数字模型标准化检测系统的开发与应用测试分析

刘　辰 陈芝来 罗海东

（中航工业航空动力机械研究所，湖南　株洲　412002）

数字模型标准化检测系统的开发与应用测试分析

刘辰 陈芝来 罗海东

（中航工业航空动力机械研究所，湖南株洲412002）

通过对数字模型标准化检测系统的需求分析，探索研究所系统开发需要开展的工作。结合现有功能模块的适用性验证，提出新功能模块的开发内容。分析了系统的应用测试，对运用信息化工具解决标准化工作的难点进行了摸索和探究，对今后标准化工具的应用具有借鉴性意义。

数字化；模型；标准化 ；检测

［DOI编码］ 10.13237/j.cnki.asq.2016.04.013

标准化审查是航空产品的设计过程中必不可少的一个环节。GB/T 17825.8-1999《CAD文件管理 标准化审查》中规定：标准化审查人员必须按照现行标准对图样及设计文件进行标准化审查，对设计人员是否正确贯彻标准，标准化审查人员负有严格监督、提出意见、要求修改的责任［1］。随着研究所的快速发展，所内型号任务大量增加，传统的标准化审查面临着工作量大、重复劳动、遗漏审查要点等诸多的问题，急需标准化人员找到一种能够快速、有效、自动进行标准化审查的工具来降低标准化审查的人工成本，提高标准化审查的效率。数字模型标准化检测系统（以下简称系统）作为一项航空工业领域的新兴工具，它的应用降低了人工成本、提高了标准化审查效率。下面本文对此系统的开发和应用进行论述。

1　系统需求分析

目前市场上有专门用于标准化审查的工具，已经初步具备自动标准化审查的功能。该工具集成了工程图样通用的制图标准，使用该工具对工程图样进行标准化审查，会自动提示工程图样中诸如文件属性、图层、三维/二维关联性等不规范、不合理的数据，从而使标准化审查人员把更多的精力用于计算机不能完成的、具有创造性的工作中去，解决了传统标准化审查工作量大、重复劳动等问题。

数字模型标准化检测系统在多个航空单位实施过，本身已经是一款较为成熟的软件。但每个单位都有自己特殊的情况，拿来主义的照搬照抄是不可能成功的［2］。所以，想要使软件在我所能够落地生根，满足各专业设计人员的需求，还需要把我所的需求与已成型的软件进行对接，保留或改进已有功能、开发新功能，保证软件能够全面满足需求。

1.1补充企业标准检测项

除了行业统一执行的国标（GB）、国军标（GJB）、航标（HB）等通用标准外，标准化审查的依据中企业标准（QB）也占了大部分。系统中的检查工具是基于通用的制图标准，因此缺少QB的检测项，需要补充开发。

1.2兼容多个业务软件

我所目前大量应用的设计业务软件包括PDM系统、UG NX、CATIA等，但系统仅支持基于UG的标准化审查。因此，需要专门针对我所开发基于CATIA的检测模块，升级系统支持UG 高版本软件NX7.5，并实现与PDM系统的集成。

1.3划分错误等级

标准化审查中允许存在一些小问题，即可以根据不同错误类型决定是否需要重新绘制图样。但该系统不支持错误等级的定义，大错误、小错误都需要修改才能通过审查。需要增加错误等级划分的功能。

基于以上的论述，该系统的应用需要对已有功能模块进行验证，甄别其适用性；在验证已有功能满足我所需求的基础上，又要针对不被满足的需求做开发。

2　已有功能模块的适用性验证

已有功能模块的适用性验证是指对系统已有的功能进行测试使用，判断该功能与是否能满足研究所的需求，不能满足则进行改进设计的工作。已有的功能模块主要实现的系统功能有：标准检测器的配置、与制图软件的交互、错误提示功能。

2.1标准检测项的配置功能的验证

标准检测项的配置是对系统的核心—标准检测项的管理。它包括检测项的创建、删除和检测参数的修改。当检测项参考的机械制图标准、行业标准等发生换版等更新时，可以通过标准检测项的配置实现检测项与参考标准的同步［3］。标准检测项的配置界面如图1所示。通过右侧的功能选项按钮可以方便地实现对检测项的配置。

图1　标准检测器配置界面

2.2与制图软件交互功能的验证

与制图软件交互是指数字模型标准化检测系统读取制图软件中的数据进行标准化检测，并给出检测报告的功能。此功能在UG环境下可以使用，但不适用于CATIA。因此，需要增加对CATIA的交互功能。

2.3错误提示功能的验证

在实现与制图软件交互的基础上，系统可以获得设计图样中的设计要素信息，并判断图样中有哪些要素存在错误。错误提示功能是将检查结果直观地展示给检测者的功能。错误提示界面见图2。

经过测试使用，此项功能较为简单，应增加如下功能：

1）增加工程图样检测后，选中系统提示的错误项时，制图软件中对应的错误区域应高亮显示，便于设计员快速定位并及时修改错误。

图2　错误提示界面

2）增加对检测结果的分析、浏览功能，能够以柱状图等方式体现出图样错误的等级分布、类别分布等，以便于设计员了解自身的设计水平。

3　新功能模块的开发

以上提到的几项功能不能满足研究所对数字模型标准化检测系统的需求，需要增加新的功能。

3.1增加对CAITA的支持和相关标准检测项

基于CATIA设计的图样除了要贯彻尺寸极限与配合［4］等机械制图标准之外，还要贯彻HB 7754-2005《CATIA 文字、尺寸与公差标注》、Q/XXX-2008《CATIA模型检查规定》、Q/XXX-2005 《CATIA软件建模和制图规范》等。

在CATIA标准化审查的诸多问题中，图层的检查一直是困扰标准化人员的一个问题［5］。一份设计图样中图层有数百层，靠人工去检查草图、标注、引用集等要素是否按照标准放置在各自应处的图层，工作量非常大，通过通用设置检测标准中检测规则定义的层类别、层范围是否和标准一致、检测定义层是否包含标准外的对象、检测对象是否包含在标准外的其他层、检测图层的显示状态是否符合标准规定等检测功能，只需要将规定的图层参数输入检测器，就能实现对设计图样中设计要素放置图层的监控，是一项极大提高工作效率的创新。

除此之外，草图是否存在过约束与欠约束的检测、是否与模型建立了关联、是否存在空草图等可以通过草图检测标准进行检测。通过对HB 7754-2005等标准的分解和整理，在系统中共建立了如下6类用于CATIA图样检测的标准检测项：通用设置检测标准、草图检测标准、模型检测标准、曲面标准、装配检测器标准、二维工程图检测标准。

3.2与PDM系统的集成

型号的研制与PDM系统的集成越来越紧密，通过PDM系统实现工程图样的签署已经在重点型号中运行。因此，数字模型标准化检测系统必须能够实现基于PDM系统的标准化审查，能够标审PDM系统中的数据，并能将标审报告自动保存到PDM系统中作为标审的依据。

通过使用TOMCAT等工具对PDM系统开放接口进行二次开发，实现了数字模型标准化检测系统与PDM系统和VPM系统的集成。其中，为防止检测报告被篡改，报告格式被设置为PDF格式。

在与PDM系统集成的过程中，因为行业统一协同平台设置，以保证各个厂所之间的数据能够互相传递，研究所不能对PDM系统的底层代码进行任何修改，而软件之间的集成是需要双向开发的，这就导致了数字模型标准化检测系统与PDM系统的集成工作耽误了很长一段时间无法开展。最后，经过反复测试证明PDM系统对接口做的修改不会影响到厂所数据传递的兼容性之后，接口代码才得以部署实施。如何处理研究所越来越多的信息化软件之间的交互问题是一项值得研究的课题，虽然只有闭环的系统才是最稳定可靠的，但是闭环的代价就是拒绝系统自身的提高，多个系统的交互发展才能使每个系统发挥出最大的能力，才能够使整体效果达到最优。信息化工程是一项系统工程，应当通盘考虑各个分系统才能实现研究所信息化水平的跨越式发展。

3.3增加标准检测项错误等级的定义

增加标准检测项错误等级的定义是在系统测试过程中提出并实施的。因为系统的检测项多达70余项，检测项的重要程度存在差异，有些错误必须修改，有些错误则倾向于优化数据，允许不修改。因此，按照错误等级进行划分，可以方便设计员有侧重性地修改错误，避免所有不同重要度的错误提示一把抓，造成设计员无从下手。

根据定制的标准检测项重要程度，可以对标准检测器分为3个错误等级。严重且必须要更改的错误定义为1级错误，重要且必须要更改的错误定义为2级错误，建议更改但不是必须更改的错误定义为3级错误。错误等级的定义在服务器端进行，见图3。

4　系统的应用测试分析

4.1系统安装测试分析

在传动系统设计部门的测试中，因为系统安装位置的原因造成了极个别设计员制图软件无法打开使用，给设计工作带来了影响。经过标准化、信息化部门的协作，确认了问题发生的原因：该系统的安装位置不能随意改动。系统在设计之初就结合研究所制图软件的安装包设置了默认的安装位置以便与制图软件的交互，改变安装路径会造成制图软件的个别文件夹被覆盖，制图软件无法使用的结果。在后期编制的系统安装手册中，特意说明了安装路径的选择，避免了问题的再次发生。

图3　标准检测项错误等级定义界面

4.2CATIA集成测试分析

由于前期确定技术协议时研究所曾统一要求使用CATIA V5R20版本软件，开始签订的项目合同并未要求系统供应商做CATIA V5R18的数字模型标准化检测系统。但最后因为项目的需要CATIA V5R18得以继续使用，这就使研究所陷入被动，在签订补充协议的情况下软件供应商才答应开发支持CATIA V5R18的系统。研究所配套单位较多，造成了制图软件存在一定的复杂性，同一部门的不同型号之间都会使用完全不同的两种制图软件，虽然满足了配套厂所的要求，但对研究所内部信息的沟通和知识的传递造成了很大的壁垒。研究所作为各型号的总设计师单位，标准化部门应当统一制图软件，主导配套厂所在制图软件版本上进行探索，摸索出一条精简制图软件版本的方式，才能避免系统集成的问题再次发生。

4.3试点型号测试分析

系统的测试首先是在研究所信息化试点的型号上进行，从初始到最终版本的安装、连接服务器、配发许可证，从简单的零件图到复杂的组件图的测试，从二维图样到三维模型的测试，整个过程由简入繁逐步开展。通过试点型号的应用，验证了错误等级定义、与PDM集成后检测报告的管理、错误高亮提示、错误柱状图统计等新开发的功能，满足设计员使用需求。

4.4标准检测项测试分析

系统的标准检测项有70余项，对于刚使用系统的人来说，在检测后报出的错误也较多。而在系统推广应用的前期，我们并未意识到这个问题，造成了设计员试用系统后，面对大量的错误提示不知如何处理，而我们也不可能逐个错误一一解释，给系统的推广应用带来了很大的困难。我们意识到只有循序渐进地推广才能被设计人员所接受，只有系统用起来了，才能让设计员认可系统所发挥的作用。因此，改变了系统推广的策略，首先只配置了重要的检测项作为检测标准，使设计员能够接受一次检测出现若干个错误，并积极去修改。在使用一段时间后，可以将检测器的数量稍作增加，并及时讲解新增加检测器的检测内容。这样分阶段实施避免了一次性推广的不被接受，获得了良好的效果。

5　结束语

目前，数字模型标准化检测系统已经在多个传动型号和发动机型号上应用。设计员需要使用本系统在设计过程中对图样进行检查，并在提交审签流程前将系统的检测报告挂在图样的引用文件夹下作为标审的参考。标审人员在标审时只需要打开检测报告查看是否仍有一级、二级错误存在，即可确认图样通过了系统层面的标审，再根据自己的经验对图样稍作审查即可完成标审的工作，极大地减轻了标准化人员标审的压力，提高了标审效率，保证了产品的设计质量，取得了良好的效果。

［1］谢康. 信息化与工业化融合、技术效率与趋同［M］. 北京：电子工业出版社，2009（10）.

［2］金烈元. 标准的实施与监督［M］. 北京：航空工业出版社，2005，12.

［3］李晓沛. 尺寸极限与配合的设计和选用［M］. 北京：中国标准出版社，2002，12.

［4］张学文. CATIA机械零件参数化设计［M］. 北京：机械工业出版社，2013，5.

［5］周仙娥. 基于CAA的CATIA二次开发研究［J］. 科技信息，2008（36）.

（编辑：雨晴）

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