數字模型標準化檢測系統的開發與應用測試分析

劉　辰 陳芝來 羅海東

（中航工業航空動力機械研究所，湖南　株洲　412002）

數字模型標準化檢測系統的開發與應用測試分析

劉辰 陳芝來 羅海東

（中航工業航空動力機械研究所，湖南株洲412002）

通過對數字模型標準化檢測系統的需求分析，探索研究所系統開發需要開展的工作。結合現有功能模塊的適用性驗證，提出新功能模塊的開發內容。分析了系統的應用測試，對運用信息化工具解決標準化工作的難點進行了摸索和探究，對今后標準化工具的應用具有借鑒性意義。

數字化；模型；標準化 ；檢測

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

標準化審查是航空產品的設計過程中必不可少的一個環節。GB/T 17825.8-1999《CAD文件管理 標準化審查》中規定：標準化審查人員必須按照現行標準對圖樣及設計文件進行標準化審查，對設計人員是否正確貫徹標準，標準化審查人員負有嚴格監督、提出意見、要求修改的責任［1］。隨著研究所的快速發展，所內型號任務大量增加，傳統的標準化審查面臨著工作量大、重復勞動、遺漏審查要點等諸多的問題，急需標準化人員找到一種能夠快速、有效、自動進行標準化審查的工具來降低標準化審查的人工成本，提高標準化審查的效率。數字模型標準化檢測系統（以下簡稱系統）作為一項航空工業領域的新興工具，它的應用降低了人工成本、提高了標準化審查效率。下面本文對此系統的開發和應用進行論述。

1　系統需求分析

目前市場上有專門用于標準化審查的工具，已經初步具備自動標準化審查的功能。該工具集成了工程圖樣通用的制圖標準，使用該工具對工程圖樣進行標準化審查，會自動提示工程圖樣中諸如文件屬性、圖層、三維/二維關聯性等不規范、不合理的數據，從而使標準化審查人員把更多的精力用于計算機不能完成的、具有創造性的工作中去，解決了傳統標準化審查工作量大、重復勞動等問題。

數字模型標準化檢測系統在多個航空單位實施過，本身已經是一款較為成熟的軟件。但每個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，滿足各專業設計人員的需求，還需要把我所的需求與已成型的軟件進行對接，保留或改進已有功能、開發新功能，保證軟件能夠全面滿足需求。

1.1補充企業標準檢測項

除了行業統一執行的國標（GB）、國軍標（GJB）、航標（HB）等通用標準外，標準化審查的依據中企業標準（QB）也占了大部分。系統中的檢查工具是基于通用的制圖標準，因此缺少QB的檢測項，需要補充開發。

1.2兼容多個業務軟件

我所目前大量應用的設計業務軟件包括PDM系統、UG NX、CATIA等，但系統僅支持基于UG的標準化審查。因此，需要專門針對我所開發基于CATIA的檢測模塊，升級系統支持UG 高版本軟件NX7.5，并實現與PDM系統的集成。

1.3劃分錯誤等級

標準化審查中允許存在一些小問題，即可以根據不同錯誤類型決定是否需要重新繪制圖樣。但該系統不支持錯誤等級的定義，大錯誤、小錯誤都需要修改才能通過審查。需要增加錯誤等級劃分的功能。

基于以上的論述，該系統的應用需要對已有功能模塊進行驗證，甄別其適用性；在驗證已有功能滿足我所需求的基礎上，又要針對不被滿足的需求做開發。

2　已有功能模塊的適用性驗證

已有功能模塊的適用性驗證是指對系統已有的功能進行測試使用，判斷該功能與是否能滿足研究所的需求，不能滿足則進行改進設計的工作。已有的功能模塊主要實現的系統功能有：標準檢測器的配置、與制圖軟件的交互、錯誤提示功能。

2.1標準檢測項的配置功能的驗證

標準檢測項的配置是對系統的核心—標準檢測項的管理。它包括檢測項的創建、刪除和檢測參數的修改。當檢測項參考的機械制圖標準、行業標準等發生換版等更新時，可以通過標準檢測項的配置實現檢測項與參考標準的同步［3］。標準檢測項的配置界面如圖1所示。通過右側的功能選項按鈕可以方便地實現對檢測項的配置。

圖1　標準檢測器配置界面

2.2與制圖軟件交互功能的驗證

與制圖軟件交互是指數字模型標準化檢測系統讀取制圖軟件中的數據進行標準化檢測，并給出檢測報告的功能。此功能在UG環境下可以使用，但不適用于CATIA。因此，需要增加對CATIA的交互功能。

2.3錯誤提示功能的驗證

在實現與制圖軟件交互的基礎上，系統可以獲得設計圖樣中的設計要素信息，并判斷圖樣中有哪些要素存在錯誤。錯誤提示功能是將檢查結果直觀地展示給檢測者的功能。錯誤提示界面見圖2。

經過測試使用，此項功能較為簡單，應增加如下功能：

1）增加工程圖樣檢測后，選中系統提示的錯誤項時，制圖軟件中對應的錯誤區域應高亮顯示，便于設計員快速定位并及時修改錯誤。

圖2　錯誤提示界面

2）增加對檢測結果的分析、瀏覽功能，能夠以柱狀圖等方式體現出圖樣錯誤的等級分布、類別分布等，以便于設計員了解自身的設計水平。

3　新功能模塊的開發

以上提到的幾項功能不能滿足研究所對數字模型標準化檢測系統的需求，需要增加新的功能。

3.1增加對CAITA的支持和相關標準檢測項

基于CATIA設計的圖樣除了要貫徹尺寸極限與配合［4］等機械制圖標準之外，還要貫徹HB 7754-2005《CATIA 文字、尺寸與公差標注》、Q/XXX-2008《CATIA模型檢查規定》、Q/XXX-2005 《CATIA軟件建模和制圖規范》等。

在CATIA標準化審查的諸多問題中，圖層的檢查一直是困擾標準化人員的一個問題［5］。一份設計圖樣中圖層有數百層，靠人工去檢查草圖、標注、引用集等要素是否按照標準放置在各自應處的圖層，工作量非常大，通過通用設置檢測標準中檢測規則定義的層類別、層范圍是否和標準一致、檢測定義層是否包含標準外的對象、檢測對象是否包含在標準外的其他層、檢測圖層的顯示狀態是否符合標準規定等檢測功能，只需要將規定的圖層參數輸入檢測器，就能實現對設計圖樣中設計要素放置圖層的監控，是一項極大提高工作效率的創新。

除此之外，草圖是否存在過約束與欠約束的檢測、是否與模型建立了關聯、是否存在空草圖等可以通過草圖檢測標準進行檢測。通過對HB 7754-2005等標準的分解和整理，在系統中共建立了如下6類用于CATIA圖樣檢測的標準檢測項：通用設置檢測標準、草圖檢測標準、模型檢測標準、曲面標準、裝配檢測器標準、二維工程圖檢測標準。

3.2與PDM系統的集成

型號的研制與PDM系統的集成越來越緊密，通過PDM系統實現工程圖樣的簽署已經在重點型號中運行。因此，數字模型標準化檢測系統必須能夠實現基于PDM系統的標準化審查，能夠標審PDM系統中的數據，并能將標審報告自動保存到PDM系統中作為標審的依據。

通過使用TOMCAT等工具對PDM系統開放接口進行二次開發，實現了數字模型標準化檢測系統與PDM系統和VPM系統的集成。其中，為防止檢測報告被篡改，報告格式被設置為PDF格式。

在與PDM系統集成的過程中，因為行業統一協同平臺設置，以保證各個廠所之間的數據能夠互相傳遞，研究所不能對PDM系統的底層代碼進行任何修改，而軟件之間的集成是需要雙向開發的，這就導致了數字模型標準化檢測系統與PDM系統的集成工作耽誤了很長一段時間無法開展。最后，經過反復測試證明PDM系統對接口做的修改不會影響到廠所數據傳遞的兼容性之后，接口代碼才得以部署實施。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值得研究的課題，雖然只有閉環的系統才是最穩定可靠的，但是閉環的代價就是拒絕系統自身的提高，多個系統的交互發展才能使每個系統發揮出最大的能力，才能夠使整體效果達到最優。信息化工程是一項系統工程，應當通盤考慮各個分系統才能實現研究所信息化水平的跨越式發展。

3.3增加標準檢測項錯誤等級的定義

增加標準檢測項錯誤等級的定義是在系統測試過程中提出并實施的。因為系統的檢測項多達70余項，檢測項的重要程度存在差異，有些錯誤必須修改，有些錯誤則傾向于優化數據，允許不修改。因此，按照錯誤等級進行劃分，可以方便設計員有側重性地修改錯誤，避免所有不同重要度的錯誤提示一把抓，造成設計員無從下手。

根據定制的標準檢測項重要程度，可以對標準檢測器分為3個錯誤等級。嚴重且必須要更改的錯誤定義為1級錯誤，重要且必須要更改的錯誤定義為2級錯誤，建議更改但不是必須更改的錯誤定義為3級錯誤。錯誤等級的定義在服務器端進行，見圖3。

4　系統的應用測試分析

4.1系統安裝測試分析

在傳動系統設計部門的測試中，因為系統安裝位置的原因造成了極個別設計員制圖軟件無法打開使用，給設計工作帶來了影響。經過標準化、信息化部門的協作，確認了問題發生的原因：該系統的安裝位置不能隨意改動。系統在設計之初就結合研究所制圖軟件的安裝包設置了默認的安裝位置以便與制圖軟件的交互，改變安裝路徑會造成制圖軟件的個別文件夾被覆蓋，制圖軟件無法使用的結果。在后期編制的系統安裝手冊中，特意說明了安裝路徑的選擇，避免了問題的再次發生。

圖3　標準檢測項錯誤等級定義界面

4.2CATIA集成測試分析

由于前期確定技術協議時研究所曾統一要求使用CATIA V5R20版本軟件，開始簽訂的項目合同并未要求系統供應商做CATIA V5R18的數字模型標準化檢測系統。但最后因為項目的需要CATIA V5R18得以繼續使用，這就使研究所陷入被動，在簽訂補充協議的情況下軟件供應商才答應開發支持CATIA V5R18的系統。研究所配套單位較多，造成了制圖軟件存在一定的復雜性，同一部門的不同型號之間都會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，但對研究所內部信息的溝通和知識的傳遞造成了很大的壁壘。研究所作為各型號的總設計師單位，標準化部門應當統一制圖軟件，主導配套廠所在制圖軟件版本上進行探索，摸索出一條精簡制圖軟件版本的方式，才能避免系統集成的問題再次發生。

4.3試點型號測試分析

系統的測試首先是在研究所信息化試點的型號上進行，從初始到最終版本的安裝、連接服務器、配發許可證，從簡單的零件圖到復雜的組件圖的測試，從二維圖樣到三維模型的測試，整個過程由簡入繁逐步開展。通過試點型號的應用，驗證了錯誤等級定義、與PDM集成后檢測報告的管理、錯誤高亮提示、錯誤柱狀圖統計等新開發的功能，滿足設計員使用需求。

4.4標準檢測項測試分析

系統的標準檢測項有70余項，對于剛使用系統的人來說，在檢測后報出的錯誤也較多。而在系統推廣應用的前期，我們并未意識到這個問題，造成了設計員試用系統后，面對大量的錯誤提示不知如何處理，而我們也不可能逐個錯誤一一解釋，給系統的推廣應用帶來了很大的困難。我們意識到只有循序漸進地推廣才能被設計人員所接受，只有系統用起來了，才能讓設計員認可系統所發揮的作用。因此，改變了系統推廣的策略，首先只配置了重要的檢測項作為檢測標準，使設計員能夠接受一次檢測出現若干個錯誤，并積極去修改。在使用一段時間后，可以將檢測器的數量稍作增加，并及時講解新增加檢測器的檢測內容。這樣分階段實施避免了一次性推廣的不被接受，獲得了良好的效果。

5　結束語

目前，數字模型標準化檢測系統已經在多個傳動型號和發動機型號上應用。設計員需要使用本系統在設計過程中對圖樣進行檢查，并在提交審簽流程前將系統的檢測報告掛在圖樣的引用文件夾下作為標審的參考。標審人員在標審時只需要打開檢測報告查看是否仍有一級、二級錯誤存在，即可確認圖樣通過了系統層面的標審，再根據自己的經驗對圖樣稍作審查即可完成標審的工作，極大地減輕了標準化人員標審的壓力，提高了標審效率，保證了產品的設計質量，取得了良好的效果。

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

［2］金烈元. 標準的實施與監督［M］. 北京：航空工業出版社，2005，12.

［3］李曉沛. 尺寸極限與配合的設計和選用［M］. 北京：中國標準出版社，2002，12.

［4］張學文. CATIA機械零件參數化設計［M］. 北京：機械工業出版社，2013，5.

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

（編輯：雨晴）

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2016-04-12