劉　辰 陳芝來 羅海東

（中航工業(yè)航空動(dòng)力機(jī)械研究所，湖南　株洲　412002）

數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用測(cè)試分析

劉辰 陳芝來 羅海東

（中航工業(yè)航空動(dòng)力機(jī)械研究所，湖南株洲412002）

通過對(duì)數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)的需求分析，探索研究所系統(tǒng)開發(fā)需要開展的工作。結(jié)合現(xiàn)有功能模塊的適用性驗(yàn)證，提出新功能模塊的開發(fā)內(nèi)容。分析了系統(tǒng)的應(yīng)用測(cè)試，對(duì)運(yùn)用信息化工具解決標(biāo)準(zhǔn)化工作的難點(diǎn)進(jìn)行了摸索和探究，對(duì)今后標(biāo)準(zhǔn)化工具的應(yīng)用具有借鑒性意義。

數(shù)字化；模型；標(biāo)準(zhǔn)化 ；檢測(cè)

［DOI編碼］ 10.13237/j.cnki.asq.2016.04.013

標(biāo)準(zhǔn)化審查是航空產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。GB/T 17825.8-1999《CAD文件管理 標(biāo)準(zhǔn)化審查》中規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)化審查人員必須按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖樣及設(shè)計(jì)文件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查，對(duì)設(shè)計(jì)人員是否正確貫徹標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)化審查人員負(fù)有嚴(yán)格監(jiān)督、提出意見、要求修改的責(zé)任［1］。隨著研究所的快速發(fā)展，所內(nèi)型號(hào)任務(wù)大量增加，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化審查面臨著工作量大、重復(fù)勞動(dòng)、遺漏審查要點(diǎn)等諸多的問題，急需標(biāo)準(zhǔn)化人員找到一種能夠快速、有效、自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查的工具來降低標(biāo)準(zhǔn)化審查的人工成本，提高標(biāo)準(zhǔn)化審查的效率。數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）作為一項(xiàng)航空工業(yè)領(lǐng)域的新興工具，它的應(yīng)用降低了人工成本、提高了標(biāo)準(zhǔn)化審查效率。下面本文對(duì)此系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行論述。

1　系統(tǒng)需求分析

目前市場(chǎng)上有專門用于標(biāo)準(zhǔn)化審查的工具，已經(jīng)初步具備自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化審查的功能。該工具集成了工程圖樣通用的制圖標(biāo)準(zhǔn)，使用該工具對(duì)工程圖樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查，會(huì)自動(dòng)提示工程圖樣中諸如文件屬性、圖層、三維/二維關(guān)聯(lián)性等不規(guī)范、不合理的數(shù)據(jù)，從而使標(biāo)準(zhǔn)化審查人員把更多的精力用于計(jì)算機(jī)不能完成的、具有創(chuàng)造性的工作中去，解決了傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化審查工作量大、重復(fù)勞動(dòng)等問題。

數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)在多個(gè)航空單位實(shí)施過，本身已經(jīng)是一款較為成熟的軟件。但每個(gè)單位都有自己特殊的情況，拿來主義的照搬照抄是不可能成功的［2］。所以，想要使軟件在我所能夠落地生根，滿足各專業(yè)設(shè)計(jì)人員的需求，還需要把我所的需求與已成型的軟件進(jìn)行對(duì)接，保留或改進(jìn)已有功能、開發(fā)新功能，保證軟件能夠全面滿足需求。

1.1補(bǔ)充企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)

除了行業(yè)統(tǒng)一執(zhí)行的國標(biāo)（GB）、國軍標(biāo)（GJB）、航標(biāo)（HB）等通用標(biāo)準(zhǔn)外，標(biāo)準(zhǔn)化審查的依據(jù)中企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB）也占了大部分。系統(tǒng)中的檢查工具是基于通用的制圖標(biāo)準(zhǔn)，因此缺少Q(mào)B的檢測(cè)項(xiàng)，需要補(bǔ)充開發(fā)。

1.2兼容多個(gè)業(yè)務(wù)軟件

我所目前大量應(yīng)用的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)軟件包括PDM系統(tǒng)、UG NX、CATIA等，但系統(tǒng)僅支持基于UG的標(biāo)準(zhǔn)化審查。因此，需要專門針對(duì)我所開發(fā)基于CATIA的檢測(cè)模塊，升級(jí)系統(tǒng)支持UG 高版本軟件NX7.5，并實(shí)現(xiàn)與PDM系統(tǒng)的集成。

1.3劃分錯(cuò)誤等級(jí)

標(biāo)準(zhǔn)化審查中允許存在一些小問題，即可以根據(jù)不同錯(cuò)誤類型決定是否需要重新繪制圖樣。但該系統(tǒng)不支持錯(cuò)誤等級(jí)的定義，大錯(cuò)誤、小錯(cuò)誤都需要修改才能通過審查。需要增加錯(cuò)誤等級(jí)劃分的功能。

基于以上的論述，該系統(tǒng)的應(yīng)用需要對(duì)已有功能模塊進(jìn)行驗(yàn)證，甄別其適用性；在驗(yàn)證已有功能滿足我所需求的基礎(chǔ)上，又要針對(duì)不被滿足的需求做開發(fā)。

2　已有功能模塊的適用性驗(yàn)證

已有功能模塊的適用性驗(yàn)證是指對(duì)系統(tǒng)已有的功能進(jìn)行測(cè)試使用，判斷該功能與是否能滿足研究所的需求，不能滿足則進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的工作。已有的功能模塊主要實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能有：標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)器的配置、與制圖軟件的交互、錯(cuò)誤提示功能。

2.1標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)的配置功能的驗(yàn)證

標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)的配置是對(duì)系統(tǒng)的核心—標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)的管理。它包括檢測(cè)項(xiàng)的創(chuàng)建、刪除和檢測(cè)參數(shù)的修改。當(dāng)檢測(cè)項(xiàng)參考的機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等發(fā)生換版等更新時(shí)，可以通過標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)的配置實(shí)現(xiàn)檢測(cè)項(xiàng)與參考標(biāo)準(zhǔn)的同步［3］。標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)的配置界面如圖1所示。通過右側(cè)的功能選項(xiàng)按鈕可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)項(xiàng)的配置。

圖1　標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)器配置界面

2.2與制圖軟件交互功能的驗(yàn)證

與制圖軟件交互是指數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)讀取制圖軟件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)，并給出檢測(cè)報(bào)告的功能。此功能在UG環(huán)境下可以使用，但不適用于CATIA。因此，需要增加對(duì)CATIA的交互功能。

2.3錯(cuò)誤提示功能的驗(yàn)證

在實(shí)現(xiàn)與制圖軟件交互的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可以獲得設(shè)計(jì)圖樣中的設(shè)計(jì)要素信息，并判斷圖樣中有哪些要素存在錯(cuò)誤。錯(cuò)誤提示功能是將檢查結(jié)果直觀地展示給檢測(cè)者的功能。錯(cuò)誤提示界面見圖2。

經(jīng)過測(cè)試使用，此項(xiàng)功能較為簡單，應(yīng)增加如下功能：

1）增加工程圖樣檢測(cè)后，選中系統(tǒng)提示的錯(cuò)誤項(xiàng)時(shí)，制圖軟件中對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤區(qū)域應(yīng)高亮顯示，便于設(shè)計(jì)員快速定位并及時(shí)修改錯(cuò)誤。

圖2　錯(cuò)誤提示界面

2）增加對(duì)檢測(cè)結(jié)果的分析、瀏覽功能，能夠以柱狀圖等方式體現(xiàn)出圖樣錯(cuò)誤的等級(jí)分布、類別分布等，以便于設(shè)計(jì)員了解自身的設(shè)計(jì)水平。

3　新功能模塊的開發(fā)

以上提到的幾項(xiàng)功能不能滿足研究所對(duì)數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)的需求，需要增加新的功能。

3.1增加對(duì)CAITA的支持和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)

基于CATIA設(shè)計(jì)的圖樣除了要貫徹尺寸極限與配合［4］等機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)之外，還要貫徹HB 7754-2005《CATIA 文字、尺寸與公差標(biāo)注》、Q/XXX-2008《CATIA模型檢查規(guī)定》、Q/XXX-2005 《CATIA軟件建模和制圖規(guī)范》等。

在CATIA標(biāo)準(zhǔn)化審查的諸多問題中，圖層的檢查一直是困擾標(biāo)準(zhǔn)化人員的一個(gè)問題［5］。一份設(shè)計(jì)圖樣中圖層有數(shù)百層，靠人工去檢查草圖、標(biāo)注、引用集等要素是否按照標(biāo)準(zhǔn)放置在各自應(yīng)處的圖層，工作量非常大，通過通用設(shè)置檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中檢測(cè)規(guī)則定義的層類別、層范圍是否和標(biāo)準(zhǔn)一致、檢測(cè)定義層是否包含標(biāo)準(zhǔn)外的對(duì)象、檢測(cè)對(duì)象是否包含在標(biāo)準(zhǔn)外的其他層、檢測(cè)圖層的顯示狀態(tài)是否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等檢測(cè)功能，只需要將規(guī)定的圖層參數(shù)輸入檢測(cè)器，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)圖樣中設(shè)計(jì)要素放置圖層的監(jiān)控，是一項(xiàng)極大提高工作效率的創(chuàng)新。

除此之外，草圖是否存在過約束與欠約束的檢測(cè)、是否與模型建立了關(guān)聯(lián)、是否存在空草圖等可以通過草圖檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。通過對(duì)HB 7754-2005等標(biāo)準(zhǔn)的分解和整理，在系統(tǒng)中共建立了如下6類用于CATIA圖樣檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)：通用設(shè)置檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、草圖檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、模型檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、曲面標(biāo)準(zhǔn)、裝配檢測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)、二維工程圖檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2與PDM系統(tǒng)的集成

型號(hào)的研制與PDM系統(tǒng)的集成越來越緊密，通過PDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工程圖樣的簽署已經(jīng)在重點(diǎn)型號(hào)中運(yùn)行。因此，數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)必須能夠?qū)崿F(xiàn)基于PDM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化審查，能夠標(biāo)審PDM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，并能將標(biāo)審報(bào)告自動(dòng)保存到PDM系統(tǒng)中作為標(biāo)審的依據(jù)。

通過使用TOMCAT等工具對(duì)PDM系統(tǒng)開放接口進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)和VPM系統(tǒng)的集成。其中，為防止檢測(cè)報(bào)告被篡改，報(bào)告格式被設(shè)置為PDF格式。

在與PDM系統(tǒng)集成的過程中，因?yàn)樾袠I(yè)統(tǒng)一協(xié)同平臺(tái)設(shè)置，以保證各個(gè)廠所之間的數(shù)據(jù)能夠互相傳遞，研究所不能對(duì)PDM系統(tǒng)的底層代碼進(jìn)行任何修改，而軟件之間的集成是需要雙向開發(fā)的，這就導(dǎo)致了數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)與PDM系統(tǒng)的集成工作耽誤了很長一段時(shí)間無法開展。最后，經(jīng)過反復(fù)測(cè)試證明PDM系統(tǒng)對(duì)接口做的修改不會(huì)影響到廠所數(shù)據(jù)傳遞的兼容性之后，接口代碼才得以部署實(shí)施。如何處理研究所越來越多的信息化軟件之間的交互問題是一項(xiàng)值得研究的課題，雖然只有閉環(huán)的系統(tǒng)才是最穩(wěn)定可靠的，但是閉環(huán)的代價(jià)就是拒絕系統(tǒng)自身的提高，多個(gè)系統(tǒng)的交互發(fā)展才能使每個(gè)系統(tǒng)發(fā)揮出最大的能力，才能夠使整體效果達(dá)到最優(yōu)。信息化工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)當(dāng)通盤考慮各個(gè)分系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)研究所信息化水平的跨越式發(fā)展。

3.3增加標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)錯(cuò)誤等級(jí)的定義

增加標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)錯(cuò)誤等級(jí)的定義是在系統(tǒng)測(cè)試過程中提出并實(shí)施的。因?yàn)橄到y(tǒng)的檢測(cè)項(xiàng)多達(dá)70余項(xiàng)，檢測(cè)項(xiàng)的重要程度存在差異，有些錯(cuò)誤必須修改，有些錯(cuò)誤則傾向于優(yōu)化數(shù)據(jù)，允許不修改。因此，按照錯(cuò)誤等級(jí)進(jìn)行劃分，可以方便設(shè)計(jì)員有側(cè)重性地修改錯(cuò)誤，避免所有不同重要度的錯(cuò)誤提示一把抓，造成設(shè)計(jì)員無從下手。

根據(jù)定制的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)重要程度，可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)器分為3個(gè)錯(cuò)誤等級(jí)。嚴(yán)重且必須要更改的錯(cuò)誤定義為1級(jí)錯(cuò)誤，重要且必須要更改的錯(cuò)誤定義為2級(jí)錯(cuò)誤，建議更改但不是必須更改的錯(cuò)誤定義為3級(jí)錯(cuò)誤。錯(cuò)誤等級(jí)的定義在服務(wù)器端進(jìn)行，見圖3。

4　系統(tǒng)的應(yīng)用測(cè)試分析

4.1系統(tǒng)安裝測(cè)試分析

在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)部門的測(cè)試中，因?yàn)橄到y(tǒng)安裝位置的原因造成了極個(gè)別設(shè)計(jì)員制圖軟件無法打開使用，給設(shè)計(jì)工作帶來了影響。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化、信息化部門的協(xié)作，確認(rèn)了問題發(fā)生的原因：該系統(tǒng)的安裝位置不能隨意改動(dòng)。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就結(jié)合研究所制圖軟件的安裝包設(shè)置了默認(rèn)的安裝位置以便與制圖軟件的交互，改變安裝路徑會(huì)造成制圖軟件的個(gè)別文件夾被覆蓋，制圖軟件無法使用的結(jié)果。在后期編制的系統(tǒng)安裝手冊(cè)中，特意說明了安裝路徑的選擇，避免了問題的再次發(fā)生。

圖3　標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)錯(cuò)誤等級(jí)定義界面

4.2CATIA集成測(cè)試分析

由于前期確定技術(shù)協(xié)議時(shí)研究所曾統(tǒng)一要求使用CATIA V5R20版本軟件，開始簽訂的項(xiàng)目合同并未要求系統(tǒng)供應(yīng)商做CATIA V5R18的數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)。但最后因?yàn)轫?xiàng)目的需要CATIA V5R18得以繼續(xù)使用，這就使研究所陷入被動(dòng)，在簽訂補(bǔ)充協(xié)議的情況下軟件供應(yīng)商才答應(yīng)開發(fā)支持CATIA V5R18的系統(tǒng)。研究所配套單位較多，造成了制圖軟件存在一定的復(fù)雜性，同一部門的不同型號(hào)之間都會(huì)使用完全不同的兩種制圖軟件，雖然滿足了配套廠所的要求，但對(duì)研究所內(nèi)部信息的溝通和知識(shí)的傳遞造成了很大的壁壘。研究所作為各型號(hào)的總設(shè)計(jì)師單位，標(biāo)準(zhǔn)化部門應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一制圖軟件，主導(dǎo)配套廠所在制圖軟件版本上進(jìn)行探索，摸索出一條精簡制圖軟件版本的方式，才能避免系統(tǒng)集成的問題再次發(fā)生。

4.3試點(diǎn)型號(hào)測(cè)試分析

系統(tǒng)的測(cè)試首先是在研究所信息化試點(diǎn)的型號(hào)上進(jìn)行，從初始到最終版本的安裝、連接服務(wù)器、配發(fā)許可證，從簡單的零件圖到復(fù)雜的組件圖的測(cè)試，從二維圖樣到三維模型的測(cè)試，整個(gè)過程由簡入繁逐步開展。通過試點(diǎn)型號(hào)的應(yīng)用，驗(yàn)證了錯(cuò)誤等級(jí)定義、與PDM集成后檢測(cè)報(bào)告的管理、錯(cuò)誤高亮提示、錯(cuò)誤柱狀圖統(tǒng)計(jì)等新開發(fā)的功能，滿足設(shè)計(jì)員使用需求。

4.4標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)測(cè)試分析

系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)項(xiàng)有70余項(xiàng)，對(duì)于剛使用系統(tǒng)的人來說，在檢測(cè)后報(bào)出的錯(cuò)誤也較多。而在系統(tǒng)推廣應(yīng)用的前期，我們并未意識(shí)到這個(gè)問題，造成了設(shè)計(jì)員試用系統(tǒng)后，面對(duì)大量的錯(cuò)誤提示不知如何處理，而我們也不可能逐個(gè)錯(cuò)誤一一解釋，給系統(tǒng)的推廣應(yīng)用帶來了很大的困難。我們意識(shí)到只有循序漸進(jìn)地推廣才能被設(shè)計(jì)人員所接受，只有系統(tǒng)用起來了，才能讓設(shè)計(jì)員認(rèn)可系統(tǒng)所發(fā)揮的作用。因此，改變了系統(tǒng)推廣的策略，首先只配置了重要的檢測(cè)項(xiàng)作為檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計(jì)員能夠接受一次檢測(cè)出現(xiàn)若干個(gè)錯(cuò)誤，并積極去修改。在使用一段時(shí)間后，可以將檢測(cè)器的數(shù)量稍作增加，并及時(shí)講解新增加檢測(cè)器的檢測(cè)內(nèi)容。這樣分階段實(shí)施避免了一次性推廣的不被接受，獲得了良好的效果。

5　結(jié)束語

目前，數(shù)字模型標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)傳動(dòng)型號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)上應(yīng)用。設(shè)計(jì)員需要使用本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中對(duì)圖樣進(jìn)行檢查，并在提交審簽流程前將系統(tǒng)的檢測(cè)報(bào)告掛在圖樣的引用文件夾下作為標(biāo)審的參考。標(biāo)審人員在標(biāo)審時(shí)只需要打開檢測(cè)報(bào)告查看是否仍有一級(jí)、二級(jí)錯(cuò)誤存在，即可確認(rèn)圖樣通過了系統(tǒng)層面的標(biāo)審，再根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)圖樣稍作審查即可完成標(biāo)審的工作，極大地減輕了標(biāo)準(zhǔn)化人員標(biāo)審的壓力，提高了標(biāo)審效率，保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，取得了良好的效果。

［1］謝康. 信息化與工業(yè)化融合、技術(shù)效率與趨同［M］. 北京：電子工業(yè)出版社，2009（10）.

［2］金烈元. 標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施與監(jiān)督［M］. 北京：航空工業(yè)出版社，2005，12.

［3］李曉沛. 尺寸極限與配合的設(shè)計(jì)和選用［M］. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002，12.

［4］張學(xué)文. CATIA機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計(jì)［M］. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013，5.

［5］周仙娥. 基于CAA的CATIA二次開發(fā)研究［J］. 科技信息，2008（36）.

（編輯：雨晴）

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1003-6660（2016）04-0052-05

2016-04-12