并行设计中产品维修性模型研究的基本思想

并行设计中产品维修性模型研究的基本思想

刘安清,于永利
(军械工程学院,河北石家庄　050003)
摘要:提出了将维修性模型集成到并行设计集成框架中的设想,对其可行性进行了分析,并给出了需要研究的主要内容。
关键词:维修性模型;并行设计;产品数据管理(PDM)
中图分类号: TJ07 　　文献标识码:A

1 　进行并行维修性设计研究的重要意义用并行设计替代传统的串行工程是产品设计、制造的发展趋势,并行设计要求同时考虑寿命周期中的各种因素,而维修性是寿命周期中的一个重要因素,因此,维修性必然是并行工程所要研究的一个重要内容。并行设计旨在缩短产品研制开发周期( Time) 、全面提高产品质量(Quality) 、降低产品研制使用费用(Cost ) 、改善产品售后服务(Service) 。事实上,维修性和产品
的TQCS 指标有着密切的关系,对其均有重要影响。

首先,解决维修性的根本出路在设计,而要在设计阶段解决维修问题,即进行维修性设计必然会影响到研制进度,但是如果我们不进行维修性设计,最后生产出来的产品维修性很差,不能满足用户的要求而不得不重新进行设计时,必然会花费更多的时间。从这个意义上来讲,进行维修性设计对缩短产品研制开发周期是有益的。

其次,在ISO9000 中,明确提出维修性是产品质量的一个方面,是用户对产品是否满意的一个重要因素。
现代质量观念从满足用户需要出发,强调质量是反映产品或服务满足需要能力的特征和特性的总和。基于此,产品质量应当是包含各种质量特性、包括设计质量与制造质量等的全面质量,应当考虑从研制、生产、使用(含维修) 直到报废的全寿命过程的质量。最为重要的是,产品不仅要在出厂时能完成规定功能,具备好的使用性能,而且要能长期保持这种性能,一旦功能退化或丧失时,能够经济而有效地恢复这种性能。尤其是军用装备,大多长期贮备、训练或作战使用时,如何保持与恢复性能就显得格外重要。因此,军用装备不但要有好的作战性能,而且要有高的可靠性、维修性、保障性等质量特性,得到及时、经济有效的维修保障。
再者,维修性设计不仅对研制费用有影响,维修性的好坏对使用维护费用更是影响巨大。比如良好的可达性和诊断能力必然会增加设计和制造费用,但却可减少维修费用。产品的维修费用主要是由设计阶段的设计及维修体制所决定的,产品的使用对其维修费用的影响是较小的。国外的经验表明,在研制中投入1美元改进维修性,可望取得减少寿命周期费用(LCC)达50～100 ＄的效益。维修性不好的产品,经常是买得起而维护不起,甚至是根本就无法维护,结果是白白的投入。
最后,维修性好的产品,其售后服务也相应的容易实现和改善。
总之,维修性作为产品的一个设计特性,对产品的TQCS 指标有着极大的影响,并行设计强调在设计开始就考虑寿命周期中的所有因素,而维修是产品的研
制、使用过程必然的延伸,是产品寿命周期链条中的重要环节,在并行设计的过程中必须考虑产品的维修性。
并行维修性设计是在并行设计框架下集成与维修相关的各种信息并进行优化利用的活动,除了维修性方面的信息外,它也能将维修保障系统所需的物质资源、人力资源、信息资源及维修组织机构与维修制度等基本要素集成进来,从而将维修性设计与维修性管理
等工作统一起来、联系起来,即将维修性工程与维修工程集成到一起。
2 　维修性模型的研究现状
维修性模型在国内外都有相应的研究。美国从50 年代中期开始就把维修性列入有关的合同文件中,随后又相继制定了一些维修性要求标准。在60 年代,对维修性的研究转向定量化方面,并在1966 年颁布了关于维修性的一系列军用标准。在MIL-HDBK-472《维修性预计手册》中,首次以标准手册的形式提供了4 种具体的维修性预计方法,其中包含了若干维修性预计模型。在修订后的MIL- HDBK-470A《系统和设备的维修性大纲》中,首次将维修性建模作为维修性大纲中的重要工作项目,增加了适用性比较强的维修性预计方法—时间累计预计法及相应的维修性预计模型。前苏联及东欧国家也很重视对维修性建模的研究,特别是在用于机械系统的维修性建模方面具有独到之处,在文献[ 9 ]中,就提供了多种针对装备系统的机械维修性多元回归模型。还有其它一些针对具体装备类型建立的分配与预计模型,但总的来讲,这些模型大都有一定的局限性,缺乏通用性,不适用工程应
用等。
针对国内外缺少从建模理论的高度对维修性模型及建模方法进行系统研究的状况,军械工程学院维修工程研究所对此进行了较为全面的研究,提交了中国国防科学技术报告———《系统维修性建模理论与应用》一书,其中对维修性模型及建模方法的总体描述、基于
实例的维修性模型及建模方法研究、维修事件中维修活动时间模型研究、基于GRAPS 维修性模型研究、基于故障树的维修性模型研究、基于虚拟现实技术的维修性模型研究、产品维修拆卸顺序模型研究等都进行了理论上的基础性研究工作。
虽然国内外对并行工程及维修性模型这两方面都进行了较多的研究,但是,将两者结合在一起进行研究,也就是说,在并行设计中进行产品维修性模型的研究尚还是空白,这就要求我们去探索、去研究。

3 　产品数据管理可为并行维修性
设计提供集成框架支持
在并行设计框架中集成维修性模型,离不开集成框架软件的支持。并行设计框架是构造和支撑集成的并行设计环境的基础结构,是产品并行设计的开发环境和运行环境。并行维修性设计需要在并行设计框架中集成维修信息与维修过程,因此,并行维修性设计集成框架应主要以设计信息集成和设计过程集成为基础,一方面提供产品数据管理系统,用于实现对各种设计数据的核心组织,完成对产品设计和研制过程中的
相关设计数据的管理;另一方面,提供一个设计流管理
系统,用于管理并行的设计过程,支持不同的设计任务和设计方法[8 ] 。
在当今新技术中,既能满足上述需求,又能代表企业未来新技术发展方向的集成框架系统以产品数据管理(PDM) 系统最为热门,且应用最为广泛。在产品的整个生命周期中,PDM 系统支持各开发小组共享所有的设计资源,它使不管处于何方的产品开发小组的所
有成员都能得到与产品设计有关的一切数据。并能持续地、尽早地交换、协调和完善关于产品的有关制造和
支持等各种过程的约定和定义,同时也支持各开发小组之间及时地进行信息交流,通过彼此间有效地通信
和交流,尽快、尽早地发现问题和解决问题,以便全面地考虑相关环节的影响。因此PDM 技术将开发小组
的所有成员组合到同一个信息环里,以适合并行产品开发环境,保证所有的成员得到最新、最准确的产品设
计信息[8 ] 。PDM 系统还可以确保产品设计的完整性,并保证只有相关的人员才能改变这些数据,而另一些人只有观看数据的权利。PDM 作为支持并行工程的使能技术,首先能支持异构的计算机环境,包括不同的网络与数据库;其次能实现产品数据的统一管理与共享,提供单一的产品数据源; PDM 能够方便地实现对CAX/ DFX等应用工具的封装或集成,便于有效管理应用工具产生的信息,便于应用系统之间的信息传递与交换;PDM 还可以提供过程的管理与监控[3 ] 。可以说,PDM 为并行工程中的信息集成和过程集成提供了
必要的支持,使得并行维修性设计框架得以在PDM平台上实现。