基于VPM4.0的有效性配置方法研究與應(yīng)用

婁本超，劉 芳，張 磊

(中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001)

0 引言

近年來，在我國(guó)的武器裝備研制過程中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理/產(chǎn)品生命周期管理(Product Data Management/Product Lifecycle Management, PDM/PLM)系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。

在直升機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，VPM系統(tǒng)(達(dá)索公司研發(fā)的PDM系統(tǒng))是主要的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在某直升機(jī)項(xiàng)目上，空客直升機(jī)公司(簡(jiǎn)稱AH)與中方基于VPM4.0系統(tǒng)進(jìn)行了EC175/Z15型機(jī)的對(duì)等合作。然而，隨著研發(fā)的不斷進(jìn)行，中方需要在原有的兩方共用的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，新增內(nèi)控份額。為了保證數(shù)字樣機(jī)的完整性，新增份額必須與原有的共用數(shù)據(jù)存在鏈接關(guān)系，同時(shí)，還要滿足保密要求并且不受到數(shù)據(jù)交換的影響。

內(nèi)控份額的創(chuàng)建，最關(guān)鍵處在于其有效性配置，然而，由于國(guó)內(nèi)型號(hào)設(shè)計(jì)中普遍采用VPM5.0系統(tǒng)，對(duì)于VPM4.0環(huán)境下的有效性配置并沒有較深入的研究。

本文試圖從VPM4.0有效性配置的基本原理出發(fā)，基于EC175型機(jī)，研究配置字典與配置運(yùn)算器的創(chuàng)建與工作原理，以及存在于有效性配置中的邏輯關(guān)系，進(jìn)而提出有效性配置的基本方法，最后創(chuàng)建EC175/Z15型機(jī)中方內(nèi)控份額產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實(shí)施自主管控。

1 基本概念

1.1 構(gòu)型項(xiàng)與構(gòu)型樹

構(gòu)型項(xiàng)(Configuration Item, CI)也稱為技術(shù)狀態(tài)項(xiàng)，是指能滿足最終使用功能，并被指定作為單個(gè)實(shí)體進(jìn)行構(gòu)型管理的硬件、軟件或其集合體，或其中一個(gè)離散的部分[4]。這些構(gòu)型項(xiàng)按功能或生產(chǎn)制造分解組織形成一個(gè)具有層次關(guān)系的樹狀結(jié)構(gòu)—構(gòu)型樹。在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(PDM)中，CI是產(chǎn)品構(gòu)型配置單元，是有效性定義的對(duì)象，可進(jìn)行各類有效性的配置，并將這些有效性配置傳遞給本CI單元內(nèi)部的零組件。

構(gòu)型項(xiàng)分為兩類，即不可變構(gòu)型項(xiàng)(Invariable CI, ICI)與可變構(gòu)型項(xiàng)(Variable CI, VCI)，其含義見表1[5]。

表1 ICI與VCI的含義與作用

一個(gè)基本的構(gòu)型樹組成可用圖1表示。

圖1 基本構(gòu)型樹的組成

1.2 有效性配置

有效性配置是指構(gòu)型管理中的有效性管理機(jī)制，是指應(yīng)用在構(gòu)型項(xiàng)之間的鏈接關(guān)系上，通過合理配置，管理鏈接關(guān)系的合法性和下一層子裝配件在產(chǎn)品構(gòu)型樹上的可見性[6-7]。

圖2所示為有效性配置原理圖。某型機(jī)的產(chǎn)品構(gòu)型樹由若干CI單元構(gòu)成，在ICI與ICI之間、ICI與VCI之間通過有效性配置，可以過濾出所需要的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從而使得所需結(jié)果有效，多余的結(jié)果無效。在圖2示例中，有效的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為ICI1、ICI2、VCI1、VCI2、VCI4。

圖2 有效性配置原理圖

2 基于VPM4.0的EC175型機(jī)有效性配置方法

2.1 配置字典與配置運(yùn)算器

VPM4.0的有效性配置是通過配置字典(Configuration Dictionary)與配置運(yùn)算器(Configuration Handler)得以實(shí)現(xiàn)的。

配置字典是指配置所需基本信息的集合。EC175型機(jī)使用的配置信息有兩種，即架次信息與工程配置指令(Engineering Configuration Order, ECO)，分別對(duì)應(yīng)“架次有效性”配置與“選項(xiàng)有效性”配置。它們的對(duì)比見表2。

表2 架次有效性與選項(xiàng)有效性的對(duì)比

在構(gòu)型管理中，對(duì)同一架機(jī)來說，所選用的ICI基本上不會(huì)發(fā)生變化；VCI作為構(gòu)型配置的基本單元，往往隨著研發(fā)的進(jìn)行不斷替換。因此，在EC175的構(gòu)型管理中，對(duì)ICI使用架次信息進(jìn)行配置，對(duì)VCI使用ECO進(jìn)行配置。

配置運(yùn)算器是基于配置字典而存在的有效性配置運(yùn)算方法，建立配置字典后，在同一個(gè)ICI上設(shè)置配置運(yùn)算器，并選擇需要的配置信息，VPM4.0系統(tǒng)完成后臺(tái)運(yùn)算后，即可完成有效性過濾。

基于配置字典與配置運(yùn)算器的概念，可以得出VPM4.0有效性配置原理：根據(jù)實(shí)際的構(gòu)型要求，通過基于配置字典設(shè)置的配置運(yùn)算器的有效性過濾，實(shí)現(xiàn)配置信息的合理組合，從而實(shí)現(xiàn)其有效性配置。

2.2 VPM4.0的有效性配置方法

配置字典可以建立在任一級(jí)ICI上，并通過其上設(shè)置的配置運(yùn)算器將配置字典內(nèi)的信息賦予CI，作為有效性過濾的輸入，具體如下：

1)ICI通過“架次有效性”進(jìn)行配置，即通過賦予ICI架次信息，建立其與上一級(jí)ICI的鏈接關(guān)系，過濾架次信息可以進(jìn)行ICI的篩選，從而進(jìn)行ICI的有效性配置；

2)VCI通過“選項(xiàng)有效性”進(jìn)行配置，即通過賦予VCI ECO信息，建立其與上一級(jí)ICI的鏈接關(guān)系，過濾ECO信息可以進(jìn)行VCI的篩選，從而進(jìn)行VCI的有效性配置。

根據(jù)以上結(jié)果，完整的基于VPM4.0的EC175型機(jī)有效性配置方法如下：

1)根據(jù)構(gòu)型管理需要，在VPM4.0中建立ICI或者VCI；

2)在選定的ICI上建立配置字典，配置字典中含架次信息和ECO信息；

3)賦予ICI或VCI相應(yīng)的架次信息或ECO信息，使ICI或VCI通過配置信息鏈接在CI樹上；

4)在建立配置字典的ICI上設(shè)置配置運(yùn)算器，并在其中選擇需要的配置信息；

5)后臺(tái)運(yùn)算完成后，即完成有效性配置操作。

其具體過程如圖3所示。

圖3 有效性配置過程

圖3中，建立完成 ICI2、ICI3、VCI1、VCI2、VCI3、VCI4之后，在ICI1上根據(jù)實(shí)際構(gòu)型要求，建立配置字典，之后通過配置字典將上述新建的ICI以及VCI鏈接在ICI1之下；同時(shí)，在ICI1上設(shè)置配置運(yùn)算器，選中所需要的架次信息ZZ-A，ZZ-B以及ECO號(hào)ECO1、ECO3，后臺(tái)計(jì)算完成后，有效性配置完成。此時(shí)，ICI2、ICI3、VCI1、VCI3有效，VCI2、VCI4無效。

2.3 配置字典與配置運(yùn)算器的特點(diǎn)

在VPM4.0中，不同級(jí)別的配置運(yùn)算器具有自下而上的繼承性，上一級(jí)的配置運(yùn)算器稱為“父級(jí)”，下一級(jí)的配置運(yùn)算器稱為“子級(jí)”，即子級(jí)配置運(yùn)算器的配置結(jié)果可以被父級(jí)配置運(yùn)算器所使用。

除此之外，VPM4.0的配置字典和配置運(yùn)算器具有如下特點(diǎn)：

1)配置字典與配置運(yùn)算器只能在ICI上建立；

2)同一個(gè)ICI上，配置字典與配置運(yùn)算器必須同時(shí)存在，以便通過配置字典賦予配置信息后進(jìn)行有效性過濾；

3)配置字典和配置運(yùn)算器不需要逐級(jí)建立，即并不需要所有的ICI上均建立配置字典和配置運(yùn)算器；

4)頂節(jié)點(diǎn)ICI(即最大一級(jí)ICI)上必須建立配置字典和配置運(yùn)算器；

5)同一個(gè)ICI上只能有一個(gè)配置字典，但是可以有多個(gè)配置運(yùn)算器；

6)同一架次中，盡管有許多配置字典和配置運(yùn)算器，一個(gè)CI的配置信息只允許出現(xiàn)一次。

2.4 有效性配置的邏輯關(guān)系

在構(gòu)型管理中，同一個(gè)ICI往往適用于不同研制階段的多個(gè)批次，因此就要求此ICI的配置信息中同時(shí)含有多個(gè)架次信息；同時(shí)，在研制過程中多個(gè)VCI往往成套出現(xiàn)，故多個(gè)VCI可以同時(shí)使用同一個(gè)ECO號(hào)，然而，由于VCI通過升號(hào)實(shí)現(xiàn)構(gòu)型變化，因此使用同一個(gè)ECO號(hào)的多個(gè)VCI中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)某一個(gè)被升號(hào)替換的情況。以上原因就必然導(dǎo)致了有效性配置中邏輯關(guān)系的存在。

VPM4.0中所允許使用的邏輯關(guān)系有NOT，AND, OR三種，各邏輯關(guān)系的使用原則如表3所示。

表3 各邏輯詞的使用

其中，對(duì)于架次信息最常用的為“OR”邏輯關(guān)系，這就允許了同一個(gè)ICI對(duì)不同階段的不同批次使用的可能性；對(duì)ECO號(hào)最常用的為“NOT”邏輯關(guān)系，這就使VCI升號(hào)改變構(gòu)型成為可能。

如在圖4中，由于ZZ-A與ZZ-B架次均使用ICI2與ICI3下面的構(gòu)型，因此對(duì)于ICI2與ICI3的配置信息為ZZ-A OR ZZ-B。在ICI2下，研制開始階段，由于VCI1與VCI2成套出現(xiàn)，因此其配置信息均為ECO1。隨著研制的進(jìn)行，VCI3替換VCI2使用，則對(duì)VCI3的配置信息為ECO2。同時(shí)，修改VCI2的配置信息為ECO1 NOT ECO2，表示當(dāng)不選中ECO2而只選中ECO1時(shí)，VCI1與VCI2有效，當(dāng)選中ECO1與ECO2時(shí)，表示VCI1與VCI3有效。這樣，既可以從配置信息上輕易地觀察出VCI3與VCI2的衍化關(guān)系，同時(shí)又不影響VCI的合理配置。同理，若VCI4替換VCI3與VCI2出現(xiàn)，則VCI4的配置信息為ECO3，同時(shí)修改VCI3的配置信息為ECO2 NOT ECO3。

圖4 有效性配置中的邏輯關(guān)系

3 應(yīng)用實(shí)例

為了實(shí)現(xiàn)中方份額自主管控，在VPM4.0中創(chuàng)建中方內(nèi)控構(gòu)型樹，并對(duì)上述方法進(jìn)行驗(yàn)證。然而，構(gòu)型樹的創(chuàng)建需要考慮數(shù)據(jù)交換的影響。

3.1 數(shù)據(jù)交換原理

AH與中方作為合作方，需要與中方定期進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時(shí)，AH作為該型機(jī)的技術(shù)責(zé)任方，在數(shù)據(jù)交換中掌握著主動(dòng)權(quán)，具體原則如下：

1)AH負(fù)責(zé)在構(gòu)型樹中建立CI，在數(shù)據(jù)交換后，構(gòu)型樹與CI下的AH與中方共用的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換發(fā)送到中方設(shè)計(jì)單位；

2)中方設(shè)計(jì)單位將中方份額的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)交換給AH，同時(shí)在接收到AH交換的構(gòu)型樹與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)后，在其建立的CI下加載設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并在下一次數(shù)據(jù)交換時(shí)交換給AH；

3)AH定期將構(gòu)型樹與所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)交換到中方制造單位。

數(shù)據(jù)交換方式具體見圖5。

圖5 數(shù)據(jù)交換方式

在上述原則下，中方構(gòu)型樹在數(shù)據(jù)交換后被迫與AH構(gòu)型樹保持一致，構(gòu)型樹中任何不一致的鏈接將會(huì)被剪斷。

3.2 中方內(nèi)控構(gòu)型樹的構(gòu)建

為了保證數(shù)字樣機(jī)的完整性，要求中方內(nèi)控構(gòu)型樹與原有的AH構(gòu)型樹存在鏈接關(guān)系，同時(shí)又要保證數(shù)據(jù)交換時(shí)中方內(nèi)控?cái)?shù)據(jù)不會(huì)交換給AH，中方創(chuàng)建的鏈接關(guān)系又不會(huì)被數(shù)據(jù)交換所剪斷。因此，在原有AH構(gòu)型樹頂節(jié)的并列一級(jí)創(chuàng)建中方內(nèi)控構(gòu)型樹頂節(jié)點(diǎn)，同時(shí)，這兩個(gè)頂節(jié)點(diǎn)的上級(jí)用一個(gè)新建頂節(jié)點(diǎn)ICI相關(guān)聯(lián)，如圖6所示。

圖6 中方內(nèi)控構(gòu)型樹構(gòu)建方案

原有的AH與中方共用的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈接在AH構(gòu)型樹頂節(jié)點(diǎn)下。在此節(jié)點(diǎn)上建立配置字典與配置運(yùn)算器，實(shí)施有效性配置。

中方內(nèi)控的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)鏈接到中方內(nèi)控構(gòu)型樹頂節(jié)點(diǎn)下，根據(jù)2.3節(jié)所述，在此節(jié)點(diǎn)上建立配置字典與配置運(yùn)算器，如圖7所示。

圖7 配置字典示例

并根據(jù)2.4節(jié)所述實(shí)施有效性配置，如圖8所示。

同時(shí)，在新建頂節(jié)點(diǎn)ICI上，建立AH構(gòu)型樹頂節(jié)點(diǎn)ICI與中方內(nèi)控構(gòu)型樹頂節(jié)點(diǎn)ICI的配置字典與配置運(yùn)算器，此配置運(yùn)算器繼承其下兩個(gè)ICI的運(yùn)算結(jié)果，至此，中方內(nèi)控構(gòu)型樹創(chuàng)建完成。

圖8 中方內(nèi)控構(gòu)型樹有效性配置

4 結(jié)論

1)本文研究了基于VPM4.0的EC175型機(jī)有效性配置方法，包括配置字典與配置運(yùn)算器的建立與使用特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上建立中方內(nèi)控構(gòu)型樹；

2)本文提出的方法既保證了數(shù)字樣機(jī)的完整性，實(shí)現(xiàn)了中方設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的樹狀加載與有效性配置，又不影響數(shù)據(jù)交換，并且消除了中方設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的向外方泄密隱患；

3)本文為Z15型機(jī)“一機(jī)多型，一型多版”的研制奠定了構(gòu)型管理基礎(chǔ)。