火炮数字化标准体系建设

陈京生，郑晓亚，张鹏飞，季新霞，苏永前

（1.中国兵器工业标准化研究所，北京 100089；2.海军驻重庆军代局，重庆 400042）

0 引言

数字化是目前国际制造业发展的趋势，也是我国军工制造业的发展趋势，是我国军工制造业实现跨越式发展的关键技术。大力推进兵器工业数字化建设，是兵器工业突破自身发展瓶颈、实现核心关键技术快速发展的迫切需要和必然选择［1］。兵器数字化工程是以武器装备的研制、生产需求为牵引，以实现装备体系策划、产品设计、分析、仿真、试验、制造而涉及的计算机信息系统建设和应用为主要内容，以系统全面地提升武器装备的设计研发能力、核心制造能力、试验验证能力、品质保证能力、经营管理能力而开展的系统工程，是提高武器装备研制生产能力和科研管理水平的根本保障，是促进军民融合高科技产业快速发展的重要途径。标准化建设作为国防科学技术应用基础平台的重要组成部分，是促进国防科技工业发展的技术基础，是提高国防科技工业基础能力的重要技术手段，是实现国防科技工业跨越式发展的重要技术保障。因此，标准作为兵器数字化工程建设的重要基础，兵器数字化工程建设中的标准建设同样必须先行，以保障兵器数字化工程建设的顺利进行［2-5］。火炮作为兵器工业的骨干行业之一，推行火炮的数字化工程具有十分重要的战略意义。当前，部分企业已形成了计算机网络，初步建立了依托于CAX/PDM系统的数字化设计工作环境，在产品数字化定义、虚拟样机、协同设计等方面积累了大量的应用经验，但由于缺乏系统组织与有效推进，亦未系统建立符合自身特点的火炮数字化标准体系，标准化工作已落后于装备数字化研制。因此，随着信息化的发展以及数字化设计、试验、制造等在工程中的深入应用，建立火炮数字化标准体系，支持火炮装备的数字化研制生产已变得越来越迫切。

1 火炮数字化标准体系建设的原则、要求及主要内容

1.1“五统一”指导原则

火炮领域的数字化协同研制平台的建设与数字化标准体系息息相关。要将数字化技术应用到数字化设计与制造，必须要标准先行。标准是数字化协同制造系统的技术规范与技术基础，具有重要的行业导向意义。因此，技术标准已经成为众多高科技产业的竞争制高点。火炮制造领域协同研制平台的最基本特征是多技术“系统集成”，而标准化是系统集成的重要技术基础与保障基础。针对火炮领域的协同研制系统，标准化工作应包括统一术语定义、统一技术参数标准、统一数据通信方式、统一信息分类编码、统一接口规范、统一支撑环境等，便于系统集成和资源共享，以便于各项相关工作高效、有序地进行，加快协同研制系统的应用速度。

1.2 总体要求

根据《标准体系表编制原则和要求》，火炮数字化标准体系建设应满足以下要求：

1）系统全面：准确把握信息化标准体系的现状及发展趋势，建立系统、全面的标准体系，包括现有的、正在制定的和需着手制定的标准；

2）重点突出：数字化标准体系应紧密结合当前的工程应用，以信息化建设所关注的信息资源、网络基础设施等关键标准作为着力点与突破口，达到以点带面、点面结合、相互推进的作用；

3）完整合理：应覆盖数字化设计、试验、仿真、制造及产品数据管理等技术领域，不包含欠要求和过要求，确保标准实施能满足设计要求；

4）协调性：标准体系中各个标准应互相协调、互为支持；

5）可操作性：所有规定的要求都应基于数字化环境且满足操作性要求；

6）前瞻性：基于工具软件升级的原则，标准的基本内容应具备前瞻性，满足后期。

1.3 主要内容

标准体系是由若干个相互依存、相互制约的标准组成的具有特定功能的有机整体。标准体系并不是相关标准的简单堆积，而是反映了标准之间的相关属性与相互联系［6］。标准体系内容具有有序性、系统性和完整性的特点，在实施标准化的同时要以标准体系为全局指导，避免单个、孤立地编制标准，使标准缺乏系统性［7］。

火炮数字化标准体系建设应依托“火炮数字化工程”建设的总体框架，充分考虑构建标准体系的科学性、系统性、协调性与可操作性，尽可能遵循国家相关标准、国家军用标准、相关行业标准等，结合火炮领域协同研制系统建设的特点，以“四位一体”（数字化管理、数字化设计、数字化制造、数字化测试与试验）为基础，以统一数字化产品定义数据源为目标，开展火炮产品数字化设计、制造、试验测试的标准化工作，建立科学、先进、系统的火炮数字化标准体系，固化科研成果、规范研制行为、引领同类装备设计。

在国家信息化体系、规范和标准的指导下，综合火炮产品研制的技术需求和信息技术的特点，火炮数字化标准体系的建立应以基础编码、基本规范、基本流程、基本技术标准为主线［8-12］，主要应包括下述各种规范，诸如基础规范、数字化技术规范、数字化管理规范、数字化设计规范、数字化制造规范、数字化测试与试验规范等。下页图1为火炮数字化标准体系框架。

2 标准的应用

2.1 编码规范的应用

在火炮领域的数字化工程建设工作中，各种应用软件系统的信息统一编码是一项十分重要的基础工作，各种基本信息应科学编码，达到全局唯一，便于对数字化工程中的信息进行管理、共享和交换。

针对数字化设计制造一体化的要求，目前，重点需要解决产品数据管理（Product Data Management，PDM）系统中所采用的编码规范问题，主要涉及产品图样及技术文件的编码、项目编码和物资编码。

由于同一份图样在产品每一个研制阶段的图和文件的编号绝大部分是一样的，因此，PDM系统中为了区分在不同阶段产品的图样和技术文件，分别采用了如图2、图3所示的编号基本形式。

项目编号在PDM系统中的基本形式如图4所示，物资编码规则形式如图5所示。

2.2 数字化制造规范的应用

基于模型定义（Model Based Definition，MBD）技术是波音公司在美国机械工程师协会颁布的数字产品定义规范（ASME Y14.41-2003）的基础上，结合自己的数字化制造经验，扩充了飞机研制建模中所特有的应用需求，研制出的一种全新的数字化定义技术［13］。通过对国内外MBD技术应用发展情况的研究，分析航空航天制造业基于MBD全三维数字化设计制造的基本思路，结合火炮领域的技术特点，在火炮产品数字化研制过程中，引入MBD技术，全面实现产品的数字化设计、制造、测试与管理。以MBD技术规范化应用为目的，提出MBD技术规范体系［4］。体系框架如图6所示。

MBD技术应用系统的功能应包括：将设计、制造、工艺等环节相关标准规范所包含的工作方法、指令、要求等进行统一管理，并在利用三维设计系统、工艺设计系统、产品数据管理等业务系统开展工作时，自动地将相关标准规范所涉及的工作方法、指令、要求推送至各业务系统，确保各业务系统具有符合标准规范要求的环境与工作流程，实现提取MBD数据集中注释类信息，并对提取的信息进行管理，确保MBD数据集中的注释类信息在各业务系统中的一致性和有效性；按MBD相关规范定制规范化、快捷化应用工具，主要应用于产品设计及工艺设计阶段。如在产品设计阶段，提供产品制造信息的标注、管理、查询、导出等功能。

MBD技术规范，解决了火炮领域全三维数字化过程中无MBD数据相关规范标准的问题。MBD技术规范体系适用于火炮领域相关产品进行全三维数字化设计制造时MBD相关数据的规范性建立。

3 结论

火炮数字化标准体系作为信息化的基础保障，需要在标准体系建设、标准制定等方面开展大量的工作。本研究提出了火炮数字化标准体系建设的“五统一”指导原则，构建了火炮数字化标准体系，包括从基础规范、设计规范、制造规范、管理规范等多个方面。并在编码规范、数字制造规范方面的进行了应用案例分析。数字化标准是一项系统性很强的工作，通过数字化标准的制定，将促进军工制造业数字化信息的生成、交换、集成和共享，逐步构建系统完善、协调一致的火炮军工制造业数字化标准体系，支撑军工制造业数字化技术的发展。未来将进一步加强火炮数字化标准体系的建设，根据新的技术规范，引入新的技术标准，将火炮数字化标准体系建设的经验推广到其他军工制造领域，推动我国军工制造业的标准化建设快速发展。