一种基于模块的飞机构型验证和审核数据收集方法

摘要

一种基于模块的飞机构型验证和审核数据收集方法，它是建立起基于飞机产品全生命周期的审核参考数据和审核对象数据的关联，并保证审核参考数据具备可追溯性。它包括(1)提供基于模块的构型数据编码方法，为飞机构型验证和审核的数据提供一套面向全局的结构上统一的编码体系；(2)提供完整的审核参考数据收集方法，采用模板驱动数据属性项生成的方法为数据建立格式统一的类型信息，并由此作为数据收集时的标准检索字段；(3)提供完整的审核对象数据收集方法，其中，审核对象数据包括功能性审核对象数据和物理性审核对象数据，并将审核参考数据做必要性的结构化分解，作为审核对象数据的在设计制造中的依据，从而实现了审核数据的可追溯性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于模块的飞机构型验证和审核数据收集方法，它是一种在飞机设计和 制造过程中，对设计和制造构型数据进行验证和审核时所采用的数据收集方法，属于计算机 辅助设计制造技术领域。

背景技术

为了满足飞机复杂化、多元化和系列化的要求，保证在飞机数字化设计制造过程中产品 数据的一致性、完整性、正确性和可追溯性，要在飞机研发过程中采用飞机构型管理技术来 达到此目标。构型验证和审核是飞机构型管理技术的主要功能之一，是预防产品召回，停止 昂贵的相容性更改，挽回客户不满意印象的最后一道防线。

飞机通过在顶层进行模块化分解，可以在很大程度上缓解了飞机产品研发的复杂性，并 且模块也是实现可重用设计的基础。因此，将模块作为飞机构型验证和审核的单位，既可以 锁定验证和审核的对象，通过对各个模块的验证和审核来保证产品的质量；也可以与其它管 理工作建立统一的单元，方便建立产品研发的整体管理手段。

作为复杂的机械产品，飞机的设计和制造周期长，通常采用建立构型基线的方式设立时 间节点，构型基线是已批准的产品属性，是在某一时间节点下产品的研发状态，在每个时间 节点的控制下，飞机的研发过程呈波浪式前进，并最终保证产品的质量和研发周期。在民机 生产中，构型基线分为需求基线、设计发放基线和产品基线。在产品生命周期中，构型基线 的组成及分布如图1所示。

飞机构型验证和审核实施于产品基线形成以前，通过验证和审核来保证需求基线上的客 户需求都得到了满足，也保证了设计发放基线上的构型数据在功能上和物理上与预期的设计 目标相一致。目前，飞机构型验证和审核功能在构型管理系统中尚未实现，在系统实现方法 上存在缺失。而构型验证和审核的系统实现关键技术之一是实现审核数据在系统中的抽取和 收集。审核的数据在系统中分为两类：一是审核对象；二是审核参考。审核对象主要关联在 设计发放基线中，包括在研发过程中产生的功能上的构型数据和物理上的构型数据；审核参 考主要包括关联在需求基线中的顶层审核依据，可以是产品研发开始时所创建的合同。该技 术的难点是建立起贯穿整个产品生命周期的审核参考和审核对象的抽取和收集，并保证审核 参考数据具备可追溯性。

飞机构型验证和审核对保证航空产品的质量有重大作用，因此在飞机构型管理系统中实 现构型验证和审核功能具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于模块的飞机构型验证和审核数据收集方法，它是建立起基 于飞机产品全生命周期的审核参考数据和审核对象数据的关联，并保证审核参考数据具备可 追溯性。为实现审核参考数据和审核对象数据在系统中的抽取和收集。

本发明的主要内容包括：

(1)提供基于模块的构型数据编码方法，为飞机构型验证和审核的数据提供一套面向全 局的结构上统一的编码体系；

(2)提供完整的审核参考数据收集方法，采用模板驱动数据属性项生成的方法为数据建 立格式统一的类型信息，并由此作为数据收集时的标准检索字段；

(3)提供完整的审核对象数据收集方法，其中，审核对象数据包括功能性审核对象数据 和物理性审核对象数据，并将审核参考数据做必要性的结构化分解，作为审核对象数据的在 设计制造中的依据，从而实现了审核数据的可追溯性。

通过实施以上三个发明内容，可以搭建出基于模块的飞机构型验证和审核的完整数据收 集系统。这三部分发明内容组成的数据收集流程如图2所示。

1.基于模块的构型数据编码方法

飞机是复杂机械产品，在研发的过程中，要通过模块分解将复杂的工作分解为工作包， 从而形成了飞机研发的各个模块。通过建立数据的模块化，可以建立起不同层次的管理对象。 因此，构型验证和审核可以将模块作为验证和审核的基本对象。为了便于数据收集，就要建 立起面向全局的结构上统一的编码体系，为数据配置唯一的标识。同一个模块所携带数据的 编码具有依附于该模块在分解结构中编码的一致性。飞机的模块化分解结构如图3所示。在 全局范围内，对数据采用结构上统一的编码体系，数据编码的结构采用三段码组合的方式形 成。该结构如图4所示。数据编码结构由类型码、模块分解码和流水码组成。其中，类型码 表示着系统中数据的类型，模块分解码标识数据在产品模块化分解结构中的信息，起到模块 定位的功能，流水码是数据标识唯一性的决定性因素，尤其是同类型、同模块的数据。该三 段码组合编码结构将同一模块的数据最大程度的实现了编码统一，即具备了相同的模块分解 码。这在数据收集的过程中，会带来很大的便捷。在构型验证和审核时，以模块级的数据作 为审核的对象，通过模块分解码可快速锁定该模块的数据。

基于模块的构型数据编码方法主要包括编码规则的定义、编码的生成以及编码的审核。 编码规则的定义是建立飞机在基于模块化分解后的各个部分与相应代码的映射，以及数据类 型与类型代码的对应关系；编码的生成则是在编码规则定义之后，通过向导式编码生成的方 式，生成数据的编码；编码的审核是在编码生成以后，工程人员将该编码提交给编码管理员， 通过编码管理员审核的编码才可正式生效。该方法的流程如图5所示，具体实施步骤是：

步骤1：对飞机产品做模块化分解；

步骤2：建立分解后各个部分与相应代码的映射，以及数据类型与类型代码的对应关系；

步骤3：编码人员通过向导式编码生成方式，生成构型数据的编码；

步骤4：将构型数据的编码提交审核；

步骤5：通过审核的编码生效，未通过审核的编码返回步骤3，编码人员重新编制编码 并提交审核，直到生成有效编码为止。

2.审核参考数据收集方法

审核时的参考数据是来自需求基线中的客户顶层要求以及分配到下一层的需求。审核参 考数据的创建同样基于飞机产品的模块化来实施。基于模块分解结构建立审核参考数据的结 构化载体，该载体具备结构化特性，当审核参考数据关联在此载体上时，审核参考数据也就 具备了结构化的特性。在创建审核参考数据载体时，将产品所有需求类型取并集以作为创建 该载体的模驱动板。在建立结构化载体中的每个节点时，在驱动模板中选择该节点下的模块 在设计制造中的相应需求类型，则可以驱动该模块的属性项生成类型值，从而可以明确该基 线包含哪些审核数据。如此，可以简洁的建立起审核参考数据的结构化载体，并且在数据审 核的过程中，审核的目标更为明确。在建立审核参考数据的结构化载体后，就可以将审核参 考数据关联到该载体中。审核参考数据在采集时，同样采用上述需求驱动模板，为该条数据 创建类型属性值，在关联数据和审核数据时，以模块码和属性项中的类型值同时作为检索字 段，可以精确锁定目标数据。审核参考数据的采集是由相应数据收集工具完成的，该数据收 集工具包括例如Office办公软件的电子文档工具以及扫描仪等实现文档数字化的设备。审核 参考数据的收集方法如图6所示。

该方法的具体步骤如下：

步骤1：综合产品在研发中的全部需求，如飞机的定位、飞机安全性、飞机经济性指标、 飞机气动布局设计和飞机结构总体布局，以构建需求驱动模板；

步骤2：根据图3所示的模块分解结构，建立结构化的审核参考数据的载体，在建立每 个节点时，通过需求驱动模板驱动数据属性项中需求类型值的产生；

步骤3：通过扫描仪、电子文档工具等创建需求文档，并采用步骤2中的需求驱动模板 驱动需求文件属性项中所属类型值的产生；

步骤4：以模块码和属性项中需求类型值为检索条件，检索数据并实现关联。

3.审核对象数据收集方法

审核对象数据是在需求基线的基础上，对产品展开详细设计和试制而产生的数据。这部 分数据关联在产品的设计发放基线上。审核对象数据收集器的结构化容器同样基于产品的模 块化进行搭建。随着设计的推进，逐步建立起模块的子节点体系，实现模块的详细设计，达 到该模块预期的设计功能。审核对象数据包括两种：一是功能性审核对象；另外一种是物理 性审核对象。功能性审核对象数据是为实现模块的功能而产生的设计性数据；物理性审核对 象数据是为是实现模块的设计而产生的制造检测数据。因此，审核对象数据的收集要具备两 个数据接口。

在对模块进行详细设计时，对其审核参考数据进行分解，将分解的结果作为审核对象载 体的附加数据，使得整个模块在设计和制造过程中，每个零部件都有依附的设计依据。审核 参考数据在分解时，对新得到的分解子数据进行编码，通过编码所包含的父子关系，实现审 核参考数据的可追溯性。

功能性审核对象和物理性审核对象在收集时采用基于模块的构型数据编码方法对其进编 码，并将其关联在审核对象数据的结构化载体里。审核对象数据收集的方法如图7所示。

该方法的步骤如下：

步骤1：根据产品的模块化分解以及每个模块的详细设计，建立结构化的载体；

步骤2：为每个模块建立设计制造的原始依据文件，即将审核参考数据相应的关联在模 块的载体上；

步骤3：根据模块详细设计所做的分解，将审核参考数据做必要性的分解，并关联在相 应子分解对象的载体上；

步骤4：进入产品的详细设计阶段，通过数字化设计软件以及电子文档工具创建功能性 审核对象数据，并关联到相应节点上；

步骤5：进入产品试制阶段，通过测量工具以及电子文档工具创建实物的物理性审核对 象数据，并关联到相应节点上。

步骤6：完成审核对象数据的收集。

本发明的优点在于：

(1)审核参考数据创建时采用需求模板驱动生成相应属性项的技术，为数据的检索提供 了标准的检索字段，同时为审核提供了明确的目标；

(2)建立面向全局的、编码结构统一的编码体系，使得数据在标识上依附于模块，便于 数据的检索；

(3)在审核对象数据收集的结构化容器中，建立带有父子关系的详细设计依据文件，便 于验证的实施，并使得审核具备双向可追溯性。

附图说明

图1是飞机产品生命周期中基线的组成及分布示意图；

图2是数据收集方法实施流程示意图；

图3是飞机模块化分解结构示意图；

图4是编码结构示意图；

图5是编码流程示意图；

图6是审核参考数据收集方法示意图；

图7是审核对象数据收集方法示意图；

图8是飞机模块分解及模块对应码示意图；

图9是需求驱动模板示意图；

图10是结构化载体示意图；

图11是审核参考数据收集示意图；

图12是机翼详细设计产生的结构化载体示意图；

图13是机翼子模块的需求数据建立示意图；

图14是审核对象数据的收集示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种在飞机产品研发过程中，对数据进行验证和审核时所采取的一种数据收集 方法。以某型号飞机的机翼作为模拟示例，该方法的实施具体方式如下：

该型号飞机的研发过程符合如图1所示的流程。在飞机研发的概念设计和联合定义阶段， 通过建立需求基线，使飞机研发的需求数据形成阶段性快照，并作为构型验证和审核的依据， 即审核参考数据。在飞机的研发进入详细设计、试制和试飞阶段时，通过建立设计发放基线 使设计和制造的数据形成阶段性快照，并作为构型验证和审核的对象，即审核对象数据。

本发明是一种基于模块的构型验证和审核的数据收集方法，该方法分为三个部分：一是 基于模块的构型数据编码方法；二是审核参考数据收集方法；三是审核对象数据收集方法。 基于模块的构型数据编码方法为审核参考数据和审核对象数据提供编码方案，对这两种类型 的数据进行标识，以便在进行构型验证和审核时定位；审核参考数据收集方法提供了审核的 依据，采用需求驱动模板驱动该数据属性项中需求类型属性值的生成，将数据进行分类管理， 同时提供了统一的检索关键字，便于分门别类地验证和审核以及实现对数据地精确定位；审 核对象数据收集方法提供了在飞机设计制造中对生成的产品详细描述信息的收集方法，该方 法中采用分解需求数据并使分解后的结果跟踪详细设计和制造的方法，建立起审核参考数据 的可追溯性。这三部分总共组成了基于模块的构型验证和审核数据收集方法，这三者的实施 流程如图2所示。基于模块的构型数据编码方法作用于审核参考数据和审核对象数据的收集 过程；审核参考数据和审核对象数据在收集后存储在硬件存储设备中。这三者的具体工作过 程如下：

1基于模块的构型数据编码

飞机是复杂的机械产品，通过模块化分解可降低其复杂性。图3所示为飞机模块化分解 结构示意图。分解的顶层是模块级，这些模块将作为构型验证和审核的对象。

根据飞机的模块化分解，建立各个模块与代码的映射，以便进行向导式编码，飞机模块 分解以及其对应的码值如图8所示，飞机模块划分以8层为例。构型数据编码的格式按照图 4所示的三段码结构。

通过图8，可知机翼的模块码为A1600000(不涉及的分层以0表示)。数据的类型码 是根据预定义的码值映射获取的。根据图5所示的编码流程图，编码的具体实施步骤如下：

(1)根据图3所示的一般分解模式，将飞机进行模块化分解；

(2)如图8所示，建立分解后的各个部分与代码的映射；同时建立数据类型与类型代 码的映射，表1是在该实施方案中数据类型与类型代码的映射关系。

表1

  数据类型   类型代码   部件   BJ   需求文档   DX   需求基线   XQ   三维模型   FD   测量数据   PD

(3)为数据编码时，按照向导的方式分别选择数据的类型和该数据所在的层次，根据 步骤(2)中建立的映射关系，可以生成该数据的编码。

(4)在步骤(3)中生成的编码，要提交审核，通过审核的编码正式生效，没有通过审 核的编码返回步骤(3)重新编制，直到通过审核为止。图10所示是以部件为载 体搭建的结构树，以起落架的部件为例，通过上述编码方法得到其有效的编码是 BJ_A110000-001。

2审核参考数据的收集

审核参考数据的收集方法如图6所示，具体的实施步骤如下：

(1)根据产品研发中的全部需求，如飞机的定位、飞机安全性、飞机经济性指标、飞 机气动布局设计和飞机结构总体布局，建立需求驱动模板，如图9所示；

(2)根据模块划分，建立飞机产品的结构化载体，每个节点用部件作为载体，该部件 在此表示虚拟的载体。该结构化载体如图10所示。为机翼创建需求文档：机翼 结构设计需求文档(DX_A1600000-001)和机翼气动布局需求文档 (DX_A1600000-002)，创建文档时，分别采用图9所示的需求驱动模板，在 该模板中选择飞机结构形式和飞机气动设计，则驱动文档的属性项对应地生成需 求类型值。

(3)创建机翼的需求基线(XQ_A1600000-001)，并采用步骤2中的模板，驱动基 线产生所包含需求类型的值。在为机翼的需求基线添加数据时，以机翼的模块码 和由模板驱动生成的统一类型值搜索需求数据，精确定位数据后，实现关联即可。 实施效果如图11所示。

3审核对象数据的收集

图7是审核对象数据收集方法示意图；随着详细设计的推进，对机翼所在的载体继续建 立子节点，不断的细化结构，从而实现机翼的最终的设计。机翼在详细设计中，形成的结构 化载体如图12所示。审核对象数据收集的步骤如下：

(1)对机翼展开详细设计时，根据机翼各个分解子模块的设计要求，对机翼的需求文 档做相应的分解。如图13所示，为活动面、阻流片、外侧翼盒和内侧襟翼创建 子需求文档，并通过需求模板驱动这些文档生成相应的需求类型。创建成功的子 需求文档关联在相应的部件上。

(2)由详细设计产生的功能性审核对象数据，以内侧襟翼为例，对该构型数据进行编 码后，关联在相应的部件上；当产品进入试制阶段，该模块相应的产生物理性审 核对象数据，对该构型数据进行编码后，关联在相应的部件上。如图14所示。

(3)通过子需求文档结构，承包商可从低级分解层次的模块构型验证开始，不断追溯 到较高层次的模块构型验证；在审核数据时，根据需求文档所作的分解，即可实 现审核参考数据的可追溯性。