董洪飛 孫香云

（中航工業(yè)綜合技術研究所，北京 100028）

飛機產(chǎn)品數(shù)字化設計、制造所需基礎資源庫（以下簡稱“設計制造資源庫”）的建設和應用是我國飛機工業(yè)數(shù)字化技術深入應用和發(fā)揮潛在效能的基礎，開展設計制造資源庫標準化建庫技術研究，構建飛機工業(yè)產(chǎn)品設計制造資源庫，如標準件庫、材料庫、設計制造知識庫、專業(yè)工程數(shù)據(jù)庫等，以及數(shù)字化制造、產(chǎn)品支援服務的各種資源庫，對于提高飛機產(chǎn)品設計、制造的總體效率，提高產(chǎn)品研制的標準化水平，縮短新機研制周期，提升飛機產(chǎn)品研制與生產(chǎn)能力具有重要意義。

1 航空企業(yè)設計制造資源庫建設現(xiàn)狀

我國飛機工業(yè)數(shù)字化應用技術已廣泛應用于飛機產(chǎn)品設計、制造、試驗等領域，我國航空企業(yè)在應用數(shù)字化設計制造技術的過程中，不同程度地建立了各種設計制造資源庫，如物料庫、產(chǎn)品庫、工藝庫、制造資源庫，為計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助分析（CAE）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）、企業(yè)資源計劃（ERP）、計算機輔助工藝設計（CAPP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、質(zhì)量管理信息系統(tǒng)（QIS）等產(chǎn)品研制信息系統(tǒng)的實施奠定了堅實的基礎，但是由于大部分基礎資源庫的建設是依托于某個信息系統(tǒng)，且數(shù)據(jù)的標準化、規(guī)范化程度不高，對于基礎數(shù)據(jù)資源在設計制造過程中的綜合應用、對于多個信息系統(tǒng)的應用、集成，以及型號協(xié)同研制過程中設計制造資源的充分利用，仍然存在一定的問題。

2 設計制造資源庫標準化建庫目標

開展設計制造資源庫標準化建庫技術和方法研究，構建航空企業(yè)產(chǎn)品設計制造過程中及實施和集成相關信息系統(tǒng)所需的基礎數(shù)據(jù)庫，編制各種設計制造資源庫的建庫標準，規(guī)范各類設計制造資源的描述，提高設計制造資源庫的標準化、規(guī)范化水平，通過相關基礎數(shù)據(jù)和知識收集整理與規(guī)范入庫和動態(tài)維護，為航空產(chǎn)品的設計制造提供標準規(guī)范的基礎數(shù)據(jù)支撐，提高產(chǎn)品研制的標準化、規(guī)范化水平。

3 設計制造資源庫標準化建庫方案

根據(jù)單一數(shù)據(jù)源的設計和管理思想，基于“統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一架構、健全標準、統(tǒng)一接口”的建設原則，借鑒航空企業(yè)基礎資源庫的建設經(jīng)驗，按照標準化建庫方法，設計制造資源庫的建設方案如圖1所示：包括設計制造資源庫體系架構的構建、建庫規(guī)范和數(shù)據(jù)字典編制、所需標準體系構建及相關標準編制、設計制造資源庫管理平臺的研發(fā)和部署、設計制造資源庫建設、通用接口開發(fā)和應用驗證等工作。

圖1 設計制造資源庫標準化建庫方案

3.1 設計制造資源庫體系架構的構建

航空產(chǎn)品研制所必需的設計制造資源庫包括信息代碼庫、標準規(guī)范文件數(shù)據(jù)庫、標準件數(shù)據(jù)庫、材料數(shù)據(jù)庫、元器件數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、供應商數(shù)據(jù)庫、制造資源數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)品支援服務等基礎數(shù)據(jù)庫，基于單一數(shù)據(jù)源的設計和管理思想，梳理上述9類基礎數(shù)據(jù)庫之間的關聯(lián)關系，構建設計制造資源庫體系架構如圖2所示。

圖2 設計制造資源庫體系架構

在9類基礎數(shù)據(jù)庫中，信息代碼數(shù)據(jù)庫和標準規(guī)范文件數(shù)據(jù)庫是底層最基礎的數(shù)據(jù)庫，為標準件、材料、元器件、產(chǎn)品、供應商、制造資源、產(chǎn)品支持等基礎數(shù)據(jù)庫提供規(guī)范統(tǒng)一的代碼數(shù)據(jù)和標準規(guī)范支撐，保證代碼數(shù)據(jù)源頭的唯一和基礎數(shù)據(jù)的規(guī)范有效，通過通用數(shù)據(jù)接口，為CAD/CAE/ PDM/ERP/CAPP/MES/QIS等產(chǎn)品研制管理系統(tǒng)提供規(guī)范、統(tǒng)一、共享的基礎數(shù)據(jù)。

3.2 設計制造資源庫建庫規(guī)范和數(shù)據(jù)字典編制

針對航空產(chǎn)品的研制管理模式和航空制造企業(yè)的信息特點，基于“健全標準、統(tǒng)一接口”的原則，開展設計制造資源庫的建庫規(guī)范研究，制定9類設計制造資源庫的建庫規(guī)范，編制數(shù)據(jù)庫定義所需的數(shù)據(jù)字典，為數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建提供標準支撐。

3.2.1 編制設計制造資源庫建庫規(guī)范

● 運用數(shù)據(jù)庫標準化的基本原則和方法，著重對設計制造資源庫的數(shù)據(jù)模型和建庫方法進行分析,以保證設計制造資源庫的建庫按標準化方向?qū)嵤?/p>

● 分析國內(nèi)外相關的數(shù)據(jù)庫建模、建庫標準/規(guī)范和資料，借鑒行業(yè)內(nèi)外各類基礎數(shù)據(jù)庫的開發(fā)和應用經(jīng)驗，全面總結設計制造資源庫建設和實施過程中的數(shù)據(jù)的分類、編碼、分層和符號庫系統(tǒng)方案，以及建庫的技術方法和流程，為建庫規(guī)范的制定奠定基礎。

● 結合航空產(chǎn)品研制和管理特點及需求，編制設計制造資源庫建庫規(guī)范。

3.2.2 編制設計制造資源庫建庫數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)字典是成功高效開發(fā)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個重要方面，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性、一致性、可恢復性、有效性、可修改性以及可擴充性的重要手段之一，數(shù)字字典的編制是基礎數(shù)據(jù)庫設計和構建過程中的一個重要組成部分。

數(shù)據(jù)字典主要由數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲、處理過程等5個部分組成。設計制造資源庫數(shù)據(jù)字典編制采用標準化、規(guī)范化的工作方法和流程，保證數(shù)據(jù)項定義的規(guī)范性及引用機制。

● 數(shù)據(jù)項的選定與規(guī)范化描述

根據(jù)設計制造資源庫涉及數(shù)據(jù)對象的不同類型，總結數(shù)據(jù)對象的屬性，確定建庫數(shù)據(jù)元素；根據(jù)數(shù)據(jù)元和數(shù)據(jù)字典編制相關標準規(guī)范，對數(shù)據(jù)項進行規(guī)范化定義與描述，每個數(shù)據(jù)項由數(shù)據(jù)項名、數(shù)據(jù)項含義說明、數(shù)據(jù)項別名、數(shù)據(jù)類型、長度、取值范圍、取值含義、與其它數(shù)據(jù)項的邏輯關系等8部分組成，其中數(shù)據(jù)項別名可以省略。

● 數(shù)據(jù)結構的規(guī)范化描述

從數(shù)據(jù)結構命名、含義說明、數(shù)據(jù)結構組成3部分對設計制造資源庫中的數(shù)據(jù)結構進行規(guī)范化描述。

● 數(shù)據(jù)流的規(guī)范化描述

數(shù)據(jù)流表示數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)的來源和去向以及它的組成, 可從數(shù)據(jù)流命名、數(shù)據(jù)流說明、數(shù)據(jù)流來源、數(shù)據(jù)流去向、數(shù)據(jù)流組成、平均流量、高峰期流量等7部分對設計制造資源庫及應用過程中的數(shù)據(jù)流進行規(guī)范化描述。

● 數(shù)據(jù)存儲的規(guī)范化描述

從數(shù)據(jù)存儲命名、數(shù)據(jù)存儲說明、存儲編號、流入的數(shù)據(jù)流、流出的數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲組成、數(shù)據(jù)量、存取方式等8部分對設計制造資源庫及應用過程中的數(shù)據(jù)存儲進行規(guī)范化描述。

● 處理過程的規(guī)范化描述

在數(shù)據(jù)字典編制中, 需要對處理過程的功能進行說明，從處理過程命名、處理過程說明、輸入、輸出、處理功能等5部分對設計制造資源庫及應用過程中的處理過程進行規(guī)范化描述。

3.3 設計制造資源庫標準體系構建及相關標準編制

梳理9類設計制造資源庫建設所需的標準體系框架及細目表，編制相關標準，為基礎數(shù)據(jù)信息的收集、整理、規(guī)范、入庫提供標準支撐。

構建設計制造資源庫建設所需標準體系框架，指導設計制造資源庫的建設和實施中的標準編制工作。

梳理已有標準，分析已有標準的適用性，根據(jù)設計制造資源庫的實施進度和需求，編制急需標準，支撐設計制造資源庫的建設和實施。

信息分類與編碼標準是支撐設計制造資源庫建設和實施的基礎標準，應統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一編制，為設計制造資源庫的建設和實施提供規(guī)范的分類與統(tǒng)一的代碼數(shù)據(jù)支撐。

3.4 設計制造資源庫管理平臺的研發(fā)和部署

基于數(shù)據(jù)庫動態(tài)建立與維護的思想，研發(fā)9類設計制造資源庫的管理與控制軟件，實現(xiàn)對各數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的增、刪、改等具體操作，實現(xiàn)對各類信息對象的自定義描述，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的導入、導出和查詢、調(diào)用等基本功能。

其中信息代碼管理平臺是貫徹和應用信息分類與編碼標準體系及相關標準，借助信息技術，提供對設計制造所需基礎信息代碼進行網(wǎng)絡化的登記、賦碼、管理與統(tǒng)計分析等功能的高效IT管理平臺，是保證代碼申請的適時性、代碼賦予的唯一性、代碼發(fā)布的時效性的必不可少的軟件工具，為其他基礎數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品研制管理系統(tǒng)提供規(guī)范統(tǒng)一的代碼數(shù)據(jù)，其他基礎數(shù)據(jù)庫管理平臺和產(chǎn)品研制管理系統(tǒng)可根據(jù)賦碼需求調(diào)用代碼管理平臺的賦碼模塊進行適時編碼。

標準規(guī)范數(shù)據(jù)文件管理平臺為其他基礎數(shù)據(jù)庫和產(chǎn)品研制管理系統(tǒng)提供標準規(guī)范數(shù)據(jù)文件的查詢和下載功能，其他基礎數(shù)據(jù)庫管理平臺和產(chǎn)品研制管理系統(tǒng)可根據(jù)需求調(diào)用該平臺的標準錄入、上傳模塊上傳標準信息，查詢、下載模塊查詢、下載相關標準規(guī)范文件。

3.5 設計制造資源庫建設

收集各類基礎信息和知識，依據(jù)相關標準進行規(guī)范化整理和入庫，為數(shù)字化設計制造過程中的工程應用提供基礎數(shù)據(jù)，保證相關信息系統(tǒng)的實施和集成。設計制造資源庫建設過程如下。

3.5.1 數(shù)據(jù)收集

依據(jù)相關標準，編制各類基礎數(shù)據(jù)收集整理模版和填寫規(guī)范，明確數(shù)據(jù)收集的范圍及各類數(shù)據(jù)的填寫要求，提高數(shù)據(jù)收集的效率和質(zhì)量，保證數(shù)據(jù)規(guī)范性，減少重復工作量。

3.5.2 數(shù)據(jù)規(guī)范化入庫

對各類收集到的數(shù)據(jù)進行規(guī)范化整理和有效性核實，包括編碼的一致性管理、命名的規(guī)范化管理、參數(shù)信息及格式的有效性控制，保證入庫信息的有效性、規(guī)范性和一致性。

3.5.3 補充和完善

設計制造資源庫的建設是一項長期、持續(xù)的工作，應在產(chǎn)品研制過程中形成高效的數(shù)據(jù)積累和發(fā)展機制，把新增的有效信息資源及時地補充到設計制造資源庫中，把更新的信息資源及時地保存到設計制造資源庫中。

3.6 設計制造資源庫通用接口開發(fā)

關于通用接口的開發(fā)和集成實現(xiàn)方法，目前有兩種比較實用可行的方法，即“預留二次開發(fā)接口、通過自身的二次開發(fā)提供符合其他系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)信息”和“生成中間格式，如可擴展標記語言（XML）格式數(shù)據(jù)文件供其他系統(tǒng)調(diào)用”的兩種集成方法，其中通過生成中間格式（XML）數(shù)據(jù)文件的集成方法是目前比較通用的數(shù)據(jù)集成方法。

基于“通用中間格式（XML）數(shù)據(jù)集成接口”方法，定義9類基礎數(shù)據(jù)庫的通用數(shù)據(jù)接口規(guī)范，開發(fā)基于XML技術的設計制造資源庫應用集成接口，建立與CAD/CAE/PDM/ERP/CAPP/MES/QIS等系統(tǒng)集成的中間格式（XML格式）數(shù)據(jù)接口，解決基礎數(shù)據(jù)資源在產(chǎn)品研制過程中的共享問題。

設計制造資源庫通用集成接口的設計與開發(fā)過程如圖3所示。

根據(jù)所編制的設計制造資源庫建庫規(guī)范和數(shù)據(jù)字典，定義通用集成接口規(guī)范。

根據(jù)所編制的通用集成接口定義規(guī)范，在設計制造資源庫管理平臺中開發(fā)通用的數(shù)據(jù)集成接口，根據(jù)該接口可根據(jù)給定的檢索條件快速生成所需數(shù)據(jù)的固定格式的XML數(shù)據(jù)文件。

相關產(chǎn)品研制管理系統(tǒng)可與該接口集成，可通過開發(fā)集成接口來讀取、解析、調(diào)用所需的基礎數(shù)據(jù)信息，滿足產(chǎn)品研制需求。

圖3 設計制造資源庫通用集成接口的設計與開發(fā)過程

3.7 設計制造資源庫集成、應用驗證

設計制造資源庫實施過程中，應選取航空產(chǎn)品數(shù)字化設計、制造的典型過程和典型系統(tǒng)進行工程應用驗證，根據(jù)實際應用中的問題及時協(xié)調(diào)，對數(shù)據(jù)庫進行補充和完善使其達到工程化應用的水平。

4 結束語

設計制造資源庫的建設和應用是企業(yè)信息化建設工作中的重要內(nèi)容，在分析航空企業(yè)設計制造資源庫建設現(xiàn)狀和需求的基礎上，探討設計制造資源庫的標準化建庫方案，可為企業(yè)基礎數(shù)據(jù)庫的建設、數(shù)據(jù)中心的建設、基礎信息資源的規(guī)劃和共享應用提供有益參考。