系统赋能④:上海卫星的科研新路径——搭建MBD实现数字化转型 | 工赋万物

政务   2024-11-01 20:08   上海  

制造业数字化转型是运用数字技术对制造业研发生产全流程和产业链供应链各环节进行改造和价值重塑的过程。推动制造业数字化转型是推进新型工业化的必然要求,是发展新质生产力的迫切需要。


系统建设是构建数字化时代的基石。随着信息技术的飞速发展,信息系统设计已经成为当今社会不可或缺的一部分。它不仅改变了我们处理和解决问题的方式,还为各种行业和组织提供了强大的支持。在上海,一批链主企业正着力构建出高效、安全、可靠的信息系统,赋能企业高质量发展,助力行业跑出转型“加速度”,为构建大中小企业融通创新发展和数实融合作出贡献。


近年来,卫星产业发展迅速,然而传统研制模式在新形势下渐显疲态。为突破这一瓶颈,上海卫星工程研究所(以下简称“上海卫星”)以卫星全域设计制造一体化研制为例,搭建MBD(Model Based Definition,基于模型的定义)的数字化模式,形成了以总体所为核心、各单位一体参与的“统一、开放、共享”的科研生产管理体系。
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卫星研制需高强密度,传统模式渐显疲态

卫星产业参与单位广泛,产品种类繁杂,研制过程漫长,有着“多品种、小批量、大协作”的研制特点。就型号研制而言,涉及到总体、设备承研、总装制造这三个层面的大量参研单位,这些单位分散在全国各地,所拥有的信息化基础水平参差不齐。接口信息的来源不统一、不唯一,局部的接口信息耦合性较强,并且在不同系统之间相互制约,这种情况严重阻碍了多专业的协同并行设计工作。此外,工艺很难提前介入其中,设计信息也难以提取,产品实测数据和设计数据无法及时进行比对评估,这些问题都对卫星研制的质量、效率以及效益的提升造成了挑战。
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搭建MBD数字化设计环境,创新工作模式

上海卫星以卫星全域设计制造一体化研制为例,搭建基于MBD(Model Based Definition,基于模型的定义)的“协同并行、知识复用、全面联动”的数字化工作环境和创新“跨域收集、协同设计、三维下厂”的数字化工作模式,致力实现“协同并行、知识复用、全面联动”的数字化设计环境。


整体模型与流程示意图


在航天器系统工程理论指导下,以IDS系统为纽带,实现仪器设备信息统一填报;以PDM为平台,达成基于三维模型的跨域协同设计与技术状态管理;以快速设计系统为支撑,形成有序高效的三维协同设计和智能优化;以IPT为基础,搭建完整的设计制造一体化平台、工具集和资源库。设计与工艺人可以员实时交换结果,共同定义卫星产品,缓解传统模式下设计制造与产品设计分立串行的矛盾。延伸部署数字化平台等,打破各参研单位间的“围墙”,实现设计信息规范表达,达成三个层次跨单位的协同并行设计。通过MBD技术,提高总体与分系统及多专业间协同设计能力、设计制造并行的协同研发能力,提升型号组织和协调管理能力,实现卫星研制模式和管理方式的转变。


一体化的平台、工具集和资源库

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规范设计信息表达与集成复用,大幅提升研制效率

上海卫星打破组织和技术壁垒,建立了数字化平台,实践数字化工作模式,实现设计制造一体化全域协作。系统实施相关效益指标显著提升,接口信息标准化表达占比超过90%,几何设计冲突自动化探测率优于80%,三维设计模型在仿真、制造、检测等环节实现集成应用,设计信息复用率优于80%,整体研制效率提升60%以上。


基于 MBD 的数字化设计环境搭建与工作模式创新,成功实践了数字化设计制造一体化,整体技术在国内处于领先地位,其中卫星总体几何设计冲突的自动化探测技术更是达到国际先进水平。该项成果在众多卫星型号以及火星探测器的研制生产中得到广泛应用,对卫星研制的数字化转型起到了强大的推动作用,极大地提升了质量、效率和效益。其卓越的数字化成果有力保障了在研型号的研制工作,为后续任务提供了坚实支撑,同时也为新技术在航天领域的应用创造了有利条件,并且具备向其他大型复杂巨系统行业推广的巨大潜力,能够为这些行业带来数字化转型的新契机。




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