數字化條件下標準實施方式研究

劉臻子 宋海勇 楊 峰 李建偉

（北京航星機器制造有限公司，北京，100013）

數字化條件下標準實施方式研究

劉臻子 宋海勇 楊 峰 李建偉

（北京航星機器制造有限公司，北京，100013）

文摘：簡述數字化與標準化工作的結合方式（建立標準數據庫、標準的嵌入式開發）及各自特點，研究標準嵌入式開發的基本條件和方法（模板式開發和實例庫），介紹兩種方法的應用實例與應用效果。

數字化；模板；嵌入式開發；標準嵌入。

標準化工作落實難的問題主要體現在兩方面：一是由于標準化培訓工作不到位，使用人員對標準不了解、不熟悉、不能熟練掌握；二是在于同一領域涉及的標準數量確實較多，要想全面熟悉和掌握如此眾多的標準存在較大困難。因此，除強制性標準外，大量推薦性標準很難在使用人員中全面推廣，更多的同志仍憑借經驗和習慣開展工作[1-2]。歸根結底都是因為我們的標準目前仍是落實在紙面上的條款，這些條款又需要依靠人的知識和經驗去執行，一旦人的知識與經驗水平不足，那么標準化工作的落實便會出現明顯的“瓶頸”。現代制造業已經邁入數字化的門檻，數字技術中模板化、自動化、智能化的新理念為我們解決這一問題提供了新的思路和方法。本文結合實例對數字化條件下標準實施方式進行分析研究，為同業人員提供參考。

1 數字化技術與標準化的結合方式

將數字化技術應用到標準化中有兩種結合思路：建立標準數據庫；標準的嵌入式開發。

國家、集團公司及我院在多年前便開展了標準數據庫的相關工作，并且已經形成了具備一定規模、涵蓋多個行業的電子標準數據庫。以機械加工行業為例，目前國家標準、機械行業標準、航天行業標準和院級企業標準均已具備了比較完備的數據庫。在飛航網上，技術人員可隨時對標準進行快速檢索，極大地便利了工藝工作的開展[3]。然而，這種方式僅能解決標準數量多、不便于查詢的問題，無法解決人員對標準的知悉、識別、理解和認知等方面的問題。

對標準的嵌入式開發需要將各類標準固化到現有的數字化系統中，使用者在使用數字化系統進行工作時，強制性標準會被自動固定到系統中強制執行，推薦性標準則通過推薦的方式提供給使用者作為備選與參考。該方法可大幅度提高標準化知識的利用率、降低使用者的工作量，同時有效保障標準的實施，為使用者提供最大的便利條件。這種方式，實際上做到了將標準置于各項工作之中，讓標準化的精華時時處處體現在工作中。在數字化日益滲透到我們工作各個環節的今天，這種對于標準的嵌入式開發將在標準化工作中發揮越來越重要的作用。

從目前的發展現狀來看，標準數據庫工作在行業內已基本成熟并已在實際生產中發揮了巨大作用，想要進一步提升標準化工作的管理水平及落實程度，我們必須逐漸向標準的嵌入式開發方向發展。標準實際上就是人們對工作經驗最精華的總結與提煉，將標準通過數字化手段滲透到我們的日常工作中。實際上，就是讓我們掌握更高效、更準確、更可靠的工作方法，這對于提高工作水平、工作質量和工作效率將起到至關重要的作用。

2 標準嵌入式開發的基本條件和方法

2.1 嵌入式開發需要具備三個方面的能力

a）對本領域標準的綜合應用能力。想要將標準嵌入到系統中，首先需要開發者對自身工作領域中的相關標準具有相當高水平的認知和應用能力，必須是相應的專家，這是因為對標準進行嵌入式開發與建立標準數據庫有著重要不同。建立標準數據庫只需要將各類標準完全電子化并分類即可，重在全面、細致。而嵌入式開發需要工作人員根據系統本身的功能，對標準進行選取、消化、理解和應用，是非常復雜的技術工作，有很強的實踐性和經驗性。進行標準的嵌入式開發，最常見的誤區就是照本宣科，將各類標準羅列到系統中，這種方式實際上沒有理解開發的真正目的，也無法實現實用化的功能。

b）對應用軟件本身的熟練應用與深刻理解的能力。我們日常工作中應用的各類軟件均有其特性，在使用過程中各自都有優點與劣勢，將標準嵌入其中的前提必須是對軟件本身具有充分的應用經驗和深入理解，只有深入理解軟件的功能，才能正確選擇標準、應用標準。在這方面常見的誤區是將開發工作完全交給軟件開發商去完成，由于軟件開發商對于系統的使用本身了解很少，對專業知識欠缺，因此嵌入式開發后的系統很可能不便于實際應用，造成后續落地難的問題。

c）軟件開發的能力。目前，成熟的商業軟件均具有一定的標準功能供企業進行標準化定制，這種情況下企業應具有一定的定制開發能力，并有效實現系統與實際工作的結合。對于未提供定制接口的軟件，如由軟件開發商進行開發，本企業的具體專業人員必須介入其中的開發工作，提出具體、明確和細致的方案，并且必須進行反復測試與試應用。

上述三方面需求是決定標準嵌入式開發的關鍵，任何一方面的缺失都可能直接導致標準嵌入式開發的失敗。尤其是專業人員對軟件開發的介入環節，必須深入細致，力爭將開發手段掌握在自己手中，確實無法具備開發能力時，應確保開發由專業人員主導而不是由軟件開發商主導。

2.2 基本方法

將標準嵌入系統的最基本方法包括模板式開發和實例庫。

模板式開發方法是指將具體工作劃分為若干基本模塊[4]，對每個模塊中涉及標準化的內容根據規定及經驗進行固化，從而形成一系列可直接調用、使用的基本模板。用戶使用時，只要對模板中個別內容進行局部修改[5]，即可應用，在提高工作效率的同時可以有效地提高標準化程度。

實例庫是對系統中可重復使用的標準化單元進行建庫管理，形成系列化的實例庫，用戶在使用時可直接調用其中的標準化內容。

模板式開發方法相對于實例庫更加靈活，使用面更廣，但開發難度更大、要求開發者對實際使用的各個環節必須十分了解。同時，模板式開發中也包含了大量經驗式的內容，涵蓋了對標準的優選，因此對使用者也有一定要求。

實例庫應用便捷，使用效率非常高，但數據量大，需要系列化的開發，開發周期相對較長，且靈活性相對較弱。

除上述兩種方法外，智能化標準嵌入式開發也是未來重要的發展方向。該方式可為用戶提供智能化的標準設定，對復雜標準及實際問題進行智能分析。但該方法對計算機技術要求非常高，目前尚未進入實際應用階段。

3 模板式開發和實例庫的應用

3.1 模板式開發應用

3.1.1 UG軟件中后置處理系統的開發

使用UG軟件進行數控編程，需要一個后置處理系統，該系統將數控源代碼轉換成機床可識別的NC代碼。機床根據NC代碼才可以進行加工動作。由于不同數控機床的數控系統、機床結構、功能特點的不同，一個后置處理系統無法適用于所有機床的指令標準，然而如果針對每臺機床都在UG軟件中進行后置處理系統的開發，那么工作量非常大，且后續修改極為困難。在這種情況下，我們采用了模板式開發的方法。

我們采用模板化標準開發的思路，對西門子（SIEMENS）、發那科（FANUC）、海德漢（HEIDENHAIN）、新新那提（CINCINNATI）和飛利浦（PHILIPS）等5種數控系統根據其標準進行后置處理系統的開發，形成系統級模板，然后再將各機床的具體廠家標準寫入機床級模板。后置處理系統運行時，先調用系統模板，再調用機床模板，二者疊加，就形成了某一特定機床具體后置處理系統，從而輸出標準化的NC代碼，如圖1所示。

經過10余年的技術積累，我們已經開發出了覆蓋我單位全部數控加工中心的系列化后置處理模塊，并陸續更新版本300多次。在功能上涵蓋了西門子、海德漢等多種數控系統標準指令格式，支持三軸、四軸、五軸、六軸等多軸加工功能，適用于立式、臥式、立臥轉換式、龍門式、轉臺式、擺臺式、多軸線切割等多種機床形式，具備線性優化、五軸宏程序參數化鉆孔、3+2軸坐標系自動轉換、參數化多級進給量設定、五軸防過切自動抬刀等多項高級優化功能。該方法一方面極大地滿足了指令標準化的需求，使數控指令標準與實際機床一一對應；另一方面非常便于后續機床功能的增加與完善，幾乎達到了一勞永逸的效果。

3.1.2 UG軟件中制圖模板的開發

使用UG軟件將三維模型轉化為二維圖樣涉及大量的標準化工作。按照廠標及院標，二維圖需要進行大量圖框繪制、線型設置、線條設置、字體調整等工作，一張復雜A0圖樣往往需要3天至5天才能基本完成，工作效率很低，非常不利于推廣應用。為解決這一問題，我們進行了模板式開發，開發出了一套適用的二維制圖模板，如圖2所示。該模板不但能替代人工實現全自動的標準化線型設置、標準化字體設置、標準化圖框繪制等工作，甚至還能夠自動提取三維模型的材料、件號、名稱和熱處理等信息，連三維模型的標注都能夠以標準化格式自動提取到二維圖里。過去一個熟練技術人員三五天的工作量，現在一個新手大概用不了1天就能完成，為制圖標準的實施發揮了重要作用。

3.2 工藝實例庫的開發

在我單位的工裝加工過程中，大量標準件、典型件需要編制工藝文件指導實際生產。但事實上，標準件、典型件有標準化的工藝方法，重復編制工藝文件造成了很大的人力浪費，并且對于青年工藝人員，還可能由于對標準件的加工方法不了解，導致新編工藝出現錯誤，造成產品報廢。

為解決這一問題，我們開發了標準件的加工工藝實例庫，包含了工裝用的定位銷、插銷、鉆套、襯套、螺釘、螺母、墊片等標準件的標準化工藝文件。該文件可直接用于標準件的生產加工，工藝人員不再需要進行重復性的操作，減少工作量的同時，提高了標準件的工藝標準化水平。

標準化工作的落實不能只靠制度約束，想要從根本上解決問題，必須在技術保障上下大工夫。在數字化條件下，模板式開發與實例化開發給標準化的應用帶來了新的思路。我們的實踐表明，靈活運用這兩種方式，可以使標準化工作邁上一個新的臺階。

［1］朱明新．關于航天型號標準化工作幾點思考［J］．航天標準化，2007（3）．

［2］李大南．大型航天企業集團標準化體系工程探討［J］．航天標準化，2010（2）．

［3］張冬婷．淺析航天標準化工作的“四大任務”［J］．航天標準化，2008（2）．

［4］錢楊林，錢春華．UG編程模板、刀庫模板及CNC加工中心模板高效統一方法研究［J］．機械工程師，2013（7）．

［5］周代忠，胡曉松．UG編程模板在航空發動機加工上的應用與管理［J］．管理觀察，2011（27）．

劉臻子（1981年—），男，碩士研究生，機械加工部，高級工程師，主要研究方向為機械加工及數控技術，現從事航天類產品的低變形工藝研究、高效數控編程技術研究。