标准符合性检查工具软件初探

王嘉淼 李楠 陈政伯

（1北京无线电测量研究所，北京，100854；2北京空间飞行器总体设计部，北京，100094；3中国长峰机电技术研究设计院，北京，100854）

文 摘：为了解决传统的标准符合性检查依靠人工、缺少可靠辅助工具的现状，提高标准化检查工作的效率和准确性，我们研发了标准符合性检查工具软件。文章在对工具软件的需求分析的基础上，对工具软件的建设方案、需求实现方式等内容作了介绍，总结了基于信息技术在自动化、信息化标准符合性检查方面取得的成果和工作体会。

随着科学技术的进步，信息化技术手段已广泛应用在我们的科研生产、经营管理和生活当中。作为型号研制的重要输出，关键技术文件的设计图样已经从手工绘制逐步发展到了全三维设计。而在设计图样绘制中需要执行大量标准，有效进行三维图样、电子化技术文件的标准化检查，已经成为标准化专业的一项重要而繁重的工作。

目前，市场上设计图样绘制应用软件众多，各类应用服务软件层出不穷，而设计图样与各类标准的符合性检查这一工作仍然是由人工执行，标准符合性检查工具的应用研究尚处于起步阶段。我们依托PDM（产品数据管理）系统研发了标准符合性检查工具，并进行了实际应用。

1 业务现状

首先，复杂机电产品的设计图样具有种类多、数量大的特点。完成一套设计图样需要涉及大量不同专业的标准。例如，一个组合级产品设计图样，涉及机械制图、GB 4728、GB/T5094、GB/T1804、QJ1931等标准。面对众多标准，不仅设计师查询学习不便，设计图样与各类标准的符合性情况更是只能依靠数名专兼职标准化人员进行人工检查，工作量大、效率低，且无法完全保证检查结果的准确性。

其次，设计图样中包含大量的物料信息。目前很多设计制造单位建立了物资库，对物料信息进行统一管理，物料信息汇总后可形成用于投产的物料清单。设计图样中的物料信息可通过设计软件直接从物资库中调用导入。但部分设计图样受限于软件或者设计流程等因素，仍然需要人工填写物料信息，由于物料信息图样不符导致生产进度超期的情况仍时有发生。

第三，航天复杂产品的研发过程是一项高度复杂的系统工程，需要根据各系统、各学科之间相互联系、相互制约的关系，进行大量的方案对比，应用各种信息化资源进行多轮从简至繁的设计循环，最终完成设计分析过程。目前技术指标的分解传递是依托于技术文件，数据流不畅通，所有的指标数据都沉淀于word文档中，造成设计过程中存在大量人工重复性劳动，设计过程效率低。

2 需求分析

2.1 标准查阅便利性

对于航天行业的复杂机电产品，仅绘制电气图样时常用的通用标准就有19项，见表1。对于具体产品而言，设计师在绘制设计图样时还需执行各型号的专用标准。

表1中所列出的标准总页数达到2000余页，其中最长的一份标准达到898页。而可供设计师查阅的标准多为纸质版本或者不具备检索功能的电子版本，设计师查阅不便，不易掌握标准内容，影响工作效率。因此需要一种能快速定位到相关标准相关内容的功能，迅速解决设计师绘制设计图样时发现的问题。

2.2 产品基本信息准确性

PDM系统是产品数据管理的核心，在PDM系统中可对产品数据进行各种筛选、分析、汇总，并可生成各类报表。实现这些功能的一个重要前提是前端数据是否准确规范。因此型号研制过程中，需要确保PDM系统中各级产品的“名称”、“设计文件代号”、“产品代号”、“研制阶段”等基本信息准确规范。

表1 电气图样绘制常用标准

2.3 技术文件完整性检查

PDM系统能够对设计图样和文档进行全生命周期管理。技术文件完整性检查是型号技术文件全生命周期管理的重要措施，因此需要在确保PDM系统中各级产品基本信息准确的前提下，依托PDM系统对当前研制阶段各类设计图样和文档的完成情况进行汇总分析。

2.4 物料信息一致性

在使用PDM系统进行产品数据的管理时，PDM系统中设计BOM（物料清单）可以向下展开至元器件级别，并可转化为工艺BOM、制造BOM进行下图投产。但在生产环节经常发现设计图样和BOM中包含的物料信息不一致，从而影响生产进度。

例如，一个组合级产品，直属物料信息近百条，组合向下展开可形成插件、印制板组装件、部件、零件等多级产品，这些产品彼此层层嵌套，生成各级设计图样和BOM，各级物料信息可达近千条。这些物料中一部分用于机械加工生产，填写于装配图上；另一部分物料用于电气安装，填写于接线图上。仅靠人工比对这些设计图样与BOM中包含的物料信息，无法完全保证检查结果的准确性，并且效率低下。通过信息化手段来进行快速比对，可提升设计结果的准确性和工作效率。

2.5 技术指标结构化

目前型号研制中的技术指标在层层分解后，依托于各类技术文件在以任务书、方案报告、设计报告为代表的功能基线、分配基线和产品基线中进行传递。需要改变技术指标沉淀在word文档中的现状，实现技术指标的条目化、结构化。完成指标体系的梳理设计和结构化分解，做到当技术指标发生变更时，可实时向上下游传递，并可收集数据进行深入分析和再利用。

3 标准符合性检查工具建设方案

PDM系统作为型号研制的产品数据管理核心系统，已经与科研生产过程紧密地连接在一起。标准符合性检查工具的建设必须降低对PDM系统的影响，以防止建设过程中影响科研生产进度。考虑到标准符合性检查工具的兼容性、稳定性和易推广性，我们决定在架构上独立于PDM系统，以Excel为基础建设标准符合性检查工具，采用通过外部接口发送请求参数的方式调用PDM系统中的相关数据，如图1所示。不对PDM系统做任何功能改造，整个工具建设过程中都不影响PDM系统正常使用。本工具以Excel插件的形式进行安装部署，方便使用者进行安装、操作和升级维护。

图1 标准符合性检查工具接口示意图

4 需求实现方式

4.1 标准查阅便利性

通过对标准分析梳理，可将标准中涉及的具体规则内容进行分类提炼，形成结构化数据存至标准符合性检查工具。每条结构化数据都可设定关键属性作为检索依据，以实现面对具体问题快速定位到相关标准相关内容的需求。设计图样绘制时执行的标准可以分为通用标准和型号专用标准，相应地在标准符合性检查工具中分为通用绘图规则和型号要求两个模块，分别管理。

例如，当设计师需要查询接线图明细栏的绘制规则时，可在标准符合性检查工具的通用绘图规则模块下检索“接线图”—“明细栏”，即可查阅QJ1931.5A《电气简图绘制规则 第5部分：接线图》第3.3.8条“明细栏”中规定的具体内容以及正确图例；当设计师需要查询A型号的机柜铭牌要求，可在标准符合性检查工具的型号要求模块中检索“A型号”—“机柜铭牌”，即可查阅该型号具体铭牌要求和正确图例。此工具帮助设计师节省了寻找标准和逐页阅读的时间，可以大幅提高效率。

4.2 产品基本信息一致性

型号在研制过程中，会形成产品代号表或者产品配套表，这类表格中包含型号各级产品的“层级”、“名称”、“产品代号”、“技术文件代号”、“数量”、“研制阶段”等基本信息。这类表格在统一编制格式的前提下，可直接存至标准符合性检查工具，作为检验PDM系统中各级产品基本信息的依据。工具可从PDM系统提取指定产品所有基本信息，将“设计文件代号”作为唯一标识，与工具中存储的该产品所在型号产品代号表或者产品配套表进行比对，生成检查结果报表，用于指导设计师完善产品基本信息的一致性，为各类报表、数据统计分析提供准确的数据基础。

4.3 技术文件完整性检查

型号研制过程中，会明确不同层级产品需编制的设计图样和文档，形成该型号技术文件完整性要求。各型号的技术文件完整性要求在统一编制格式的前提下，可存至标准符合性检查工具，作为该型号技术文件完整性检查的依据。工具可从PDM系统提取指定产品基本信息以及关联的设计图样和文档，用该产品的“产品层级”和“研制阶段”这两个信息作为基准，将提取到的设计图样和文档与工具中存储的该产品所在型号技术文件完整性要求进行比对，并生成检查结果报表，用于加强型号全生命周期内技术文件的管控。

4.4 物料信息一致性

部分设计图样中包含的物料信息为非结构化数据，提取数据困难。例如word版本的元件表、明细栏。为了实现物料信息一致性比对，需要对设计图样中的物料信息进行结构化处理，例如明细栏可采用Excel编制，同时还需要对物料信息的填写规范进行统一。在确保前端数据准确规范并可收集提取的前提下，标准符合性检查工具可对PDM系统指定产品所关联设计图样中包含的物料信息进行分析，按照自制件、非自制件进行区分，分别以“设计文件代号”和“型号规格”作为各自唯一标识，与PDM系统BOM中该产品的物料信息进行比对，并生成检查结果报表，指导设计师完善物料信息的一致性，提高设计效率，加快生产进度。

4.5 技术指标结构化

在型号研制初期，将层层向下分解的技术指标细化为结构化数据，明确各级技术指标的父子级关系，形成该型号技术指标树并存至标准符合性检查工具，在工具中可针对每一条技术指标进行具体人员访问、修改权限授权，以便控制知悉范围。得到授权的人员可将指标树中任何一个技术指标连同下属各级技术指标导出，形成结构化文件，该结构化文件可在其他应用软件中用于文件编辑或者数据分析，从而提升各系统之间协同设计开发效率和设计质量。

5 实施效果与工作体会

通过在三个型号上试点应用标准符合性检查工具，验证了工具各项功能的正常运行，同时也对工具的实际应用有了进一步的体会。

5.1 标准查阅

利用该工具软件对QJ1931A—2005《电气简图绘制规则》和3个型号的标准化要求进行梳理分析后，提炼出了结构化规则近200条，实现了提升标准查阅便利性的需求。另外在应用中还发现，达到良好查阅效果的关键是控制提炼结构化规则的颗粒度，应尽量杜绝规则颗粒度过粗或者过细的情况发生。

5.2 产品基本信息比对

应用标准符合性检查工具进行产品基本信息一致性比对的效果较好，有效提升了设计师对于PDM系统中产品各类基本信息的重视程度，为后续数据提取分析奠定了良好的基础。

5.3 技术文件完整性检查

应用标准符合性检查工具进行技术文件完整性检查的效果欠佳。通过提取PDM系统中“产品层级”信息作为基准进行技术文件完整性检查。而实际科研生产中，执行的各类上级标准及各型号标准化要求在规定技术文件完整性时对于“产品层级”的划分不完全一致；同时与本单位PDM系统中划分的“产品层级”信息也不一致，这就导致应用工具进行技术文件完整性检查时生成结果误差较大。由此可见，制约技术文件完整性检查效果的关键是前端数据的一致性。所以应先期对各类标准中规定的技术文件完整性进行梳理，统一技术文件完整性要求中对于“产品层级”的划分，并使之与PDM系统协调一致。

5.4 物料信息比对

在应用标准符合性检查工具进行物料信息比对后，生成的报表中有大量提示设计师修改物料信息的检查结果。对这些检查结果进行分析后发现，由于PDM系统BOM中的物料信息来自物资库，设计图样中的物料信息部分为设计师手工填写，二者的数据填写规范不一致。例如，型号规格中同一符号因全角半角不同而无法匹配。这些数据导致检查结果报表中包含很多无效信息。因此，应先期统一物料信息的填写规范，确保前端数据的一致性，减少检查结果中的无效信息。

5.5 技术指标结构化

应用标准符合性检查工具成功将技术指标转化为结构化数据，接下来应进一步考虑如何应用结构化的技术指标，从而实现型号技术指标在三条基线中同源传递，提升协同研发的能力。

从实际应用效果可以看出，在确保前端数据高度一致的前提下，标准符合性检查工具可为使用者提供相关工作的信息和数据，并能通过动态维护进行更新保障信息有效性与正确性，从而提升产品设计水平，缩短产品研发周期，提高产品设计质量和工作效率，为协同设计开发奠定基础条件。