由三维实体模型来描述几何信息，而用二维工程图纸来定义尺寸、公差和工艺信息的产品数字化定义方法。同时，MBD 使三维数模作为生产制造过程中的唯一依据，改变了传统以二维工程图纸为主，以三维实体模型为辅的制造方法。 WAVE自顶向下的设计 WAVE (What if Alternative Value Engineering) 产品级参数化设计技术，特别适应于航空发动机等复杂产品的设计。WAVE技术使产品总体设计更改自上而下自动传递。该技术可用于从产品初步设计到详细设计的每个阶段。WAVE技术帮助用户找出驱动产品设计变化的关键设计变量，并将这些变量放入WAVE顶层控制结构中，子部件和零件的设计则与这些变量相关，对这些变量的更改将自动更新顶层结构和与其相关的子部件和零件。 采用基于变量几何的复合建模技术，这些关键设计变量既可以是数值变量，也可以是如一根样条曲线或空间曲面的广义变量，无论数值变化还是形状变化都将自动根据WAVE的控制传递到相关的子部件和零件设计中去。 WAVE技术的使用是参数化真正符合产品的设计过程和规则，即：先总体设计后详细设计，局部设计决策服从总体设计决策。而过去的参数化技术更多的精力是放在零件本身的参数化上，对于整个产品的参数关系管理非常困难。WAVE解决了大型产品设计中的设计更改控制问题，是面向产品级的并行工程技术，同时WAVE解决了复杂产品设计中产品级的参数驱动，大大提高了设计重复利用率。WAVE技术提供了规范设计过程、捕获公司最佳设计流程的框架，是业界评测的“今后航空发动机设计中最重要的CAD技术创新”。 知识驱动的设计 基于典型产品模板（PTS）的设计 基于典型产品模板是无须编写任何代码的一种重用产品知识的一种设计方法。它将参数化应用充分融入到数据当中，使其成为可重复使用的模板，当设计人员需要进行类似的新的产品设计时，可以基于已经定义好的产品设计模板，给定新的参数，系统自动变更产品模型数据，得到新的产品产品数据，快速完成新产品的设计。例如 REF _Re\h 图6- 2所示即是一模具模板。 图6- SEQ 图6- \* ARABIC 2典型产品模板 在该模具模板中，已经对模具的可变参数和规则进行了总结，如 REF _Re\h 表6- 1： 表6- SEQ 表6- \* ARABIC 1 模具可变参数案例 可变参数 Alpha L1 L2 L3 L4 L5 d1 d2 值 60 -310 310 166 191 328 640 400 可变参数 d3 d4 d5 d6 d11 d22 h2 h22 值 350 570 600 350 640 570 130 145 当需要进行新的模具设计时，只要基于该模板，改变模板中上述表中的可变参数的值，就可立即得到新模具的模型数据。