CN111008427A - 一种基于mbd的飞机复杂结构件的协同设计实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于飞机设计数字化领域，涉及一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，首先构建飞机结构件工装MBD模型；之后通过多Agent协同工作流完成工装MBD模型设计；本发明采用了多Agent技术设计和实现了协同工作流程完成飞机结构件协同设计，以满足飞机复杂结构件快速准确设计协同的需求。Agent是指驻留在某一环境下，能持续自主地发挥作用，具备驻留性、反应性、社会性、主动性等特征的工作实体，多Agent(multi‑agent，MAS)技术的原理是由多个Agent组成，通过各Agent间相互协作，为完成一个共同全局目标，各Agent之间相互合作、协调、共享知识和资源并最终达到协同。
Description
技术领域
本发明属于飞机设计数字化领域，具体涉及一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法。
背景技术
随着航空机载产品向着多品种、小批量的生产方式的转变。飞机结构件的研制和生产面临着工装质量要求高、研制成本低、研发周期短等众多条件的制约，因此在飞机构件工装的设计过程中，必须综合考虑产品的制造与装配工艺、工装的刚度与强度、产品装配应力等众多因素，工装设计人员无法单独完成工装设计的复杂工作，必须同产品工艺、质量、装配仿真和检验等工作人员在设计阶段协同完成产品设计工作。飞机构件工装的设计信息交叉密集，对协同设计的需求更为迫切。
目前在国内，通常在设计阶段实现协同设计主要是针对二维CAD设计文件，以制定的产品模型数据交换标准STEP为CAD软件间的数据交换格式，在通讯协议、一致性维护和并发控制的规则下实现了数据共享。随着基于三维 MBD(MBD，基于产品模型的定义)的新技术的普及和应用，MBD技术是在3D模型中集成产品定义、公差标注、工艺信息、属性等非几何信息，将三维设计模型文件成为协同共享的唯一数据源的设计方法，导致先前的以二维 CAD设计文件作为协同的主要工作方式无法与之相适应。因此，基于MBD三维模型取代了先前的二维CAD设计文件成为协同设计的基础。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种采用了多Agent技术设计和实现了协同工作流程完成飞机结构件协同设计的基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，以满足飞机复杂结构件快速准确设计协同的需求。
本发明技术方案提供
一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，包括：
构建飞机结构件工装MBD模型；
通过多Agent协同工作流完成工装MBD模型设计。
优选的，所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，所述构建飞机结构件工装MBD模型具体包括：
其中，M t表示工装MBD模型(t＝1，2，...)；G i表示MBD模型中几何特征元素；C j表示MBD模型中的特性信息；A k表示MBD模型中的标注信息；P z表示MBD模型中属性信息。
优选的，所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，所述通过多Agent协同工作流完成工装MBD模型设计具体包括以下步骤：
步骤1工装设计Agent通过协同框架查询需要参与协同设计的业务Agent，并将工装MBD模型发送给所述业务Agent；
步骤2业务Agent对工装MBD模型进行仿真分析及设计，并将仿真分析结果及工装设计修改建议回馈给工装设计Agent；
步骤3工装设计Agent根据回馈的工装设计修改建议修改工装MBD模型，并将更新后的工装MBD模型发送给参与工装协同设计的业务Agent，强制各业务Agent更新本地的工装MBD模型数据。
优选的，所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，还包括：
步骤4判断工装MBD模型是否符合MBD中的需求定义，若不符合则重复步骤1到步骤3，若符合则设计结束。
优选的，所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，所述步骤1中具体包括，工装设计Agent通过处理器调用存储单元中的业务Agent 信息，通过协同框架查询确认目标业务Agent，通过处理器将工装MBD模型发送给所述目标业务Agent。
优选的，所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，
所述步骤1中业务Agent包括工艺设计Agent、检验Agent；
所述步骤2中工艺设计Agent通过处理器调用磁盘存储器的工装MBD模型进行工艺设计，设计完毕后，通知处理器调用存储单元的检验Agent信息，检验Agent调用磁盘存储的工装MBD模型进行检验。
优选的，所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，还包括前置准备步骤：
各Agent分别在协同框架中进行注册，处理器将各各Agent注册信息保存在存储单元中。
优选的，所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，所述几何特征元素包括：包括主几何元素、辅助几何元素和参考几何元素；
主几何元素包括：在3D环境中描述模型造型特征和形貌的几何信息集合；辅助几何元素包括：辅助表现模型信息的几何信息，具体包括：成型磨具中的分模线、标识需进行特殊加工的曲面区域；
参考几何元素包括：从其他模型中拷贝并利用的几何信息元素，具体包括：成型磨具模面板的上模面曲面几何信息数据、装配型架中卡板的内曲面信息数据。
优选的，所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，所述特性信息包括：描述模型的非几何信息，具体包括工装设计人员、材料信息、工装的制造信息、技术注释信息。
优选的，所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，所述标注信息包括：标注的基准面、尺寸、形位公差、文本注释信息；属性信息包括：在模型中不能直接可见的信息，具体包括工装的质量参数信息。
本方法具有以下优点：
本发明采用了多Agent技术设计和实现了协同工作流程完成飞机结构件协同设计，以满足飞机复杂结构件快速准确设计协同的需求。Agent是指驻留在某一环境下，能持续自主地发挥作用，具备驻留性、反应性、社会性、主动性等特征的工作实体，多Agent(multi-agent，MAS)技术的原理是由多个Agent 组成，通过各Agent间相互协作，为完成一个共同全局目标，各Agent之间相互合作、协调、共享知识和资源并最终达到协同。
具体实施方式
下面从MBD模型构建和多Agent协同工作流实现两个方面具体描述本发明实施方式。
构建飞机构件工装MBD模型
协同工装MBD工装模型包括工装零件、工装组件、特性、标注和属性组成，其中工装组件又可分成主几何、辅助几何，参考几何、特征、标注、属性组成，可用下述公式进行表达：
其中，M t表示工装MBD模型(t＝1，2，...)；G i表示MBD模型中几何特征元素；C j表示MBD模型中的特性信息；A k表示MBD模型中的标注信息；P z表示MBD模型中属性信息。
模型中几何特征元素G i包括主几何元素、辅助几何元素和参考几何元素。主几何元素指在3D环境中描述模型造型特征和形貌的几何信息集合；辅助几何元素指辅助表现模型信息的几何信息，如成型磨具中的分模线、标识需进行特殊加工的曲面区域等；参考几何元素指从其他模型中拷贝并利用的几何信息元素，如成型磨具模面板的上模面曲面几何信息数据、装配型架中卡板的内曲面信息数据等。
特性信息C j指描述模型的非几何信息，如工装设计人员、材料信息、工装的制造信息、技术注释等信息。
标注信息A k指标注的基准面、尺寸、形位公差、文本注释等信息。
属性信息P Z指在模型中不能直接可见的信息，如工装的质量参数等信息。
除此之外，还需利用非几何信息完善设计意图，以便后续的人员对模型信息进行辨识、读取和应用。对于非几何信息，通过制定了两种不同类型的非几何信息设计模板即零件几何信息模板和装配件级几何信息模板，便于规范、快速、清晰地对工装MBD模型非几何信息进行设计。
其中，零件几何信息模板包括特性信息和标注信息。特性信息：指零件代号、完成进度、外部参考、材料及状态、热处理、表面处理、通用注释、技术注释、更改记录、签审信息；标注信息：指标注基准面、标准捕获面、标注基准、尺寸、形位公差、文本注释。
装配件级非几何信息模板信息是指：装配件代号、完成进度、装配修配特征、通用注释、技术注释、更改记录、签审信息。
多Agent协同工作流实现
根据工装协同设计的需求，搭建了基于MBD和多Agent的飞机构件工装协同设计框架。其中，飞机构件工装的设计Agent负责利用飞机构件工装MBD 模型和飞机构件工装非几何信息模板进行工装的设计工作，为参与工装协同设计的Agent提供唯一数据源。检验Agent、工艺设计Agent等通过飞机构件工装协同设计系统完成工装设计信息的提取、利用，以及回馈工装设计方案修改建议等工作，通过装协同设计框架完成工装协同设计信息的传输。
协同框架中各Agent间的协同工作流为：
一、各Agent分别在协同框架中进行申请注册，若Agent需要提供或获取网络服务，则通过协同框架完成UUDI注册，同时获取Web中提供的Agent的服务注册信息；
二、工装设计Agent通过协同框架查询需要协同设计的Agent，并将工装 MBD模型发送给查询得到的工艺设计Agent、检验Agent等需要参与协同设计的Agent；
三、参与协同设计的Agent利用自身的专业知识和工具，对工装MBD模型进行装配路径仿真分析、仿真、工装制造成本等仿真分析工作，并将仿真分析结果及工装设计修改建议回馈给工装设计Agent；
四、工装设计Agent根据回馈的工装修改建议修改工装MBD模型，并将更新后的工装MBD模型发送给参与工装协同设计的Agent，强制各Agent更新本地的工装MBD模型数据，以保证工装数据信息的唯一性。经过工装协同设计Agent间的反复协同商榷，最终完成工装的设计工作。
Claims (10)
1.一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，其特征在于，包括：
构建飞机结构件工装MBD模型；
通过多Agent协同工作流完成工装MBD模型设计。
2.根据权利要求1所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，其特征在于，所述构建飞机结构件工装MBD模型具体包括：
其中，Mt表示工装MBD模型(t＝1，2，...)；G i表示MBD模型中几何特征元素；C j表示MBD模型中的特性信息；A k表示MBD模型中的标注信息；P z表示MBD模型中属性信息。
3.根据权利要求2所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，其特征在于，所述通过多Agent协同工作流完成工装MBD模型设计具体包括以下步骤：
步骤1工装设计Agent通过协同框架查询需要参与协同设计的业务Agent，并将工装MBD模型发送给所述业务Agent；
步骤2业务Agent对工装MBD模型进行仿真分析及设计，并将仿真分析结果及工装设计修改建议回馈给工装设计Agent；
步骤3工装设计Agent根据回馈的工装设计修改建议修改工装MBD模型，并将更新后的工装MBD模型发送给参与工装协同设计的业务Agent，强制各业务Agent更新本地的工装MBD模型数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，其特征在于，还包括：
步骤4判断工装MBD模型是否符合MBD中的需求定义，若不符合则重复步骤1到步骤3，若符合则设计结束。
5.根据权利要求3所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，其特征在于，所述步骤1中具体包括，工装设计Agent通过处理器调用存储单元中的业务Agent信息，通过协同框架查询确认目标业务Agent，通过处理器将工装MBD模型发送给所述目标业务Agent。
6.根据权利要求3所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，其特征在于，
所述步骤1中业务Agent包括工艺设计Agent、检验Agent；
所述步骤2中工艺设计Agent通过处理器调用磁盘存储器的工装MBD模型进行工艺设计，设计完毕后，通知处理器调用存储单元的检验Agent信息，检验Agent调用磁盘存储的工装MBD模型进行检验。
7.根据权利要求3所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，其特征在于，还包括前置准备步骤：
各Agent分别在协同框架中进行注册，处理器将各各Agent注册信息保存在存储单元中。
8.根据权利要求2所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，其特征在于，所述几何特征元素包括：包括主几何元素、辅助几何元素和参考几何元素；
主几何元素包括：在3D环境中描述模型造型特征和形貌的几何信息集合；辅助几何元素包括：辅助表现模型信息的几何信息，具体包括：成型磨具中的分模线、标识需进行特殊加工的曲面区域；
参考几何元素包括：从其他模型中拷贝并利用的几何信息元素，具体包括：成型磨具模面板的上模面曲面几何信息数据、装配型架中卡板的内曲面信息数据。
9.根据权利要求2所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，其特征在于，所述特性信息包括：描述模型的非几何信息，具体包括工装设计人员、材料信息、工装的制造信息、技术注释信息。
10.根据权利要求2所述的一种基于MBD的飞机复杂结构件的协同设计实现方法，其特征在于，所述
标注信息包括：标注的基准面、尺寸、形位公差、文本注释信息；
属性信息包括：在模型中不能直接可见的信息，具体包括工装的质量参数信息。
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