王嘉淼 李楠 陳政伯

（1北京無線電測量研究所，北京，100854；2北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京，100094；3中國長峰機(jī)電技術(shù)研究設(shè)計(jì)院，北京，100854）

文 摘：為了解決傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查依靠人工、缺少可靠輔助工具的現(xiàn)狀，提高標(biāo)準(zhǔn)化檢查工作的效率和準(zhǔn)確性，我們研發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具軟件。文章在對工具軟件的需求分析的基礎(chǔ)上，對工具軟件的建設(shè)方案、需求實(shí)現(xiàn)方式等內(nèi)容作了介紹，總結(jié)了基于信息技術(shù)在自動(dòng)化、信息化標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查方面取得的成果和工作體會(huì)。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，信息化技術(shù)手段已廣泛應(yīng)用在我們的科研生產(chǎn)、經(jīng)營管理和生活當(dāng)中。作為型號(hào)研制的重要輸出，關(guān)鍵技術(shù)文件的設(shè)計(jì)圖樣已經(jīng)從手工繪制逐步發(fā)展到了全三維設(shè)計(jì)。而在設(shè)計(jì)圖樣繪制中需要執(zhí)行大量標(biāo)準(zhǔn)，有效進(jìn)行三維圖樣、電子化技術(shù)文件的標(biāo)準(zhǔn)化檢查，已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)的一項(xiàng)重要而繁重的工作。

目前，市場上設(shè)計(jì)圖樣繪制應(yīng)用軟件眾多，各類應(yīng)用服務(wù)軟件層出不窮，而設(shè)計(jì)圖樣與各類標(biāo)準(zhǔn)的符合性檢查這一工作仍然是由人工執(zhí)行，標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具的應(yīng)用研究尚處于起步階段。我們依托PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)研發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具，并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。

1 業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

首先，復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖樣具有種類多、數(shù)量大的特點(diǎn)。完成一套設(shè)計(jì)圖樣需要涉及大量不同專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。例如，一個(gè)組合級產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣，涉及機(jī)械制圖、GB 4728、GB/T5094、GB/T1804、QJ1931等標(biāo)準(zhǔn)。面對眾多標(biāo)準(zhǔn)，不僅設(shè)計(jì)師查詢學(xué)習(xí)不便，設(shè)計(jì)圖樣與各類標(biāo)準(zhǔn)的符合性情況更是只能依靠數(shù)名專兼職標(biāo)準(zhǔn)化人員進(jìn)行人工檢查，工作量大、效率低，且無法完全保證檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性。

其次，設(shè)計(jì)圖樣中包含大量的物料信息。目前很多設(shè)計(jì)制造單位建立了物資庫，對物料信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，物料信息匯總后可形成用于投產(chǎn)的物料清單。設(shè)計(jì)圖樣中的物料信息可通過設(shè)計(jì)軟件直接從物資庫中調(diào)用導(dǎo)入。但部分設(shè)計(jì)圖樣受限于軟件或者設(shè)計(jì)流程等因素，仍然需要人工填寫物料信息，由于物料信息圖樣不符導(dǎo)致生產(chǎn)進(jìn)度超期的情況仍時(shí)有發(fā)生。

第三，航天復(fù)雜產(chǎn)品的研發(fā)過程是一項(xiàng)高度復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要根據(jù)各系統(tǒng)、各學(xué)科之間相互聯(lián)系、相互制約的關(guān)系，進(jìn)行大量的方案對比，應(yīng)用各種信息化資源進(jìn)行多輪從簡至繁的設(shè)計(jì)循環(huán)，最終完成設(shè)計(jì)分析過程。目前技術(shù)指標(biāo)的分解傳遞是依托于技術(shù)文件，數(shù)據(jù)流不暢通，所有的指標(biāo)數(shù)據(jù)都沉淀于word文檔中，造成設(shè)計(jì)過程中存在大量人工重復(fù)性勞動(dòng)，設(shè)計(jì)過程效率低。

2 需求分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)查閱便利性

對于航天行業(yè)的復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品，僅繪制電氣圖樣時(shí)常用的通用標(biāo)準(zhǔn)就有19項(xiàng)，見表1。對于具體產(chǎn)品而言，設(shè)計(jì)師在繪制設(shè)計(jì)圖樣時(shí)還需執(zhí)行各型號(hào)的專用標(biāo)準(zhǔn)。

表1中所列出的標(biāo)準(zhǔn)總頁數(shù)達(dá)到2000余頁，其中最長的一份標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到898頁。而可供設(shè)計(jì)師查閱的標(biāo)準(zhǔn)多為紙質(zhì)版本或者不具備檢索功能的電子版本，設(shè)計(jì)師查閱不便，不易掌握標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，影響工作效率。因此需要一種能快速定位到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容的功能，迅速解決設(shè)計(jì)師繪制設(shè)計(jì)圖樣時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題。

2.2 產(chǎn)品基本信息準(zhǔn)確性

PDM系統(tǒng)是產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心，在PDM系統(tǒng)中可對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行各種篩選、分析、匯總，并可生成各類報(bào)表。實(shí)現(xiàn)這些功能的一個(gè)重要前提是前端數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確規(guī)范。因此型號(hào)研制過程中，需要確保PDM系統(tǒng)中各級產(chǎn)品的“名稱”、“設(shè)計(jì)文件代號(hào)”、“產(chǎn)品代號(hào)”、“研制階段”等基本信息準(zhǔn)確規(guī)范。

表1 電氣圖樣繪制常用標(biāo)準(zhǔn)

2.3 技術(shù)文件完整性檢查

PDM系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)計(jì)圖樣和文檔進(jìn)行全生命周期管理。技術(shù)文件完整性檢查是型號(hào)技術(shù)文件全生命周期管理的重要措施，因此需要在確保PDM系統(tǒng)中各級產(chǎn)品基本信息準(zhǔn)確的前提下，依托PDM系統(tǒng)對當(dāng)前研制階段各類設(shè)計(jì)圖樣和文檔的完成情況進(jìn)行匯總分析。

2.4 物料信息一致性

在使用PDM系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理時(shí)，PDM系統(tǒng)中設(shè)計(jì)BOM（物料清單）可以向下展開至元器件級別，并可轉(zhuǎn)化為工藝BOM、制造BOM進(jìn)行下圖投產(chǎn)。但在生產(chǎn)環(huán)節(jié)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖樣和BOM中包含的物料信息不一致，從而影響生產(chǎn)進(jìn)度。

例如，一個(gè)組合級產(chǎn)品，直屬物料信息近百條，組合向下展開可形成插件、印制板組裝件、部件、零件等多級產(chǎn)品，這些產(chǎn)品彼此層層嵌套，生成各級設(shè)計(jì)圖樣和BOM，各級物料信息可達(dá)近千條。這些物料中一部分用于機(jī)械加工生產(chǎn)，填寫于裝配圖上；另一部分物料用于電氣安裝，填寫于接線圖上。僅靠人工比對這些設(shè)計(jì)圖樣與BOM中包含的物料信息，無法完全保證檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性，并且效率低下。通過信息化手段來進(jìn)行快速比對，可提升設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性和工作效率。

2.5 技術(shù)指標(biāo)結(jié)構(gòu)化

目前型號(hào)研制中的技術(shù)指標(biāo)在層層分解后，依托于各類技術(shù)文件在以任務(wù)書、方案報(bào)告、設(shè)計(jì)報(bào)告為代表的功能基線、分配基線和產(chǎn)品基線中進(jìn)行傳遞。需要改變技術(shù)指標(biāo)沉淀在word文檔中的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)技術(shù)指標(biāo)的條目化、結(jié)構(gòu)化。完成指標(biāo)體系的梳理設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)化分解，做到當(dāng)技術(shù)指標(biāo)發(fā)生變更時(shí)，可實(shí)時(shí)向上下游傳遞，并可收集數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和再利用。

3 標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具建設(shè)方案

PDM系統(tǒng)作為型號(hào)研制的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理核心系統(tǒng)，已經(jīng)與科研生產(chǎn)過程緊密地連接在一起。標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具的建設(shè)必須降低對PDM系統(tǒng)的影響，以防止建設(shè)過程中影響科研生產(chǎn)進(jìn)度?？紤]到標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具的兼容性、穩(wěn)定性和易推廣性，我們決定在架構(gòu)上獨(dú)立于PDM系統(tǒng)，以Excel為基礎(chǔ)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具，采用通過外部接口發(fā)送請求參數(shù)的方式調(diào)用PDM系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，如圖1所示。不對PDM系統(tǒng)做任何功能改造，整個(gè)工具建設(shè)過程中都不影響PDM系統(tǒng)正常使用。本工具以Excel插件的形式進(jìn)行安裝部署，方便使用者進(jìn)行安裝、操作和升級維護(hù)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具接口示意圖

4 需求實(shí)現(xiàn)方式

4.1 標(biāo)準(zhǔn)查閱便利性

通過對標(biāo)準(zhǔn)分析梳理，可將標(biāo)準(zhǔn)中涉及的具體規(guī)則內(nèi)容進(jìn)行分類提煉，形成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存至標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具。每條結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)都可設(shè)定關(guān)鍵屬性作為檢索依據(jù)，以實(shí)現(xiàn)面對具體問題快速定位到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)內(nèi)容的需求。設(shè)計(jì)圖樣繪制時(shí)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)可以分為通用標(biāo)準(zhǔn)和型號(hào)專用標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)地在標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具中分為通用繪圖規(guī)則和型號(hào)要求兩個(gè)模塊，分別管理。

例如，當(dāng)設(shè)計(jì)師需要查詢接線圖明細(xì)欄的繪制規(guī)則時(shí)，可在標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具的通用繪圖規(guī)則模塊下檢索“接線圖”—“明細(xì)欄”，即可查閱QJ1931.5A《電氣簡圖繪制規(guī)則 第5部分：接線圖》第3.3.8條“明細(xì)欄”中規(guī)定的具體內(nèi)容以及正確圖例；當(dāng)設(shè)計(jì)師需要查詢A型號(hào)的機(jī)柜銘牌要求，可在標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具的型號(hào)要求模塊中檢索“A型號(hào)”—“機(jī)柜銘牌”，即可查閱該型號(hào)具體銘牌要求和正確圖例。此工具幫助設(shè)計(jì)師節(jié)省了尋找標(biāo)準(zhǔn)和逐頁閱讀的時(shí)間，可以大幅提高效率。

4.2 產(chǎn)品基本信息一致性

型號(hào)在研制過程中，會(huì)形成產(chǎn)品代號(hào)表或者產(chǎn)品配套表，這類表格中包含型號(hào)各級產(chǎn)品的“層級”、“名稱”、“產(chǎn)品代號(hào)”、“技術(shù)文件代號(hào)”、“數(shù)量”、“研制階段”等基本信息。這類表格在統(tǒng)一編制格式的前提下，可直接存至標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具，作為檢驗(yàn)PDM系統(tǒng)中各級產(chǎn)品基本信息的依據(jù)。工具可從PDM系統(tǒng)提取指定產(chǎn)品所有基本信息，將“設(shè)計(jì)文件代號(hào)”作為唯一標(biāo)識(shí)，與工具中存儲(chǔ)的該產(chǎn)品所在型號(hào)產(chǎn)品代號(hào)表或者產(chǎn)品配套表進(jìn)行比對，生成檢查結(jié)果報(bào)表，用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)師完善產(chǎn)品基本信息的一致性，為各類報(bào)表、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4.3 技術(shù)文件完整性檢查

型號(hào)研制過程中，會(huì)明確不同層級產(chǎn)品需編制的設(shè)計(jì)圖樣和文檔，形成該型號(hào)技術(shù)文件完整性要求。各型號(hào)的技術(shù)文件完整性要求在統(tǒng)一編制格式的前提下，可存至標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具，作為該型號(hào)技術(shù)文件完整性檢查的依據(jù)。工具可從PDM系統(tǒng)提取指定產(chǎn)品基本信息以及關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)圖樣和文檔，用該產(chǎn)品的“產(chǎn)品層級”和“研制階段”這兩個(gè)信息作為基準(zhǔn)，將提取到的設(shè)計(jì)圖樣和文檔與工具中存儲(chǔ)的該產(chǎn)品所在型號(hào)技術(shù)文件完整性要求進(jìn)行比對，并生成檢查結(jié)果報(bào)表，用于加強(qiáng)型號(hào)全生命周期內(nèi)技術(shù)文件的管控。

4.4 物料信息一致性

部分設(shè)計(jì)圖樣中包含的物料信息為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，提取數(shù)據(jù)困難。例如word版本的元件表、明細(xì)欄。為了實(shí)現(xiàn)物料信息一致性比對，需要對設(shè)計(jì)圖樣中的物料信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，例如明細(xì)欄可采用Excel編制，同時(shí)還需要對物料信息的填寫規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一。在確保前端數(shù)據(jù)準(zhǔn)確規(guī)范并可收集提取的前提下，標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具可對PDM系統(tǒng)指定產(chǎn)品所關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)圖樣中包含的物料信息進(jìn)行分析，按照自制件、非自制件進(jìn)行區(qū)分，分別以“設(shè)計(jì)文件代號(hào)”和“型號(hào)規(guī)格”作為各自唯一標(biāo)識(shí)，與PDM系統(tǒng)BOM中該產(chǎn)品的物料信息進(jìn)行比對，并生成檢查結(jié)果報(bào)表，指導(dǎo)設(shè)計(jì)師完善物料信息的一致性，提高設(shè)計(jì)效率，加快生產(chǎn)進(jìn)度。

4.5 技術(shù)指標(biāo)結(jié)構(gòu)化

在型號(hào)研制初期，將層層向下分解的技術(shù)指標(biāo)細(xì)化為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，明確各級技術(shù)指標(biāo)的父子級關(guān)系，形成該型號(hào)技術(shù)指標(biāo)樹并存至標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具，在工具中可針對每一條技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行具體人員訪問、修改權(quán)限授權(quán)，以便控制知悉范圍。得到授權(quán)的人員可將指標(biāo)樹中任何一個(gè)技術(shù)指標(biāo)連同下屬各級技術(shù)指標(biāo)導(dǎo)出，形成結(jié)構(gòu)化文件，該結(jié)構(gòu)化文件可在其他應(yīng)用軟件中用于文件編輯或者數(shù)據(jù)分析，從而提升各系統(tǒng)之間協(xié)同設(shè)計(jì)開發(fā)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

5 實(shí)施效果與工作體會(huì)

通過在三個(gè)型號(hào)上試點(diǎn)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具，驗(yàn)證了工具各項(xiàng)功能的正常運(yùn)行，同時(shí)也對工具的實(shí)際應(yīng)用有了進(jìn)一步的體會(huì)。

5.1 標(biāo)準(zhǔn)查閱

利用該工具軟件對QJ1931A—2005《電氣簡圖繪制規(guī)則》和3個(gè)型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化要求進(jìn)行梳理分析后，提煉出了結(jié)構(gòu)化規(guī)則近200條，實(shí)現(xiàn)了提升標(biāo)準(zhǔn)查閱便利性的需求。另外在應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)，達(dá)到良好查閱效果的關(guān)鍵是控制提煉結(jié)構(gòu)化規(guī)則的顆粒度，應(yīng)盡量杜絕規(guī)則顆粒度過粗或者過細(xì)的情況發(fā)生。

5.2 產(chǎn)品基本信息比對

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具進(jìn)行產(chǎn)品基本信息一致性比對的效果較好，有效提升了設(shè)計(jì)師對于PDM系統(tǒng)中產(chǎn)品各類基本信息的重視程度，為后續(xù)數(shù)據(jù)提取分析奠定了良好的基礎(chǔ)。

5.3 技術(shù)文件完整性檢查

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具進(jìn)行技術(shù)文件完整性檢查的效果欠佳。通過提取PDM系統(tǒng)中“產(chǎn)品層級”信息作為基準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)文件完整性檢查。而實(shí)際科研生產(chǎn)中，執(zhí)行的各類上級標(biāo)準(zhǔn)及各型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化要求在規(guī)定技術(shù)文件完整性時(shí)對于“產(chǎn)品層級”的劃分不完全一致；同時(shí)與本單位PDM系統(tǒng)中劃分的“產(chǎn)品層級”信息也不一致，這就導(dǎo)致應(yīng)用工具進(jìn)行技術(shù)文件完整性檢查時(shí)生成結(jié)果誤差較大。由此可見，制約技術(shù)文件完整性檢查效果的關(guān)鍵是前端數(shù)據(jù)的一致性。所以應(yīng)先期對各類標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的技術(shù)文件完整性進(jìn)行梳理，統(tǒng)一技術(shù)文件完整性要求中對于“產(chǎn)品層級”的劃分，并使之與PDM系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致。

5.4 物料信息比對

在應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具進(jìn)行物料信息比對后，生成的報(bào)表中有大量提示設(shè)計(jì)師修改物料信息的檢查結(jié)果。對這些檢查結(jié)果進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，由于PDM系統(tǒng)BOM中的物料信息來自物資庫，設(shè)計(jì)圖樣中的物料信息部分為設(shè)計(jì)師手工填寫，二者的數(shù)據(jù)填寫規(guī)范不一致。例如，型號(hào)規(guī)格中同一符號(hào)因全角半角不同而無法匹配。這些數(shù)據(jù)導(dǎo)致檢查結(jié)果報(bào)表中包含很多無效信息。因此，應(yīng)先期統(tǒng)一物料信息的填寫規(guī)范，確保前端數(shù)據(jù)的一致性，減少檢查結(jié)果中的無效信息。

5.5 技術(shù)指標(biāo)結(jié)構(gòu)化

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具成功將技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，接下來應(yīng)進(jìn)一步考慮如何應(yīng)用結(jié)構(gòu)化的技術(shù)指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)型號(hào)技術(shù)指標(biāo)在三條基線中同源傳遞，提升協(xié)同研發(fā)的能力。

從實(shí)際應(yīng)用效果可以看出，在確保前端數(shù)據(jù)高度一致的前提下，標(biāo)準(zhǔn)符合性檢查工具可為使用者提供相關(guān)工作的信息和數(shù)據(jù)，并能通過動(dòng)態(tài)維護(hù)進(jìn)行更新保障信息有效性與正確性，從而提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量和工作效率，為協(xié)同設(shè)計(jì)開發(fā)奠定基礎(chǔ)條件。