集團級標準件數(shù)據(jù)庫建設與應用探討

董洪飛 孫香云

（中航工業(yè)綜合技術研究所，北京 100028）

標準件是指結構、尺寸、畫法、標記等各方面已經(jīng)完全標準化，并由專業(yè)廠生產(chǎn)的零（部）件，如螺紋件、鍵、銷、滾動軸承等等。標準件是機械產(chǎn)品的重要組成部分，它對縮短產(chǎn)品設計制造周期、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量都具有十分重要的技術經(jīng)濟意義。標準件數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)計算機輔助設計與制造、計算機數(shù)據(jù)集成、先進制造等技術的基礎，標準件數(shù)據(jù)庫的建設與應用對于方便產(chǎn)品的設計過程，提高產(chǎn)品開發(fā)的設計效率和標準化程度，避免不同設計者的重復勞動，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高標準件的管理和采購效率，提升產(chǎn)品研制生產(chǎn)能力和質(zhì)量保障具有重要意義。

1 航空企業(yè)標準件數(shù)據(jù)庫建設與應用現(xiàn)狀

我國飛機制造業(yè)是國內(nèi)應用數(shù)據(jù)庫技術最早的行業(yè)之一。隨著我國飛機工業(yè)數(shù)字化應用技術在飛機產(chǎn)品設計、制造、試驗等領域的廣泛應用, 航空企業(yè)都建立了各種基礎數(shù)據(jù)庫和工程數(shù)據(jù)庫, 其中關于標準件數(shù)據(jù)庫的建設與應用已越來越廣泛、技術上也越來越成熟。很多單位基于多種計算機輔助設計（CAD）平臺（如AutoCAD、CATIA、UG等）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）系統(tǒng)（如Windchill、Teamcenter、LCA/VPM等）構建了企業(yè)級或產(chǎn)品級的標準件數(shù)據(jù)庫，這些標準件數(shù)據(jù)庫在飛機數(shù)字化設計、制造和管理中發(fā)揮了重要的支撐作用，在企業(yè)內(nèi)部或者特定的型號工程中得到了很好的應用。

隨著數(shù)字化設計、制造與管理技術的深入應用，標準件數(shù)據(jù)庫的建設和應用上暴露出了重復建設、缺少規(guī)劃、標準化、規(guī)范化程度不高，維護機制不健全、利用效率低，數(shù)據(jù)異構、集成能力低等問題，所以，需要在集團層面對標準件數(shù)據(jù)庫的建設與應用進行系統(tǒng)規(guī)劃，研究標準件數(shù)據(jù)庫的動態(tài)維護管理和應用機制，從而實現(xiàn)標準件基礎數(shù)據(jù)資源和工程應用知識的有效積累和重用的良性循環(huán)。

2 集團級標準件數(shù)據(jù)庫建設和應用目標

為避免企業(yè)的重復投入與資源浪費，消除數(shù)據(jù)異構，減少“信息孤島”，提高基礎信息資源的利用效率，支撐集團戰(zhàn)略的實施，實現(xiàn)信息資源的共建共享，促進協(xié)同研制、項目管理等集團級信息化平臺和系統(tǒng)的實施，明確集團層面標準件數(shù)據(jù)庫建設與應用目標，開展相關研究與實踐具有十分重要的意義。

2.1 建設目標

集團級標準件數(shù)據(jù)庫的建設目標是：在企業(yè)已有資源和建設經(jīng)驗的基礎上，建設屬性信息完備、數(shù)據(jù)結構規(guī)范、數(shù)據(jù)源頭唯一、數(shù)據(jù)齊全的集團級標準件數(shù)據(jù)庫；并基于Web共享機制，研發(fā)標準件信息統(tǒng)一管理、維護、發(fā)布與推廣應用的標準件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；形成標準件數(shù)據(jù)庫高效的動態(tài)維護管理和應用機制；明確并落實從集團層面到下屬企業(yè)及企業(yè)內(nèi)部的支撐標準件數(shù)據(jù)庫建設與應用的管理組織模式和機構，最終實現(xiàn)標準件數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一構建、維護管理和共建共享。

2.2 應用目標

集團級標準件數(shù)據(jù)庫的應用目標是：基于集團層面的信息化戰(zhàn)略和規(guī)劃，在集團層面的協(xié)同研制、項目管理等信息化平臺/系統(tǒng)中，根據(jù)工程應用需求，研發(fā)集團級標準件數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)（或模塊），促進標準件數(shù)據(jù)庫在異地、多單位協(xié)同研制、項目管理等過程中的深入應用，同時基于集團專網(wǎng)、數(shù)據(jù)打包下發(fā)、編制標準件使用手冊/目錄等方式，促進集團級基礎數(shù)據(jù)資源在航空產(chǎn)品研制、管理等業(yè)務過程和相關信息系統(tǒng)中得到切實的應用，最終實現(xiàn)集團層面的多用戶（包括飛機、發(fā)動機、機載設備等用戶）、多過程（包括設計、制造、采購供應等過程）、多系統(tǒng)（包括CAD、PDM等系統(tǒng)）、多視圖（數(shù)據(jù)提交、管理維護、查詢調(diào)用等操作）的綜合應用。

3 集團級標準件數(shù)據(jù)庫建設與應用方案

集團級標準件數(shù)據(jù)庫建設與應用方案如圖1所示，在企業(yè)已有標準件數(shù)據(jù)庫建設基礎上，深入分析和挖掘集團層面的標準件數(shù)據(jù)信息和應用需求，利用標準化方法與技術，構建集團級標準件數(shù)據(jù)庫建設與管理標準體系，編制急需的標準，支撐集團級標準件數(shù)據(jù)庫的建設與完善，對應軟件設計與應用的3層架構，即數(shù)據(jù)層、中間層和應用層（或用戶層），進行標準件數(shù)據(jù)庫、管理應用系統(tǒng)及接口的設計與研發(fā)，包括集團級標準件數(shù)據(jù)庫的設計與完善、標準件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研發(fā)/改造、標準件CAD（CATIA、UG等）接口軟件開發(fā)和集團級標準件數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的研發(fā)與部署。

圖1 集團級標準件數(shù)據(jù)庫建設與應用方案

4 標準件數(shù)據(jù)庫建設標準體系的構建

標準件數(shù)據(jù)庫的構建需要編制標準件數(shù)據(jù)字典、相關信息分類與編碼、命名與標記、建模等標準，為標準件數(shù)據(jù)庫的建立及其管理系統(tǒng)的研發(fā)提供標準依據(jù)。標準件數(shù)據(jù)庫建設標準體系由基礎標準、建庫標準、建模標準、數(shù)據(jù)接口標準和數(shù)據(jù)維護和管理標準組成，涉及的標準類型及內(nèi)容說明如表1所示。

表1 標準件數(shù)據(jù)庫建設標準體系及說明

5 集團級標準件數(shù)據(jù)庫的設計與完善

集團級標準件數(shù)據(jù)庫的設計與完善內(nèi)容包括：根據(jù)集團層面標準件數(shù)據(jù)庫的建設與應用需求，界定標準件數(shù)據(jù)對象的范圍和屬性信息構成，形成標準件數(shù)據(jù)收集與整理模版和填寫規(guī)范，收集與整理、規(guī)范標準件基礎數(shù)據(jù)。

5.1 界定標準件數(shù)據(jù)對象范圍

根據(jù)航空產(chǎn)品研制、管理和應用所涉及的標準件類型，集團級標準件數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)對象范圍包括基礎通用標準件、飛機專用標準件、發(fā)動機專用標準件等標準件，集團級標準件數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)對象范圍如表2所示。

5.2 確定標準件屬性信息構成

根據(jù)集團層面的標準件管理和應用需求，標準件的屬性信息構成如表3所示：由標識信息、命名信息、分類信息、描述信息、性能信息、管理信息和關聯(lián)信息構成，其中關聯(lián)信息包括供應商信息、工程圖片信息（包括2D工程圖、3D模型等信息）。

5.3 收集與整理、規(guī)范標準件基礎數(shù)據(jù)

根據(jù)所界定的標準件數(shù)據(jù)范圍和各類標準件的數(shù)據(jù)結構，編制標準件基礎數(shù)據(jù)收集整理模版和填寫規(guī)范，向相關企業(yè)收集標準件基礎數(shù)據(jù)、相關標準和模型，整理、規(guī)范屬性信息及格式，進行統(tǒng)一編碼、命名與標記管理，保證入庫信息的有效性、規(guī)范性和一致性，為標準件數(shù)據(jù)庫的應用提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。

表2 集團級標準件數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)對象范圍

表3 標準件屬性信息構成

6 標準件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研發(fā)/改造

標準件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是保證標準件信息統(tǒng)一管理、維護與共享應用的支撐軟件系統(tǒng)，基于集團層面的標準件數(shù)據(jù)庫管理與應用需求，集團級標準件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本功能如表4所示。

如果集團內(nèi)已有企業(yè)建設和應用了標準件數(shù)據(jù)庫，則可選取建設基礎較好、屬性信息相對完備、管理系統(tǒng)功能相對完善、在工程研制中已進行應用驗證的標準件數(shù)據(jù)庫及管理系統(tǒng)為原型系統(tǒng)，按照集團級標準件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所需的基本功能，進行原型系統(tǒng)的改造與完善，否則，需要完全新建標準件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

7 標準件CAD（CATIA、UG等）接口軟件開發(fā)

為滿足標準件數(shù)據(jù)庫所建立的標準件模型在飛機、發(fā)動機設計環(huán)境中的應用，需要開發(fā)標準件CAD（CATIA、UG等）接口軟件。標準件建模方案如表5所示。

表5 標準件建模方案

標準件CAD（CATIA、UG等）接口軟件開發(fā)思路是在CATIA、UG等CAD軟件中設置標準件菜單和工具欄，方便地查詢、檢索、調(diào)用標準件信息。CAD（CATIA、UG）平臺中需進行二次開發(fā)實現(xiàn)的標準件數(shù)據(jù)庫典型應用如表6所示。

表6 CAD平臺中的標準件數(shù)據(jù)庫典型應用

8 集團級標準件數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的研發(fā)與部署

為實現(xiàn)集團級標準件數(shù)據(jù)庫的集成應用，需在集團層面的協(xié)同研制、項目管理等信息化平臺/系統(tǒng)中研發(fā)和部署標準件數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)（或模塊），根據(jù)集團專網(wǎng)的建設與部署情況，集團級標準件數(shù)據(jù)庫的運行維護與共享應用總結為以下4種方式:

對于部署和應用了集團專網(wǎng)的企業(yè)，可通過部署在集團專網(wǎng)上的標準件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提交和查詢、下載標準件基礎數(shù)據(jù)；

對于可部署和實施協(xié)同研制、項目管理等集團級信息化平臺/系統(tǒng)的企業(yè)，可通過集團級標準件數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)（或模塊）提交和查詢、下載、調(diào)用標準件信息；

對于未建設集團專網(wǎng)的企業(yè)、未部署集團專網(wǎng)網(wǎng)絡節(jié)點的企業(yè)，以及集團專網(wǎng)與企業(yè)園區(qū)網(wǎng)沒有連通的企業(yè)，可考慮在企業(yè)部署單機版的集團級標準件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采取集團定期打包下發(fā)數(shù)據(jù)，企業(yè)及時導入的方式使用標準件數(shù)據(jù)資源。

同時，為保障集團級標準件數(shù)據(jù)資源得到更加廣泛深入地應用，可借助IETM（交互式電子手冊）技術，開發(fā)、編制標準件電子手冊、目錄或紙型資料供企業(yè)應用。

9 結束語

標準件數(shù)據(jù)庫是企業(yè)信息資源的重要組成部分，對產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)具有重要的意義。目前，集團級的標準件數(shù)據(jù)庫建設與應用尚處于初級階段，而行業(yè)級的標準件數(shù)據(jù)庫的建設與應用僅處于研究階段，在分析航空企業(yè)標準件數(shù)據(jù)庫建設與應用現(xiàn)狀及需求的基礎上，探討集團級標準件數(shù)據(jù)庫建設方案與應用思路，可為集團級標準件數(shù)據(jù)庫，乃至各類基礎資源庫的規(guī)劃、建設和共享應用提供有益的指導，也可為行業(yè)級基礎資源庫的建設與應用提供參考。