ГОСТ Р 60.0.7.2-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Роботы и робототехнические устройства. Технология математического моделирования и виртуализации испытаний базовых элементов робототехнических комплексов на внешние воздействующие факторы на всех этапах жизненного цикла
8 Электронная модель БЭ РТК
Для реализации методологии комплексного математического моделирования БЭ РТК необходимо создание ЭМ БЭ РТК, в которой учитывались бы основные, влияющие на технические показатели БЭ РТК, связи между протекающими физическими процессами (ГОСТ 2.052). ЭМ БЭ РТК формируются из подмоделей, обладающих соответствующими свойствами.
Подмодель электрических процессов:
- отражает электрические процессы, протекающие в схемах БЭ РТК и позволяет с достаточной для инженерных расчетов точностью анализировать функциональные и режимные электрические характеристики;
- включает в свой состав эквивалентные схемы ЭРИ (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности диодов, транзисторов, микросхем и пр.), а также базу макромоделей, позволяющих моделировать БЭ РТК на уровне функциональных и режимных характеристик;
- учитывает локальные температуры ЭРИ, паразитные проводимости, емкости, индуктивности, взаимные индуктивности и другие параметры, что позволяет отразить влияние конструкции на протекающие в схеме электрические процессы.
Подмодель тепловых процессов:
- отражает тепловые процессы в проектируемой конструкции, возникающие под влиянием воздействия окружающей среды, тепловыделений в ЭРИ и систем охлаждения;
- учитывает все способы передачи тепла в современных БЭ РТК;
- учитывает особенности конструктивного построения современных БЭ РТК и способы их охлаждения, что позволяет моделировать тепловые процессы с необходимой для инженерных расчетов точностью для широкого класса БЭ РТК.
Подмодель аэродинамических процессов:
- отражает аэродинамические процессы, протекающие в проектируемой конструкции под воздействием систем воздушного охлаждения или сил самотяги, а также температурных полей конструкции;
- учитывает аэродинамические особенности конструктивных решений в БЭ РТК, что позволяет моделировать совместно с тепловыми характеристиками аэродинамические процессы для широкого класса современных БЭ РТК.
Подмодель механических процессов:
- отражает механические процессы в проектируемой конструкции, возникающие под воздействием всего спектра механических воздействий (синусоидальная и случайная вибрации, одиночные и многократные удары, линейное ускорение, акустический шум);
- учитывает различные системы виброизоляции, применяемые в БЭ РТК;
- учитывает эффект внутреннего трения в материалах конструкций, анизотропность физико-механических параметров материалов конструкций, а также их зависимость от локальных перегревов участков конструкции, что позволяет более точно моделировать механические режимы работы БЭ РТК;
- учитывает особенности конструктивного построения современных БЭ РТК, способы их амортизации, что дает возможность с достаточной для инженерных расчетов точностью моделировать весь спектр механических характеристик широкого класса конструкций БЭ РТК.
Взаимодействие с ЭМ БЭ РТК происходит при помощи методик, предусмотренных в ИТП ЖЦ, через PDM-систему.
ЭМ БЭ РТК дает возможность обращаться с ней, как с материальным оригиналом, а именно: оценивать соответствия параметров и выходных характеристик изделия требованиям ТЗ, стандартам и другой нормативной документации, а также принимать обоснованные решения для внесения изменений в проектирование БЭ РТК с целью улучшения при оптимизации показателей ее качества и надежности.
Таким образом, ЭМ БЭ РТК позволяет улучшать показатели процесса проектирования и изготовления, такие как стоимость, сроки и содержание работ на тех или иных этапах. Одним из эффективных с этой точки зрения решений является замена натурных испытаний физического макета или опытного образца математическим моделированием.
ЭМ БЭ РТК формируется при проектировании, и в нее могут быть внесены изменения на этапах изготовления и эксплуатации в силу реальных условий производства на заводе и эксплуатации на конкретном объекте установки. Подобные разрешения дают проектировщики БЭ РТК после дополнительного исследования ЭМ БЭ РТК. Поэтому ЭМ БЭ РТК хранят в головной проектной организации, а на стадии изготовления и эксплуатации передают в электронном виде только часть ЭМ БЭ РТК, относящуюся к технологической или эксплуатационной документации.
Еще на этапе концептуального проектирования использование ЭМ БЭ РТК позволяет провести анализ альтернативных подходов и выбрать наиболее верное решение. При конструировании виртуальные испытания помогают оценить внешние формы частей, их стыковку и согласованность друг с другом в рамках единого БЭ РТК. Применение ЭМ БЭ РТК повышает наглядность и упрощает процесс управления проектированием БЭ РТК в распределенной среде корпоративной сети.
Автоматизированная система, предназначенная для формирования ЭМ БЭ РТК при комплексном моделировании БЭ РТК, должна состоять из ряда подсистем, позволяющих комплексно моделировать все основные физические процессы для различных уровней иерархии современных наукоемких БЭ РТК. Комплексное моделирование электрического, теплового, механического и других физических процессов в БЭ РТК (до уровня ЭРИ) с использованием одного программного средства невозможно. Поэтому для его проведения потребуется несколько моделирующих программ, между которыми необходимо поддерживать связь на уровне входных-выходных данных.
Данная автоматизированная система должна содержать средства моделирования электрических, тепловых, механических и других физических процессов, средства оценки надежности и качества БЭ РТК и обеспечивать дополнение конструкторской документации результатами расчетов и моделями, по которым эти расчеты проведены.
Таким образом, на БД автоматизированной системы формируется ЭМ создаваемого БЭ РТК, в которую помещается вся информация, накопленная на всех стадиях ЖЦ. ЭМ БЭ РТК позволяет инженеру моделировать любые процессы в БЭ РТК и вносить любые изменения в его конструкцию и схему так, как если бы это был реальный объект.
ЭМ БЭ РТК включает в себя:
- электронную документацию для производства и эксплуатации;
- алгоритмы проектирования;
- комплексные модели физических процессов в схемах и конструкциях БЭ РТК;
- результаты комплексного моделирования физических процессов в БЭ РТК;
- диагностические модели;
- инструменты конвертации;
- комплект информационно-логических методик проектирования РТК в стандарте IDEF.
Для разработки высоконадежных БЭ РТК важное значение имеет систематизация, накопление, хранение и отображение информации. Для этого предназначены системы управления данными об изделии (PDM-системы). Накопленная информация используется на всем ЖЦ изделия и включает в себя:
- информацию о конфигурации и структуре БЭ РТК;
- комплексные модели электрических, тепловых, механических и других физических процессов и результаты их анализа;
- характеристики и свойства БЭ РТК;
- организационную информацию (описание процессов, связанных с изменением данных о БЭ РТК, необходимые ресурсы - люди, материалы, т.д.);
- информацию о проведенных контрольных испытаниях;
- документы, которыми обрастает БЭ РТК с момента его проектирования до его продажи и дальнейшего обслуживания, и т.д.
Интеграция программных продуктов позволяет осуществить сквозное автоматизированное проектирование БЭ РТК на основе комплексного моделирования физических процессов.
Информационная согласованность всей системы обеспечивается на уровне ЭМ БЭ РТК, информация в которой представлена в виде совокупности информационных объектов и взаимосвязей между ними, регламентированных стандартов на системы автоматизации производства и их интеграцию, при отсутствии дублирования информации. В этом случае существует необходимость только в интерфейсах между каждой отдельно взятой подсистемой и подсистемой управления моделированием. Данные интерфейсы позволяют преобразовать совокупность информационных объектов ЭМ БЭ РТК, описывающих исходные данные для целевой подсистемы, в файлы проекта данной подсистемы и, наоборот, преобразовать файлы проекта исходной подсистемы в совокупность информационных объектов ЭМ БЭ РТК и взаимосвязей между ними, регламентированных стандартов на системы автоматизации производства и их интеграцию, гарантируя однозначность представления информации в ЭМ БЭ РТК.
Подписаться на обновления