产品研发设计服务数据质量验证系统的研究

王云锋，肖承翔，李 丹

（1.机械科学研究总院 中机生产力促进中心标准化研究所，北京 100044；2. 中国石油集团济柴动力总厂 动力装备研究院内燃机研究所，山东 济南 250306）

0 引言

产品研发设计服务数据是在产品数字化研制过程中，对产品进行数字化定义时所需的全部数据元素，数据元素包括几何元素、模型特征、模型特征组、MBD 标注、模型属性。产品研发设计服务数据是产品数字化设计过程中产品数字化设计、制造等产品全生命周期活动的依据，产品研发设计服务数据的质量是评价产品数据的关键属性，在产品数字化设计过程中对产品研发设计服务数据进行质量验证是保证产品设计数据质量的重要手段。

1 产品研发设计服务数据质量的重要性

在产品研发设计过程中，由于种种原因会出现数据质量上的缺陷，这些缺陷可能会引起后续应用的各种问题。比如曲面上某点处的曲率半径过小，将使后续的数控加工不能正常进行；模型中的微小元素在数据交换过程中容易丢失等。更为严重的是，数据质量的缺陷如果不能在设计阶段被及时地发现和改正，由此引起的产品质量问题可能在制造甚至产品使用阶段才能被发现，这会给企业带来产品研发设计周期延长以及直接的经济损失。不一致、不精确、不完备的产品研发设计服务数据将引发一系列的问题，设计数据的质量将影响产品研发上下游之间的交流，为数据的管理带来了麻烦。这些问题的出现使得如何保证产品研发设计服务数据质量显得非常重要。

2 产品研发设计服务数据质量检测项目的研究与确定

产品研发设计服务以及数据质量检测项目要依据现行国家、行业标准对设计规范化和数据质量规范要求进行提炼。这些要求有的是定量的，但更多的是定性的，因此需要将这些约束和规范准确、有效的提炼、总结，并转化为计算机可以识别的规则，确保这些规则切实满足相关标准要求，切合企业产品研发设计服务数据质量检测要求，才能产品研发设计服务质量验证系统的正确性和实用性。

2.1 检测项的提炼原则

产品研发设计服务以及数据质量检测项提炼需要遵循以下原则：

（1）尽量包含原人工检查的全部内容。如：工程图文字大小、文字样式、箭头形状、标题栏规范、投影角度等审查项严格符合原人工审查要求。

（2）符合设计规范和建模流程。如：抽壳检查，建模时设计流程是先倒角然后抽壳；倒圆倒角检查，设计流程是先倒圆后倒角。

（3）符合CAE/CAM 软件系统对模型的规范要求。如：倒圆、倒角不能有子特征检查，是因为在进入CAE 分析前细小的倒圆倒角特征要删除才能进行分析；特征不能重叠、特征覆盖、特征定位要完全等，在使用CAM软件生成NC 加工代码时，如果特征重叠会或覆盖会产生重复走刀现象。

（4）符合机械加工设备的加工规则。如：零厚度实体检查，在机械加工时没有厚度的面体是没有办法加工出来的。所以设计中的一些面体在最后一定要加厚。

2.2 检测项的研究

产品研发设计服务数据质量检测项的研究内容主要包括：设计规范化、几何数据质量两大类项目。

图1 产品研发设计服务数据质量检测项的研究内容

（1）设计规范化类检测项研究。包括基本规范要求、实体建模的规范化要求、装配建模的规范化要求、工程制图的规范化要求等部分。具体内容包括：基准检测项组、编码检测项组、画法检测项组、注法检测项组、特征检测项组、关联性检测项组、简化画法检测项组、数据集检测项组等。

（2）几何数据质量类审查项研究。包括曲线质量、曲面质量、拓扑关系、实体以及几何元素等方面内容。具体内容包括：曲线数据质量检测项组、曲面数据质量检测项组、拓扑关系质量检测项组、实体数据质量检测项组、图样元素质量检测项组。

2.3 检测项的确定

产品研发设计服务数据质量检测项通过研究国家、行业、地方、企业相关标准，并根据这些标准的内容和内在联系，确定检查项目、功能说明、检查规则等内容，检查规则可根据企业实际情况进行配置。每一个检测项包含检测项的标识、检测项的功能说明、检测项的输入检测项的检测方法和处理过程及算法、检测项的输出、检测项的判断准则等内容。

3 产品研发设计服务数据质量验证系统的实现

根据相关国家、行业、地方、企业标准和规范要求，借助信息技术的自动化手段，进行设计研发服务数据质量验证系统的开发，实现对产品研发设计服务数据的实时与事后的质量检查。

3.1 系统的体系架构

产品研发设计服务数据质量验证系统应满足良好的兼容性、可扩展性、安全性、可靠性和可用性的要求，应采用三层技术框架的组件化、分布式开发模式，数据存储由数据服务器提供支持。系统的体系结构如图2 所示。

图2 系统体系架构

3.2 系统的技术方案

产品研发设计服务数据质量验证系统的开发应采用组件化、分布式的开发方法。表现层放置用户可以直接访问和操作的系统界面，用户输入的数据或访问请求传递给，具有系统业务逻辑操作的业务层。业务层通由多个组件构成，接受表现层的信息，并调用相应组件进行功能实现。系统中封装的涉及数据存储或读取的操作放置大数据层，通过数据访问接口，提供对检测项目集和结果文件的存储和读取。系统技术架构如图3 所示。

3.3 系统的运行模式

图3 系统技术架构图

系统以检测项目集和检测项数据库为基础，用户可以根据不同产品设计要求进行检测项项和检测项判断值的配置，形成标准检测项目集。系统提供两种验证模式，一种是单文件验证模式，用户在设计平台中打开某产品设计文件，选择已配置的检测集后，对当前产品设计文件进行质量验证，检测结果可以即时显示，并能在产品设计文件中高亮显示，同时可以保存检册结果并进行查询、统计、报表等操作；另一种是批量验证模式，用户可以选择多个模型文件进行批量验证，检测结果也可以保存并查询、统计、报表。系统的运行模式如图4 所示。

4 产品研发设计服务数据质量验证系统的应用

图4 系统运行模式图

在产品数字化设计过程中，产品研发设计服务数据质量验证系统在产品研制的各阶段都可以得到应用。设计人员可以应用该工具对草图、三维模型、工程图等设计数据进行自检，根据系统的结果提示对产品设计数据进行修正；总体部门设计人员用该工具对装配模型的总体设计数据进行检测；标准化人员用该工具可对产品设计数据进行标准化检测，对应修正的错误通知相关设计人员。

5 结束语

通过产品研发设计服务数据质量验证系统的应用，可促进标准宣贯与实施的软件化、工具化和智能化，提升标准化工作的服务能力和服务水平，为企业产品设计人员提供了一个自动化的、高效的审查工具，能极大地减轻工作强度，提高产品研发的准确率和效率。