设计制造资源库标准化建库探讨

董洪飞 孙香云

（中航工业综合技术研究所，北京 100028）

飞机产品数字化设计、制造所需基础资源库（以下简称“设计制造资源库”）的建设和应用是我国飞机工业数字化技术深入应用和发挥潜在效能的基础，开展设计制造资源库标准化建库技术研究，构建飞机工业产品设计制造资源库，如标准件库、材料库、设计制造知识库、专业工程数据库等，以及数字化制造、产品支援服务的各种资源库，对于提高飞机产品设计、制造的总体效率，提高产品研制的标准化水平，缩短新机研制周期，提升飞机产品研制与生产能力具有重要意义。

1 航空企业设计制造资源库建设现状

我国飞机工业数字化应用技术已广泛应用于飞机产品设计、制造、试验等领域，我国航空企业在应用数字化设计制造技术的过程中，不同程度地建立了各种设计制造资源库，如物料库、产品库、工艺库、制造资源库，为计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助分析（CAE）、产品数据管理（PDM）、企业资源计划（ERP）、计算机辅助工艺设计（CAPP）、制造执行系统（MES）、质量管理信息系统（QIS）等产品研制信息系统的实施奠定了坚实的基础，但是由于大部分基础资源库的建设是依托于某个信息系统，且数据的标准化、规范化程度不高，对于基础数据资源在设计制造过程中的综合应用、对于多个信息系统的应用、集成，以及型号协同研制过程中设计制造资源的充分利用，仍然存在一定的问题。

2 设计制造资源库标准化建库目标

开展设计制造资源库标准化建库技术和方法研究，构建航空企业产品设计制造过程中及实施和集成相关信息系统所需的基础数据库，编制各种设计制造资源库的建库标准，规范各类设计制造资源的描述，提高设计制造资源库的标准化、规范化水平，通过相关基础数据和知识收集整理与规范入库和动态维护，为航空产品的设计制造提供标准规范的基础数据支撑，提高产品研制的标准化、规范化水平。

3 设计制造资源库标准化建库方案

根据单一数据源的设计和管理思想，基于“统筹规划、统一架构、健全标准、统一接口”的建设原则，借鉴航空企业基础资源库的建设经验，按照标准化建库方法，设计制造资源库的建设方案如图1所示：包括设计制造资源库体系架构的构建、建库规范和数据字典编制、所需标准体系构建及相关标准编制、设计制造资源库管理平台的研发和部署、设计制造资源库建设、通用接口开发和应用验证等工作。

图1 设计制造资源库标准化建库方案

3.1 设计制造资源库体系架构的构建

航空产品研制所必需的设计制造资源库包括信息代码库、标准规范文件数据库、标准件数据库、材料数据库、元器件数据库、产品数据库、供应商数据库、制造资源数据库、产品支援服务等基础数据库，基于单一数据源的设计和管理思想，梳理上述9类基础数据库之间的关联关系，构建设计制造资源库体系架构如图2所示。

图2 设计制造资源库体系架构

在9类基础数据库中，信息代码数据库和标准规范文件数据库是底层最基础的数据库，为标准件、材料、元器件、产品、供应商、制造资源、产品支持等基础数据库提供规范统一的代码数据和标准规范支撑，保证代码数据源头的唯一和基础数据的规范有效，通过通用数据接口，为CAD/CAE/ PDM/ERP/CAPP/MES/QIS等产品研制管理系统提供规范、统一、共享的基础数据。

3.2 设计制造资源库建库规范和数据字典编制

针对航空产品的研制管理模式和航空制造企业的信息特点，基于“健全标准、统一接口”的原则，开展设计制造资源库的建库规范研究，制定9类设计制造资源库的建库规范，编制数据库定义所需的数据字典，为数据库的创建提供标准支撑。

3.2.1 编制设计制造资源库建库规范

● 运用数据库标准化的基本原则和方法，着重对设计制造资源库的数据模型和建库方法进行分析,以保证设计制造资源库的建库按标准化方向实施。

● 分析国内外相关的数据库建模、建库标准/规范和资料，借鉴行业内外各类基础数据库的开发和应用经验，全面总结设计制造资源库建设和实施过程中的数据的分类、编码、分层和符号库系统方案，以及建库的技术方法和流程，为建库规范的制定奠定基础。

● 结合航空产品研制和管理特点及需求，编制设计制造资源库建库规范。

3.2.2 编制设计制造资源库建库数据字典

数据字典是成功高效开发数据库系统的一个重要方面，是实现数据库的安全性、完整性、一致性、可恢复性、有效性、可修改性以及可扩充性的重要手段之一，数字字典的编制是基础数据库设计和构建过程中的一个重要组成部分。

数据字典主要由数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理过程等5个部分组成。设计制造资源库数据字典编制采用标准化、规范化的工作方法和流程，保证数据项定义的规范性及引用机制。

● 数据项的选定与规范化描述

根据设计制造资源库涉及数据对象的不同类型，总结数据对象的属性，确定建库数据元素；根据数据元和数据字典编制相关标准规范，对数据项进行规范化定义与描述，每个数据项由数据项名、数据项含义说明、数据项别名、数据类型、长度、取值范围、取值含义、与其它数据项的逻辑关系等8部分组成，其中数据项别名可以省略。

● 数据结构的规范化描述

从数据结构命名、含义说明、数据结构组成3部分对设计制造资源库中的数据结构进行规范化描述。

● 数据流的规范化描述

数据流表示数据在系统内的来源和去向以及它的组成, 可从数据流命名、数据流说明、数据流来源、数据流去向、数据流组成、平均流量、高峰期流量等7部分对设计制造资源库及应用过程中的数据流进行规范化描述。

● 数据存储的规范化描述

从数据存储命名、数据存储说明、存储编号、流入的数据流、流出的数据流、数据存储组成、数据量、存取方式等8部分对设计制造资源库及应用过程中的数据存储进行规范化描述。

● 处理过程的规范化描述

在数据字典编制中, 需要对处理过程的功能进行说明，从处理过程命名、处理过程说明、输入、输出、处理功能等5部分对设计制造资源库及应用过程中的处理过程进行规范化描述。

3.3 设计制造资源库标准体系构建及相关标准编制

梳理9类设计制造资源库建设所需的标准体系框架及细目表，编制相关标准，为基础数据信息的收集、整理、规范、入库提供标准支撑。

构建设计制造资源库建设所需标准体系框架，指导设计制造资源库的建设和实施中的标准编制工作。

梳理已有标准，分析已有标准的适用性，根据设计制造资源库的实施进度和需求，编制急需标准，支撑设计制造资源库的建设和实施。

信息分类与编码标准是支撑设计制造资源库建设和实施的基础标准，应统筹规划，统一编制，为设计制造资源库的建设和实施提供规范的分类与统一的代码数据支撑。

3.4 设计制造资源库管理平台的研发和部署

基于数据库动态建立与维护的思想，研发9类设计制造资源库的管理与控制软件，实现对各数据库内容的增、删、改等具体操作，实现对各类信息对象的自定义描述，实现对数据的导入、导出和查询、调用等基本功能。

其中信息代码管理平台是贯彻和应用信息分类与编码标准体系及相关标准，借助信息技术，提供对设计制造所需基础信息代码进行网络化的登记、赋码、管理与统计分析等功能的高效IT管理平台，是保证代码申请的适时性、代码赋予的唯一性、代码发布的时效性的必不可少的软件工具，为其他基础数据库和产品研制管理系统提供规范统一的代码数据，其他基础数据库管理平台和产品研制管理系统可根据赋码需求调用代码管理平台的赋码模块进行适时编码。

标准规范数据文件管理平台为其他基础数据库和产品研制管理系统提供标准规范数据文件的查询和下载功能，其他基础数据库管理平台和产品研制管理系统可根据需求调用该平台的标准录入、上传模块上传标准信息，查询、下载模块查询、下载相关标准规范文件。

3.5 设计制造资源库建设

收集各类基础信息和知识，依据相关标准进行规范化整理和入库，为数字化设计制造过程中的工程应用提供基础数据，保证相关信息系统的实施和集成。设计制造资源库建设过程如下。

3.5.1 数据收集

依据相关标准，编制各类基础数据收集整理模版和填写规范，明确数据收集的范围及各类数据的填写要求，提高数据收集的效率和质量，保证数据规范性，减少重复工作量。

3.5.2 数据规范化入库

对各类收集到的数据进行规范化整理和有效性核实，包括编码的一致性管理、命名的规范化管理、参数信息及格式的有效性控制，保证入库信息的有效性、规范性和一致性。

3.5.3 补充和完善

设计制造资源库的建设是一项长期、持续的工作，应在产品研制过程中形成高效的数据积累和发展机制，把新增的有效信息资源及时地补充到设计制造资源库中，把更新的信息资源及时地保存到设计制造资源库中。

3.6 设计制造资源库通用接口开发

关于通用接口的开发和集成实现方法，目前有两种比较实用可行的方法，即“预留二次开发接口、通过自身的二次开发提供符合其他系统要求的数据信息”和“生成中间格式，如可扩展标记语言（XML）格式数据文件供其他系统调用”的两种集成方法，其中通过生成中间格式（XML）数据文件的集成方法是目前比较通用的数据集成方法。

基于“通用中间格式（XML）数据集成接口”方法，定义9类基础数据库的通用数据接口规范，开发基于XML技术的设计制造资源库应用集成接口，建立与CAD/CAE/PDM/ERP/CAPP/MES/QIS等系统集成的中间格式（XML格式）数据接口，解决基础数据资源在产品研制过程中的共享问题。

设计制造资源库通用集成接口的设计与开发过程如图3所示。

根据所编制的设计制造资源库建库规范和数据字典，定义通用集成接口规范。

根据所编制的通用集成接口定义规范，在设计制造资源库管理平台中开发通用的数据集成接口，根据该接口可根据给定的检索条件快速生成所需数据的固定格式的XML数据文件。

相关产品研制管理系统可与该接口集成，可通过开发集成接口来读取、解析、调用所需的基础数据信息，满足产品研制需求。

图3 设计制造资源库通用集成接口的设计与开发过程

3.7 设计制造资源库集成、应用验证

设计制造资源库实施过程中，应选取航空产品数字化设计、制造的典型过程和典型系统进行工程应用验证，根据实际应用中的问题及时协调，对数据库进行补充和完善使其达到工程化应用的水平。

4 结束语

设计制造资源库的建设和应用是企业信息化建设工作中的重要内容，在分析航空企业设计制造资源库建设现状和需求的基础上，探讨设计制造资源库的标准化建库方案，可为企业基础数据库的建设、数据中心的建设、基础信息资源的规划和共享应用提供有益参考。