產品研發設計服務數據質量驗證系統的研究

王云鋒，肖承翔，李 丹

（1.機械科學研究總院 中機生產力促進中心標準化研究所，北京 100044；2. 中國石油集團濟柴動力總廠 動力裝備研究院內燃機研究所，山東 濟南 250306）

0 引言

產品研發設計服務數據是在產品數字化研制過程中，對產品進行數字化定義時所需的全部數據元素，數據元素包括幾何元素、模型特征、模型特征組、MBD 標注、模型屬性。產品研發設計服務數據是產品數字化設計過程中產品數字化設計、制造等產品全生命周期活動的依據，產品研發設計服務數據的質量是評價產品數據的關鍵屬性，在產品數字化設計過程中對產品研發設計服務數據進行質量驗證是保證產品設計數據質量的重要手段。

1 產品研發設計服務數據質量的重要性

在產品研發設計過程中，由于種種原因會出現數據質量上的缺陷，這些缺陷可能會引起后續應用的各種問題。比如曲面上某點處的曲率半徑過小，將使后續的數控加工不能正常進行；模型中的微小元素在數據交換過程中容易丟失等。更為嚴重的是，數據質量的缺陷如果不能在設計階段被及時地發現和改正，由此引起的產品質量問題可能在制造甚至產品使用階段才能被發現，這會給企業帶來產品研發設計周期延長以及直接的經濟損失。不一致、不精確、不完備的產品研發設計服務數據將引發一系列的問題，設計數據的質量將影響產品研發上下游之間的交流，為數據的管理帶來了麻煩。這些問題的出現使得如何保證產品研發設計服務數據質量顯得非常重要。

2 產品研發設計服務數據質量檢測項目的研究與確定

產品研發設計服務以及數據質量檢測項目要依據現行國家、行業標準對設計規范化和數據質量規范要求進行提煉。這些要求有的是定量的，但更多的是定性的，因此需要將這些約束和規范準確、有效的提煉、總結，并轉化為計算機可以識別的規則，確保這些規則切實滿足相關標準要求，切合企業產品研發設計服務數據質量檢測要求，才能產品研發設計服務質量驗證系統的正確性和實用性。

2.1 檢測項的提煉原則

產品研發設計服務以及數據質量檢測項提煉需要遵循以下原則：

（1）盡量包含原人工檢查的全部內容。如：工程圖文字大小、文字樣式、箭頭形狀、標題欄規范、投影角度等審查項嚴格符合原人工審查要求。

（2）符合設計規范和建模流程。如：抽殼檢查，建模時設計流程是先倒角然后抽殼；倒圓倒角檢查，設計流程是先倒圓后倒角。

（3）符合CAE/CAM 軟件系統對模型的規范要求。如：倒圓、倒角不能有子特征檢查，是因為在進入CAE 分析前細小的倒圓倒角特征要刪除才能進行分析；特征不能重疊、特征覆蓋、特征定位要完全等，在使用CAM軟件生成NC 加工代碼時，如果特征重疊會或覆蓋會產生重復走刀現象。

（4）符合機械加工設備的加工規則。如：零厚度實體檢查，在機械加工時沒有厚度的面體是沒有辦法加工出來的。所以設計中的一些面體在最后一定要加厚。

2.2 檢測項的研究

產品研發設計服務數據質量檢測項的研究內容主要包括：設計規范化、幾何數據質量兩大類項目。

圖1 產品研發設計服務數據質量檢測項的研究內容

（1）設計規范化類檢測項研究。包括基本規范要求、實體建模的規范化要求、裝配建模的規范化要求、工程制圖的規范化要求等部分。具體內容包括：基準檢測項組、編碼檢測項組、畫法檢測項組、注法檢測項組、特征檢測項組、關聯性檢測項組、簡化畫法檢測項組、數據集檢測項組等。

（2）幾何數據質量類審查項研究。包括曲線質量、曲面質量、拓撲關系、實體以及幾何元素等方面內容。具體內容包括：曲線數據質量檢測項組、曲面數據質量檢測項組、拓撲關系質量檢測項組、實體數據質量檢測項組、圖樣元素質量檢測項組。

2.3 檢測項的確定

產品研發設計服務數據質量檢測項通過研究國家、行業、地方、企業相關標準，并根據這些標準的內容和內在聯系，確定檢查項目、功能說明、檢查規則等內容，檢查規則可根據企業實際情況進行配置。每一個檢測項包含檢測項的標識、檢測項的功能說明、檢測項的輸入檢測項的檢測方法和處理過程及算法、檢測項的輸出、檢測項的判斷準則等內容。

3 產品研發設計服務數據質量驗證系統的實現

根據相關國家、行業、地方、企業標準和規范要求，借助信息技術的自動化手段，進行設計研發服務數據質量驗證系統的開發，實現對產品研發設計服務數據的實時與事后的質量檢查。

3.1 系統的體系架構

產品研發設計服務數據質量驗證系統應滿足良好的兼容性、可擴展性、安全性、可靠性和可用性的要求，應采用三層技術框架的組件化、分布式開發模式，數據存儲由數據服務器提供支持。系統的體系結構如圖2 所示。

圖2 系統體系架構

3.2 系統的技術方案

產品研發設計服務數據質量驗證系統的開發應采用組件化、分布式的開發方法。表現層放置用戶可以直接訪問和操作的系統界面，用戶輸入的數據或訪問請求傳遞給，具有系統業務邏輯操作的業務層。業務層通由多個組件構成，接受表現層的信息，并調用相應組件進行功能實現。系統中封裝的涉及數據存儲或讀取的操作放置大數據層，通過數據訪問接口，提供對檢測項目集和結果文件的存儲和讀取。系統技術架構如圖3 所示。

3.3 系統的運行模式

圖3 系統技術架構圖

系統以檢測項目集和檢測項數據庫為基礎，用戶可以根據不同產品設計要求進行檢測項項和檢測項判斷值的配置，形成標準檢測項目集。系統提供兩種驗證模式，一種是單文件驗證模式，用戶在設計平臺中打開某產品設計文件，選擇已配置的檢測集后，對當前產品設計文件進行質量驗證，檢測結果可以即時顯示，并能在產品設計文件中高亮顯示，同時可以保存檢冊結果并進行查詢、統計、報表等操作；另一種是批量驗證模式，用戶可以選擇多個模型文件進行批量驗證，檢測結果也可以保存并查詢、統計、報表。系統的運行模式如圖4 所示。

4 產品研發設計服務數據質量驗證系統的應用

圖4 系統運行模式圖

在產品數字化設計過程中，產品研發設計服務數據質量驗證系統在產品研制的各階段都可以得到應用。設計人員可以應用該工具對草圖、三維模型、工程圖等設計數據進行自檢，根據系統的結果提示對產品設計數據進行修正；總體部門設計人員用該工具對裝配模型的總體設計數據進行檢測；標準化人員用該工具可對產品設計數據進行標準化檢測，對應修正的錯誤通知相關設計人員。

5 結束語

通過產品研發設計服務數據質量驗證系統的應用，可促進標準宣貫與實施的軟件化、工具化和智能化，提升標準化工作的服務能力和服務水平，為企業產品設計人員提供了一個自動化的、高效的審查工具，能極大地減輕工作強度，提高產品研發的準確率和效率。