標準符合性檢查工具軟件初探

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計部，北京，100094；3中國長峰機電技術研究設計院，北京，100854）

文 摘：為了解決傳統的標準符合性檢查依靠人工、缺少可靠輔助工具的現狀，提高標準化檢查工作的效率和準確性，我們研發了標準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上，對工具軟件的建設方案、需求實現方式等內容作了介紹，總結了基于信息技術在自動化、信息化標準符合性檢查方面取得的成果和工作體會。

隨著科學技術的進步，信息化技術手段已廣泛應用在我們的科研生產、經營管理和生活當中。作為型號研制的重要輸出，關鍵技術文件的設計圖樣已經從手工繪制逐步發展到了全三維設計。而在設計圖樣繪制中需要執行大量標準，有效進行三維圖樣、電子化技術文件的標準化檢查，已經成為標準化專業的一項重要而繁重的工作。

目前，市場上設計圖樣繪制應用軟件眾多，各類應用服務軟件層出不窮，而設計圖樣與各類標準的符合性檢查這一工作仍然是由人工執行，標準符合性檢查工具的應用研究尚處于起步階段。我們依托PDM（產品數據管理）系統研發了標準符合性檢查工具，并進行了實際應用。

1 業務現狀

首先，復雜機電產品的設計圖樣具有種類多、數量大的特點。完成一套設計圖樣需要涉及大量不同專業的標準。例如，一個組合級產品設計圖樣，涉及機械制圖、GB 4728、GB/T5094、GB/T1804、QJ1931等標準。面對眾多標準，不僅設計師查詢學習不便，設計圖樣與各類標準的符合性情況更是只能依靠數名專兼職標準化人員進行人工檢查，工作量大、效率低，且無法完全保證檢查結果的準確性。

其次，設計圖樣中包含大量的物料信息。目前很多設計制造單位建立了物資庫，對物料信息進行統一管理，物料信息匯總后可形成用于投產的物料清單。設計圖樣中的物料信息可通過設計軟件直接從物資庫中調用導入。但部分設計圖樣受限于軟件或者設計流程等因素，仍然需要人工填寫物料信息，由于物料信息圖樣不符導致生產進度超期的情況仍時有發生。

第三，航天復雜產品的研發過程是一項高度復雜的系統工程，需要根據各系統、各學科之間相互聯系、相互制約的關系，進行大量的方案對比，應用各種信息化資源進行多輪從簡至繁的設計循環，最終完成設計分析過程。目前技術指標的分解傳遞是依托于技術文件，數據流不暢通，所有的指標數據都沉淀于word文檔中，造成設計過程中存在大量人工重復性勞動，設計過程效率低。

2 需求分析

2.1 標準查閱便利性

對于航天行業的復雜機電產品，僅繪制電氣圖樣時常用的通用標準就有19項，見表1。對于具體產品而言，設計師在繪制設計圖樣時還需執行各型號的專用標準。

表1中所列出的標準總頁數達到2000余頁，其中最長的一份標準達到898頁。而可供設計師查閱的標準多為紙質版本或者不具備檢索功能的電子版本，設計師查閱不便，不易掌握標準內容，影響工作效率。因此需要一種能快速定位到相關標準相關內容的功能，迅速解決設計師繪制設計圖樣時發現的問題。

2.2 產品基本信息準確性

PDM系統是產品數據管理的核心，在PDM系統中可對產品數據進行各種篩選、分析、匯總，并可生成各類報表。實現這些功能的一個重要前提是前端數據是否準確規范。因此型號研制過程中，需要確保PDM系統中各級產品的“名稱”、“設計文件代號”、“產品代號”、“研制階段”等基本信息準確規范。

表1 電氣圖樣繪制常用標準

2.3 技術文件完整性檢查

PDM系統能夠對設計圖樣和文檔進行全生命周期管理。技術文件完整性檢查是型號技術文件全生命周期管理的重要措施，因此需要在確保PDM系統中各級產品基本信息準確的前提下，依托PDM系統對當前研制階段各類設計圖樣和文檔的完成情況進行匯總分析。

2.4 物料信息一致性

在使用PDM系統進行產品數據的管理時，PDM系統中設計BOM（物料清單）可以向下展開至元器件級別，并可轉化為工藝BOM、制造BOM進行下圖投產。但在生產環節經常發現設計圖樣和BOM中包含的物料信息不一致，從而影響生產進度。

例如，一個組合級產品，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、零件等多級產品，這些產品彼此層層嵌套，生成各級設計圖樣和BOM，各級物料信息可達近千條。這些物料中一部分用于機械加工生產，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計圖樣與BOM中包含的物料信息，無法完全保證檢查結果的準確性，并且效率低下。通過信息化手段來進行快速比對，可提升設計結果的準確性和工作效率。

2.5 技術指標結構化

目前型號研制中的技術指標在層層分解后，依托于各類技術文件在以任務書、方案報告、設計報告為代表的功能基線、分配基線和產品基線中進行傳遞。需要改變技術指標沉淀在word文檔中的現狀，實現技術指標的條目化、結構化。完成指標體系的梳理設計和結構化分解，做到當技術指標發生變更時，可實時向上下游傳遞，并可收集數據進行深入分析和再利用。

3 標準符合性檢查工具建設方案

PDM系統作為型號研制的產品數據管理核心系統，已經與科研生產過程緊密地連接在一起。標準符合性檢查工具的建設必須降低對PDM系統的影響，以防止建設過程中影響科研生產進度。考慮到標準符合性檢查工具的兼容性、穩定性和易推廣性，我們決定在架構上獨立于PDM系統，以Excel為基礎建設標準符合性檢查工具，采用通過外部接口發送請求參數的方式調用PDM系統中的相關數據，如圖1所示。不對PDM系統做任何功能改造，整個工具建設過程中都不影響PDM系統正常使用。本工具以Excel插件的形式進行安裝部署，方便使用者進行安裝、操作和升級維護。

圖1 標準符合性檢查工具接口示意圖

4 需求實現方式

4.1 標準查閱便利性

通過對標準分析梳理，可將標準中涉及的具體規則內容進行分類提煉，形成結構化數據存至標準符合性檢查工具。每條結構化數據都可設定關鍵屬性作為檢索依據，以實現面對具體問題快速定位到相關標準相關內容的需求。設計圖樣繪制時執行的標準可以分為通用標準和型號專用標準，相應地在標準符合性檢查工具中分為通用繪圖規則和型號要求兩個模塊，分別管理。

例如，當設計師需要查詢接線圖明細欄的繪制規則時，可在標準符合性檢查工具的通用繪圖規則模塊下檢索“接線圖”—“明細欄”，即可查閱QJ1931.5A《電氣簡圖繪制規則 第5部分：接線圖》第3.3.8條“明細欄”中規定的具體內容以及正確圖例；當設計師需要查詢A型號的機柜銘牌要求，可在標準符合性檢查工具的型號要求模塊中檢索“A型號”—“機柜銘牌”，即可查閱該型號具體銘牌要求和正確圖例。此工具幫助設計師節省了尋找標準和逐頁閱讀的時間，可以大幅提高效率。

4.2 產品基本信息一致性

型號在研制過程中，會形成產品代號表或者產品配套表，這類表格中包含型號各級產品的“層級”、“名稱”、“產品代號”、“技術文件代號”、“數量”、“研制階段”等基本信息。這類表格在統一編制格式的前提下，可直接存至標準符合性檢查工具，作為檢驗PDM系統中各級產品基本信息的依據。工具可從PDM系統提取指定產品所有基本信息，將“設計文件代號”作為唯一標識，與工具中存儲的該產品所在型號產品代號表或者產品配套表進行比對，生成檢查結果報表，用于指導設計師完善產品基本信息的一致性，為各類報表、數據統計分析提供準確的數據基礎。

4.3 技術文件完整性檢查

型號研制過程中，會明確不同層級產品需編制的設計圖樣和文檔，形成該型號技術文件完整性要求。各型號的技術文件完整性要求在統一編制格式的前提下，可存至標準符合性檢查工具，作為該型號技術文件完整性檢查的依據。工具可從PDM系統提取指定產品基本信息以及關聯的設計圖樣和文檔，用該產品的“產品層級”和“研制階段”這兩個信息作為基準，將提取到的設計圖樣和文檔與工具中存儲的該產品所在型號技術文件完整性要求進行比對，并生成檢查結果報表，用于加強型號全生命周期內技術文件的管控。

4.4 物料信息一致性

部分設計圖樣中包含的物料信息為非結構化數據，提取數據困難。例如word版本的元件表、明細欄。為了實現物料信息一致性比對，需要對設計圖樣中的物料信息進行結構化處理，例如明細欄可采用Excel編制，同時還需要對物料信息的填寫規范進行統一。在確保前端數據準確規范并可收集提取的前提下，標準符合性檢查工具可對PDM系統指定產品所關聯設計圖樣中包含的物料信息進行分析，按照自制件、非自制件進行區分，分別以“設計文件代號”和“型號規格”作為各自唯一標識，與PDM系統BOM中該產品的物料信息進行比對，并生成檢查結果報表，指導設計師完善物料信息的一致性，提高設計效率，加快生產進度。

4.5 技術指標結構化

在型號研制初期，將層層向下分解的技術指標細化為結構化數據，明確各級技術指標的父子級關系，形成該型號技術指標樹并存至標準符合性檢查工具，在工具中可針對每一條技術指標進行具體人員訪問、修改權限授權，以便控制知悉范圍。得到授權的人員可將指標樹中任何一個技術指標連同下屬各級技術指標導出，形成結構化文件，該結構化文件可在其他應用軟件中用于文件編輯或者數據分析，從而提升各系統之間協同設計開發效率和設計質量。

5 實施效果與工作體會

通過在三個型號上試點應用標準符合性檢查工具，驗證了工具各項功能的正常運行，同時也對工具的實際應用有了進一步的體會。

5.1 標準查閱

利用該工具軟件對QJ1931A—2005《電氣簡圖繪制規則》和3個型號的標準化要求進行梳理分析后，提煉出了結構化規則近200條，實現了提升標準查閱便利性的需求。另外在應用中還發現，達到良好查閱效果的關鍵是控制提煉結構化規則的顆粒度，應盡量杜絕規則顆粒度過粗或者過細的情況發生。

5.2 產品基本信息比對

應用標準符合性檢查工具進行產品基本信息一致性比對的效果較好，有效提升了設計師對于PDM系統中產品各類基本信息的重視程度，為后續數據提取分析奠定了良好的基礎。

5.3 技術文件完整性檢查

應用標準符合性檢查工具進行技術文件完整性檢查的效果欠佳。通過提取PDM系統中“產品層級”信息作為基準進行技術文件完整性檢查。而實際科研生產中，執行的各類上級標準及各型號標準化要求在規定技術文件完整性時對于“產品層級”的劃分不完全一致；同時與本單位PDM系統中劃分的“產品層級”信息也不一致，這就導致應用工具進行技術文件完整性檢查時生成結果誤差較大。由此可見，制約技術文件完整性檢查效果的關鍵是前端數據的一致性。所以應先期對各類標準中規定的技術文件完整性進行梳理，統一技術文件完整性要求中對于“產品層級”的劃分，并使之與PDM系統協調一致。

5.4 物料信息比對

在應用標準符合性檢查工具進行物料信息比對后，生成的報表中有大量提示設計師修改物料信息的檢查結果。對這些檢查結果進行分析后發現，由于PDM系統BOM中的物料信息來自物資庫，設計圖樣中的物料信息部分為設計師手工填寫，二者的數據填寫規范不一致。例如，型號規格中同一符號因全角半角不同而無法匹配。這些數據導致檢查結果報表中包含很多無效信息。因此，應先期統一物料信息的填寫規范，確保前端數據的一致性，減少檢查結果中的無效信息。

5.5 技術指標結構化

應用標準符合性檢查工具成功將技術指標轉化為結構化數據，接下來應進一步考慮如何應用結構化的技術指標，從而實現型號技術指標在三條基線中同源傳遞，提升協同研發的能力。

從實際應用效果可以看出，在確保前端數據高度一致的前提下，標準符合性檢查工具可為使用者提供相關工作的信息和數據，并能通過動態維護進行更新保障信息有效性與正確性，從而提升產品設計水平，縮短產品研發周期，提高產品設計質量和工作效率，為協同設計開發奠定基礎條件。