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智慧选材|基于知识插件的工程材料数据系统Dreamats

一场中美贸易大战,让中国在高科技领域的短板暴露无遗。除了在半导体行业缺“芯”严重、进口替代需求强烈外,大量高端装备和高端新材料也严重依赖进口,未来补足“材料骨骼”也势在必行。

在设计、分析、制造过程中,科技人员如何高效准确地选择工程材料,是一个充满挑战的难题;而建立知识插件的材料数据系统,将会是一种技术性突破。

1、工程选材:躲不过挑战

在复杂产品研制生命周期过程中,材料的合理选择、科学处理和精确设计直接影响到复杂产品的成本和质量。作为CAD/CAE/CAM设计的重要支柱,工程材料数据在产品设计、工艺安排、产品性能仿真中发挥着越来越重要的作用。

如今工程材料数据应用上面临的挑战:

•结构设计师、分析师、工艺师、总体设计师不能在各自的软件中自动使用材料性能数据、工艺数据;

•材料分类多,性能属性复杂,人工管理困难;

•材料多源头录入,未形成统一的单一材料来源,信息不统一、混乱,带来大量不一致的问题;

•型号材料优选过程中材料查找工作量大,重复性查找工作多;

•材料实例和材料标准没有关联,造成材料实例与材料标准无法对应;

•自有材料和新研材料无法按照材料标准进行统一管理;

•人工管理的历史型号材料库借鉴、参考、复用、统计困难;

•在型号材料选择过程中,无法实现材料分析和对比,不能快速优选;

•无法与材料试验数据集成,不能快速验证材料试验数据是否可用;

•无法高效准确无误的给出整个产品材料选用单-MBOM。

 

2、工程选材:要与时俱进

工程选材经历了传统选材、半经验选材和现代选材三个阶段。可以说在发展的过程中,也要与时俱进。

1)传统选材

传统选材大多是在了解工程材料的分类和常用工程材料特征的基础上,结合以往选材经验对零件或制品用材进行选择,主要有经验选材、行业传统选材和试行-错误法选材三种方法。

2)半经验选材

半经验选材是设计者将产品资料、已有经验与材料学知识综合起来,按某种或某几种比较科学且行之有效的途径或步骤进行选材的方法。这需要设计者对工程设计的方法和细节有充分的了解,且具有丰富的材料学知识。典型的半经验选材方法主要有类比法和筛选法。

(3)现代选材

在经验、半经验性选材工作的长期实践和积累的基础上,通过将其他学科的成就(计算机技术、数理统计、价值工程、可靠性分析等)引入材料领域,经过多年的摸索,工程选材已逐步从以定性分析为主的传统选材过渡到以定量分析为主的现代选材阶段。

 

3Dreamats产品解决方案

随着技术的发展,工程选材逐步迎来了现代选材阶段。北京瑞风协同科技股份有限公司自主研发的工程材料数据Dreamats正是现代选材阶段的工程材料数据辅助智慧选材平台,它依据现代选材方法特点,结合网络技术、材料知识插件技术,具有以下显著的特点:

★快且准

利用材料数据库选材,能按照用户的需求十分快速准确地找到所需材料的相关信息。能充分利用计算机的快速数据处理功能,简化数据处理的任务,快速而准确查找定位所需数据和信息。

★全且易

利用材料数据数据系统进行选材,避免了选材者四处查找手册的麻烦,友好的选材界面使用户非常容易地从浩瀚的材料数据中轻松地选出所需材料,而且有效地避免了漏选错选。另外,利用计算机可以对数据库方便地进行数据维护,保证数据的统一性,规范用户的操作。

★智且新

利用材料数据库在得到最佳用材的同时,可以给出多种相近或相似的可用推荐材料,让用户可以结合自己的实际情况进行必要的分析、判断,从而得出最终选择。另外,若将数据库与专家系统结合,不仅可以在库中已存储的数据中找到所需信息,而且还可以在经验公式的基础上进行一定程度的推理和预测,使选材过程更智能化。

高效快捷的选材方法

Dreamats提供多种智慧选材方式,可以帮助设计师快速筛选满足条件的材料,是一种高效快捷的选材方法。Dreamats的智慧选材主要体现在以下方面:

(1)支持多种条件组合查询,包含材料大分类、小分类、牌号、名称、是否进口、密度等,组合条件越多,查找越准确、快速,查询结果可以批量导出EXCEL;

 

 

多条件组合查询

 

(2)快选、优选。快选:可从相近型号中快速选用合适的材料;从型号材料库中选择材料,缩小选择范围。优选:满足条件的几种相近材料中比较不同的属性,选择最适合的材料;查询满足用户条件的材料时,优选材料显示在结果最前面通过对不同材料的性能数据的比较,可以实现选材或材料代用;

 

 

(3)能对不同材料的数据进行对比,并以图表的方式直观显示比对结果,为型号材料选用提供辅助手段。数据对比支持表格比较和曲线比较两种。

简单方便的材料数据插件和通道

目前Dreamats已经打通与多种CAD/CAE软件(UG、CATIA、PTCCREO、FiberSIM、Patran、SamCEF)的材料数据通道,为设计及分析提供了必要的材料数据支撑,设计师、分析师、工艺师可以在各种CAD/CAE软件中快速调用材料数据,同时保证了数据源的统一。

 

 

CAD/CAE材料数据插件

 

4Dreamats价值:智慧选材

飞机、火箭、船舶、导弹等复杂产品在研发过程中会用到大量的、高精尖的材料和新型材料,涉及材料物理、化学、硬度、强度、疲劳等多方面的性能,对材料性能有非常高的要求。材料性能数据的准确性、完整性、扩充性将严重影响产品的质量和研发进度。作为一个材料研发和产品研发智慧选材专用软件,瑞风协同的工程材料数据库系统Dreamats基于B/S架构和WEB服务数据接口,为企业型号产品选材带来巨大的便利:

(1)彻底颠覆传统设计手段:运用知识数据插件,将工程材料的性能数据、材料工艺处理知识植入CAD、CAPP、CAE软件(CATIA、SAMCEF、PATRAN、FiberSIM、ANSYS、ABQUAS、UG、CREO)之中,直接生成材料球,方便设计师、分析师、工艺师在自己的工作环境里,准确无误、高效的复用材料性能数据、工艺处理知识,大大减少设计师选材时间,直接提升选材效率,并避免手工录入的错误;

(2)系统内置国标材料数据,包括金属、非金属、复合三大类材料,约2000牌号,覆盖物理、化学、力学、工艺方面的性能数据;结合“材料库内容数字化”工具,帮助企业快速搭建材料知识库平台,节省大量的人力、物力和时间成本,并提供高度灵活的材料功能、数据扩展能力,支持多个行业、多个标准;

(3)提供简洁、高效的材料管控功能,构建材料实例库和型号选材库,直接与企业材料试验数据集成,实现优选、可选和限选和材料状态追溯;为型号材料数据的标准化管理以及型号研制过程中的结构设计、强度计算分析、试验、技术状态管理提供单一材料数据源,实现以型号为中心的材料选用控制和管理;

(4)开放的技术和扩展能力,可与PDM、PLM、SDM、CAPP等工程软件进行材料关联共享,可帮助用户形成材料知识图谱,实现基于MBD模型的设计、工艺与制造协同、集成、信息对比和差异分析,既提高了效率,又保证了数据的正确性。

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