火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

陳京生，鄭曉亞，張鵬飛，季新霞，蘇永前

（1.中國(guó)兵器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 100089；2.海軍駐重慶軍代局，重慶 400042）

0 引言

數(shù)字化是目前國(guó)際制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，也是我國(guó)軍工制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，是我國(guó)軍工制造業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。大力推進(jìn)兵器工業(yè)數(shù)字化建設(shè)，是兵器工業(yè)突破自身發(fā)展瓶頸、實(shí)現(xiàn)核心關(guān)鍵技術(shù)快速發(fā)展的迫切需要和必然選擇［1］。兵器數(shù)字化工程是以武器裝備的研制、生產(chǎn)需求為牽引，以實(shí)現(xiàn)裝備體系策劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、仿真、試驗(yàn)、制造而涉及的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用為主要內(nèi)容，以系統(tǒng)全面地提升武器裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)能力、核心制造能力、試驗(yàn)驗(yàn)證能力、品質(zhì)保證能力、經(jīng)營(yíng)管理能力而開展的系統(tǒng)工程，是提高武器裝備研制生產(chǎn)能力和科研管理水平的根本保障，是促進(jìn)軍民融合高科技產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要途徑。標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)作為國(guó)防科學(xué)技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)平臺(tái)的重要組成部分，是促進(jìn)國(guó)防科技工業(yè)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)，是提高國(guó)防科技工業(yè)基礎(chǔ)能力的重要技術(shù)手段，是實(shí)現(xiàn)國(guó)防科技工業(yè)跨越式發(fā)展的重要技術(shù)保障。因此，標(biāo)準(zhǔn)作為兵器數(shù)字化工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)，兵器數(shù)字化工程建設(shè)中的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)同樣必須先行，以保障兵器數(shù)字化工程建設(shè)的順利進(jìn)行［2-5］?；鹋谧鳛楸鞴I(yè)的骨干行業(yè)之一，推行火炮的數(shù)字化工程具有十分重要的戰(zhàn)略意義。當(dāng)前，部分企業(yè)已形成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，初步建立了依托于CAX/PDM系統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)工作環(huán)境，在產(chǎn)品數(shù)字化定義、虛擬樣機(jī)、協(xié)同設(shè)計(jì)等方面積累了大量的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但由于缺乏系統(tǒng)組織與有效推進(jìn)，亦未系統(tǒng)建立符合自身特點(diǎn)的火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系，標(biāo)準(zhǔn)化工作已落后于裝備數(shù)字化研制。因此，隨著信息化的發(fā)展以及數(shù)字化設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造等在工程中的深入應(yīng)用，建立火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系，支持火炮裝備的數(shù)字化研制生產(chǎn)已變得越來越迫切。

1 火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的原則、要求及主要內(nèi)容

1.1“五統(tǒng)一”指導(dǎo)原則

火炮領(lǐng)域的數(shù)字化協(xié)同研制平臺(tái)的建設(shè)與數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系息息相關(guān)。要將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造，必須要標(biāo)準(zhǔn)先行。標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字化協(xié)同制造系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范與技術(shù)基礎(chǔ)，具有重要的行業(yè)導(dǎo)向意義。因此，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為眾多高科技產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)?；鹋谥圃祛I(lǐng)域協(xié)同研制平臺(tái)的最基本特征是多技術(shù)“系統(tǒng)集成”，而標(biāo)準(zhǔn)化是系統(tǒng)集成的重要技術(shù)基礎(chǔ)與保障基礎(chǔ)。針對(duì)火炮領(lǐng)域的協(xié)同研制系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)化工作應(yīng)包括統(tǒng)一術(shù)語(yǔ)定義、統(tǒng)一技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)通信方式、統(tǒng)一信息分類編碼、統(tǒng)一接口規(guī)范、統(tǒng)一支撐環(huán)境等，便于系統(tǒng)集成和資源共享，以便于各項(xiàng)相關(guān)工作高效、有序地進(jìn)行，加快協(xié)同研制系統(tǒng)的應(yīng)用速度。

1.2 總體要求

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)體系表編制原則和要求》，火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)應(yīng)滿足以下要求：

1）系統(tǒng)全面：準(zhǔn)確把握信息化標(biāo)準(zhǔn)體系的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，建立系統(tǒng)、全面的標(biāo)準(zhǔn)體系，包括現(xiàn)有的、正在制定的和需著手制定的標(biāo)準(zhǔn)；

2）重點(diǎn)突出：數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)緊密結(jié)合當(dāng)前的工程應(yīng)用，以信息化建設(shè)所關(guān)注的信息資源、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)作為著力點(diǎn)與突破口，達(dá)到以點(diǎn)帶面、點(diǎn)面結(jié)合、相互推進(jìn)的作用；

3）完整合理：應(yīng)覆蓋數(shù)字化設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、仿真、制造及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等技術(shù)領(lǐng)域，不包含欠要求和過要求，確保標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施能滿足設(shè)計(jì)要求；

4）協(xié)調(diào)性：標(biāo)準(zhǔn)體系中各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)互相協(xié)調(diào)、互為支持；

5）可操作性：所有規(guī)定的要求都應(yīng)基于數(shù)字化環(huán)境且滿足操作性要求；

6）前瞻性：基于工具軟件升級(jí)的原則，標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容應(yīng)具備前瞻性，滿足后期。

1.3 主要內(nèi)容

標(biāo)準(zhǔn)體系是由若干個(gè)相互依存、相互制約的標(biāo)準(zhǔn)組成的具有特定功能的有機(jī)整體。標(biāo)準(zhǔn)體系并不是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)單堆積，而是反映了標(biāo)準(zhǔn)之間的相關(guān)屬性與相互聯(lián)系［6］。標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容具有有序性、系統(tǒng)性和完整性的特點(diǎn)，在實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)要以標(biāo)準(zhǔn)體系為全局指導(dǎo)，避免單個(gè)、孤立地編制標(biāo)準(zhǔn)，使標(biāo)準(zhǔn)缺乏系統(tǒng)性［7］。

火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)應(yīng)依托“火炮數(shù)字化工程”建設(shè)的總體框架，充分考慮構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系的科學(xué)性、系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性與可操作性，盡可能遵循國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，結(jié)合火炮領(lǐng)域協(xié)同研制系統(tǒng)建設(shè)的特點(diǎn)，以“四位一體”（數(shù)字化管理、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化制造、數(shù)字化測(cè)試與試驗(yàn)）為基礎(chǔ)，以統(tǒng)一數(shù)字化產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)源為目標(biāo)，開展火炮產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)化工作，建立科學(xué)、先進(jìn)、系統(tǒng)的火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系，固化科研成果、規(guī)范研制行為、引領(lǐng)同類裝備設(shè)計(jì)。

在國(guó)家信息化體系、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，綜合火炮產(chǎn)品研制的技術(shù)需求和信息技術(shù)的特點(diǎn)，火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系的建立應(yīng)以基礎(chǔ)編碼、基本規(guī)范、基本流程、基本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為主線［8-12］，主要應(yīng)包括下述各種規(guī)范，諸如基礎(chǔ)規(guī)范、數(shù)字化技術(shù)規(guī)范、數(shù)字化管理規(guī)范、數(shù)字化設(shè)計(jì)規(guī)范、數(shù)字化制造規(guī)范、數(shù)字化測(cè)試與試驗(yàn)規(guī)范等。下頁(yè)圖1為火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系框架。

2 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用

2.1 編碼規(guī)范的應(yīng)用

在火炮領(lǐng)域的數(shù)字化工程建設(shè)工作中，各種應(yīng)用軟件系統(tǒng)的信息統(tǒng)一編碼是一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)工作，各種基本信息應(yīng)科學(xué)編碼，達(dá)到全局唯一，便于對(duì)數(shù)字化工程中的信息進(jìn)行管理、共享和交換。

針對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)制造一體化的要求，目前，重點(diǎn)需要解決產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Product Data Management，PDM）系統(tǒng)中所采用的編碼規(guī)范問題，主要涉及產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件的編碼、項(xiàng)目編碼和物資編碼。

由于同一份圖樣在產(chǎn)品每一個(gè)研制階段的圖和文件的編號(hào)絕大部分是一樣的，因此，PDM系統(tǒng)中為了區(qū)分在不同階段產(chǎn)品的圖樣和技術(shù)文件，分別采用了如圖2、圖3所示的編號(hào)基本形式。

項(xiàng)目編號(hào)在PDM系統(tǒng)中的基本形式如圖4所示，物資編碼規(guī)則形式如圖5所示。

2.2 數(shù)字化制造規(guī)范的應(yīng)用

基于模型定義（Model Based Definition，MBD）技術(shù)是波音公司在美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)頒布的數(shù)字產(chǎn)品定義規(guī)范（ASME Y14.41-2003）的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的數(shù)字化制造經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)充了飛機(jī)研制建模中所特有的應(yīng)用需求，研制出的一種全新的數(shù)字化定義技術(shù)［13］。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外MBD技術(shù)應(yīng)用發(fā)展情況的研究，分析航空航天制造業(yè)基于MBD全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的基本思路，結(jié)合火炮領(lǐng)域的技術(shù)特點(diǎn)，在火炮產(chǎn)品數(shù)字化研制過程中，引入MBD技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試與管理。以MBD技術(shù)規(guī)范化應(yīng)用為目的，提出MBD技術(shù)規(guī)范體系［4］。體系框架如圖6所示。

MBD技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的功能應(yīng)包括：將設(shè)計(jì)、制造、工藝等環(huán)節(jié)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所包含的工作方法、指令、要求等進(jìn)行統(tǒng)一管理，并在利用三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)、工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)開展工作時(shí)，自動(dòng)地將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所涉及的工作方法、指令、要求推送至各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，確保各業(yè)務(wù)系統(tǒng)具有符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的環(huán)境與工作流程，實(shí)現(xiàn)提取MBD數(shù)據(jù)集中注釋類信息，并對(duì)提取的信息進(jìn)行管理，確保MBD數(shù)據(jù)集中的注釋類信息在各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的一致性和有效性；按MBD相關(guān)規(guī)范定制規(guī)范化、快捷化應(yīng)用工具，主要應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工藝設(shè)計(jì)階段。如在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，提供產(chǎn)品制造信息的標(biāo)注、管理、查詢、導(dǎo)出等功能。

MBD技術(shù)規(guī)范，解決了火炮領(lǐng)域全三維數(shù)字化過程中無MBD數(shù)據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的問題。MBD技術(shù)規(guī)范體系適用于火炮領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)制造時(shí)MBD相關(guān)數(shù)據(jù)的規(guī)范性建立。

3 結(jié)論

火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系作為信息化的基礎(chǔ)保障，需要在標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)制定等方面開展大量的工作。本研究提出了火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的“五統(tǒng)一”指導(dǎo)原則，構(gòu)建了火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系，包括從基礎(chǔ)規(guī)范、設(shè)計(jì)規(guī)范、制造規(guī)范、管理規(guī)范等多個(gè)方面。并在編碼規(guī)范、數(shù)字制造規(guī)范方面的進(jìn)行了應(yīng)用案例分析。數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)系統(tǒng)性很強(qiáng)的工作，通過數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)的制定，將促進(jìn)軍工制造業(yè)數(shù)字化信息的生成、交換、集成和共享，逐步構(gòu)建系統(tǒng)完善、協(xié)調(diào)一致的火炮軍工制造業(yè)數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系，支撐軍工制造業(yè)數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展。未來將進(jìn)一步加強(qiáng)火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，根據(jù)新的技術(shù)規(guī)范，引入新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將火炮數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)推廣到其他軍工制造領(lǐng)域，推動(dòng)我國(guó)軍工制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)快速發(fā)展。