民機服務工程研制源數據字典構建與應用研究

■ 王會麗/上海飛機客戶服務有限公司

1 概述

民機服務工程研制是為了確保飛機持續適航、高效運營而開展的一系列研制活動，是飛機設計研發體系中的重要環節，主要包括維修工程分析、技術出版物編制、飛行運行支援工程研制、培訓工程研制、工程技術支援體系建設等。民機服務工程研制需要大量的上游源數據，即飛機設計研發過程中產生的數據，具體內容如下。

1）產品定義類數據：設計數模、圖紙及各類相關的表單等。

2）產品描述類數據：產品描述、系統描述、接口描述、原理描述、設備描述、人機界面描述、使用維護、飛機配置清單、LRU 清單、選項清單等相關數據。

3）計算、分析和地面測試類數據：設計計算、仿真分析、安全性分析、測試性分析等相關數據。

4）產品研制規范類數據：技術規范、接口規范、工藝規范、標準件規范、通用要求等相關數據。

5）試驗、試飛類數據：地面測試、試飛測試、地面試驗報告等相關數據。

6）工藝過程類數據：與密封、噴漆、安裝等相關的工具、材料、工藝和施工方法等相關數據。

7）其他數據：客服自身不同專業研制過程中產生的數據，如維修工程分析、技術出版物、航材清單、服務文件等相關數據。

服務工程研制源數據內容繁多，數據量較大，且更新頻率不同，導致不同文件之間存在數據名稱不統一、數值不一致等問題。另外，服務工程各專業引用的上游工程源數據主要以技術文件的形式存在，管理困難，且更新要求和頻次不同，也可能存在數據不一致的情況，進而導致服務產品內容不規范、不準確。

因此，解決服務工程研制源數據在語義、表達、數據類型及格式、值域等方面的一致性，是實現源數據共享的一個極為重要的方向，是實現民機服務工程研制質量提升的重要因素。

本文提出源數據字典的概念，通過建立通用的民機服務工程研制源數據字典，可以為民機服務工程研制提供唯一的、標準化的源數據庫，為整個飛機研制體系數據的結構化和數據共享奠定基礎。

2 基本概念

源數據字典是指將服務工程研制所需的上游源數據內容，按照不同的數據類型、數據要素，拆解成基本的數據單元，包括數據名稱、數據要素、數據值、上下文解釋等信息，并通過人工和信息化結合的方式進行管控和維護，形成的服務工程研制源數據的基本數據單元集合。

源數據字典是一種結構化的數據模型，也是實現服務工程研制信息共享的基礎，是在分析民機服務工程研制源數據的基礎上，按照飛機產品分解結構（Product Breakdown Structure，PBS）來確定服務工程研制所需的數據類型、數據要素等，并按照標準的格式進行描述的一種數據存儲、傳遞與管理的技術。源數據字典中的數據項是構成信息的最小單元，其構建類似于關于拼寫和字詞的源數據信息的“數據元素”統一的名稱、定義和格式[1]。源數據字典的意義在于，確保研制人員用統一的數據定義，且便于應用功能擴展和數據范圍擴展[2]。

3 源數據字典構建

數據字典（Data Dictionary）是指涉及其他數據應用和結構數據的數據庫，即用于存儲元數據的數據庫，它通過對規范化的元數據進行管理，可以有效實現用戶跨系統和跨環境的數據共享。

3.1 源數據字典的構建方法

民機服務工程研制源數據字典的構建主要包括源數據需求分析、源數據集分類、源數據字典模型創建、源數據字典創建、源數據字典使用維護等環節，如圖1 所示。

圖1 源數據字典構建技術路徑

3.2 源數據需求分析及收集

源數據的需求分析及收集是源數據字典構建的基礎。在項目研制的早期階段（包括可行性論證階段、總體方案階段、初步設計階段）[3]，即可開展源數據需求管理相關的活動，包括源數據需求梳理、源數據需求評估分析、源數據需求協調落實等活動，最終形成民機服務研制源數據需求集。在研制早期開展源數據需求收集的意義重大，可以及時將需要供應商提供的數據通過項目征詢書（Request For Proposal，RFP）傳遞，將設計研發過程中未充分考慮的運行支持需求納入研制需求，規范源數據的使用范圍，將源數據需求精確到數據元素級別等。

源數據需求分析及收集主要是基于民機服務工程研制，以飛機PBS 為架構，分析各專業（包括手冊編制、航材工程、維修工程分析等）[4]研制過程中所需的上游源數據內容，包括數據類別、數據規范和要求、數據來源、數據提供方等。源數據需求收集及梳理需遵循“5C1R”原則——完整性（completion）、清晰性（clearness）、準確性（correctness）、一致性（consistency）、可控性（controllability）和合理性（rationality）。源數據需求收集模板及樣例如表1所示。

表1 源數據需求梳理模板及樣例

最終源數據需求方與提供方達成一致形成的表單為源數據需求集，源數據需求集是源數據字典構建的基礎。在項目研制的中后期（包括初步設計階段、詳細設計階段、全面試制階段、試飛取證階段、產品服務和改進階段），需要將源數據需求集轉化成源數據集，進而構建源數據字典。

3.3 源數據字典模型創建及樣例分析

為便于源數據字典的創建，需要根據源數據需求集進行分類。根據源數據需求集，源數據字典模型可以分為4 類：縮略語字典模型、術語字典模型、定量源數據字典模型和定性源數據字典模型。根據源數據字典的應用和擴展，可以對源數據字典模型進行拆解或細化。

1）縮略語字典模型：基于各文件的縮略語部分或文件中的描述提取相關的縮略語。縮略語字典模型如圖2所示。

圖2 縮略語字典模型

2）術語字典模型：基于各文件的術語或文件中的描述提取相關的術語描述。術語字典模型如圖3 所示。

圖3 術語字典模型

3）定量源數據字典模型：主要基于各文件中的文字描述、圖形等內容，提取創建相關源數據字典。定量源數據字典模型如圖4 所示。

圖4 定量源數據字典模型

基于定量源數據字典模型，某民用飛機客服工程研制源數據字典樣例如表2 所示。

表2 基于定量模型的源數據字典樣例

4）定性源數據字典模型：主要基于各文件中的文字描述、圖片描述創建相關源數據字典。定性源數據字典模型如圖5 所示。

圖5 定性源數據字典模型

基于定性源數據字典模型，某民用飛機客服工程研制源數據字典樣例如表3 所示。

表3 基于定性模型的源數據字典樣例（含部分定量內容）

4 源數據字典應用

源數據字典創建后，可以為服務工程研制提供唯一的數據源，避免不同的服務產品因使用來源不同的源數據而導致服務產品之間不一致的情況。源數據字典應用示例如圖6 所示。

源數據字典數據量龐大，需要通過信息化手段進行管理，同時為下游使用方提供便利。源數據字典的應用主要包括兩種方式：一是通過ATA 章節號定向查詢所需的源數據內容；二是通過全文搜索所需的源數據內容。

在源數據字典使用過程中，為了更好地跟蹤每項源數據的更新情況，需要建立客服研制與源數據字典之間的關聯關系，確保客服工程研制內容有源可溯，為源數據更新的精準推送奠定基礎。

5 總結

本文基于民機服務工程研制過程中的源數據管控問題，提出了源數據字典的概念，并提出了源數據字典的構建方法。基于該方法，本文對源數據需求的分析及收集、源數據字典模型的創建開展了研究，并圍繞典型模型創建了源數據字典樣例，最后對源數據字典的應用開展了推演。結果表明，源數據字典可以為民機服務工程研制提供基于數據元素級別的唯一、共享的數據源，可以為服務產品之間的一致性提供保障，同時也可以為服務產品的研制效率和質量提升奠定基礎。