理论教育 国家战略框架:工业信息资源开发与利用

国家战略框架:工业信息资源开发与利用

时间:2023-11-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:国家零部件资源最主要的功能,体现在其对企业与行业资源的架构与接口功能上。图13-12显示了基于北约编目系统的英国零件数据库中“螺母”类零件的资源界面。其后,德国虽加入了北约编目系统,却是最早从这一体系向零部件信息资源深入开发的国家之一。⑧简化零部件族群等。图13-13德国国家零部件信息资源标准架构示意①DIN4000系列:支持零部件特征描述、排序与查询。

国家战略框架:工业信息资源开发与利用

图13-11的7层模型的1、2层之间存在着一个飞跃,它体现为国家资源与企业资源在统一性与多样性、基础性与延伸性、通用性与专用性、普遍性与特殊性等矛盾的综合解决上。国家零部件资源最主要的功能,体现在其对企业与行业资源的架构接口功能上。

图13-12 英国的北约零部件资源系统示例

1)英国零部件系统界面实例

仍以前述英国系统为例,在PLIB、STEP和PLCS体系中,PLCS的实施内容最广也最具难度,故英国政府制定了分步实施的目标。起步阶段:在图13-6的各项专业服务之间,建立政府与各企业与机构之间的信息交换管理体系。国防部提供统一的资源配置管理界面,再对企业的设计、制造、物流与服务中的诸多应用系统提供一体化数据导航与内容支持,实现政府与企业间的业务对接。

图13-12显示了基于北约编目系统的英国零件数据库中“螺母”类零件的资源界面。这是基于零件库网络的实用系统,零件描述遵从北约物品识别指南(NIIG)。政府、军方与企业均以其编码原则、分类体系、识别指南和描述架构等开发了不同内容与界面零部件数据库,供各类企业CAD系统使用。图13-12左侧为树形目录体系,根节点为编码“A021A”的螺母,其下为NATO系统中该产品的特征属性目录以及物品识别指南的必备内容。其下为该指南包含的各种螺母的规格型号目录。右侧为每种规格的具体数据内容,如核准名、短名、代码、图像、文档建立时间、版本号,特征与规格目录,对应定义,数据值,细部特征选择入口,等等。可见,国家级资源平台统一了零部件的基本技术特征表述、基本特征呈现、基本结构与基本性能描述等,主要对两类实体的应用起支撑作用:一类是大型骨干企业的零部件信息中心,如图13-1所示的波音公司的各类螺栓,就可与图13-12所示的英国零部件数据库系统互操作,图13-1上部所示各家公司的零部件资源也在此交换。二是政府、军方和国家机构的众多设计、采购与服务系统的应用信息,依据平台实现数据交换、协同设计与制造。

2)德国国家零部件标准体系

(1)德国零部件标准体系架构 德国素以优异的产品设计、精良的制造工艺和可靠的品质领先欧洲。该国的国家零部件信息资源开发方略概要如下:

①在计算机统一识别零部件信息的基础上实现产品、技术与业务文件的传输。

②建立共享零部件数据库,将零部件数据抽象为功能有序、层次分明的族群资源。

③建立描述零部件组装关系的零部件族群特征元素字典。

④建立零部件综合描述模型,涵盖如概念描述、逻辑描述、资源维护、描述方法、一致性测试、呈现与交换协议领域等。

通过这些系统性与规范性的零部件信息资源,实现对工业领域的如下支持:

①建立正确选择零部件属性的业务规则。

②建立描述零部件属性和其系列属性的数据资源。

③企业间通过STEP模型来交换零部件属性以及详细说明其属性的数据字典等。

(2)德国零部件标准体系的发展过程 德国从上世纪中叶就开始研究机械加工领域的数据编码研究,机械加工领域著名的奥匹斯编码体系就是其代表成果之一。其后,德国虽加入了北约编目系统,却是最早从这一体系向零部件信息资源深入开发的国家之一。德国人意识到,这一领域的信息标准化着力点,不能放在零部件身上,而应放在更细的一层,即其特性属性资源上。在国家层面,开发的重点就放在以特征属性描述为中心的零部件描述模型上。这些模型的建立涉及重点标准化对象为:

①零部件总体特性。

②零部件具体特征描述。

③零部件应用属性。

④零部件各类描述参数。

⑤零部件族群描述。(www.daowen.com)

⑥通用零部件族群目录。

⑦族群属性。

⑧简化零部件族群等。

每种要素又用标准字典数据来描述,字典数据应能通过通用字典Schema进行交换。零部件之间还有装配关系,这种关系常以树形结构展开,下层继承上级的分类结构。描述分两部分:层次类特性与非层次类属性。德国标准对零部件装配关系描述归纳出如下规则:

①确定零部件结构的展开范围。

②明确分类层级,从总成到子系统、再到下级类展开其特征属性描述。

③结构描述的细致程度要与应用需求一致。

④零部件简单复用原则(在功能满足的前提下,力求在任何层级上尽量重复使用相同的零部件)。

⑤最大适用性原则(即尽量使用通用件规则),又分为:(a)主导特征分类原则(在满足零部件主要特征前提下,选用通用件);(b)主导功能分类原则(多功能通用件可分在不同类目下,但其主导分类应依据其主功能)。

⑥特征选择:零部件特征作为最小信息单元供使用者检索;同时,当检索组件中的零部件时,应指出相应的层级作为识别定位

⑦属性的语义识别:当不同零部件语义相关时,要辨别它们是否为同一纲目、同类对象时,需按如下准则作属性判别:(a)互换性准则:在一些环境下零部件是可互换的,且交换后二者的特征属性均显同值;(b)工艺一致性准则:在零件组中,相关属性对于相关工艺流程、自动或非自动过程均起相同的作用。

⑧继承属性的适用性:当两个属性在两个零部件系列中具有相同语义时,就可将属性视为具有互相传承关系的特征要素。

(2)代表性的国家标准 德国以制造业发达著称,在零部件信息资源开发与利用领域积淀深厚,成果以德国标准DIN4000、4001与4002系列等为代表。图13-13代表了德国零件信息资源标准体系,由5大功能板块组成,具体说明如下。

图13-13 德国国家零部件信息资源标准架构示意

①DIN4000系列:支持零部件特征描述、排序与查询。已发布了数百件,对机械、电子、电器元件等特征属性制定了一系列描述模型,部分标准如表13-4所示。由于零部件数量巨大,DIN4000必须收集各种基础工业品的技术特征,逐一建立概念模型,转化成数据模型,再进行标准化处理,已开发了20多年,目前仍在不断研究与制定中。

表13-4 DIN4000零部件特征属性描述标准示例

②DIN4001系列:CAD图集特征描述。图形是设计语言,DIN4001系列是在DIN4000基础上将零件图形资源进行标准化处理,以实现CAD规范化作业。因其先进性和实用性,许多国家都将其引进,其后又上升为国际标准。

③ISO/IEC标准系列:属性资源库建立的信息模型。即ISO13584《工业自动化系统与集成零件库》系列,IEC61360《电气元器件的标准数据元素类型及相关分类模式》系列,ISO10303《工业自动化系统与集成——产品数据表达与交换》系列标准等。由于德国在这些领域的研究与实践均属先进,故这些标准也大量吸纳了DIN标准的内容。

④DIN4002系列:建立统一物性特征描述的规则手册。除DIN4000、4001系列建立零部件特征与图形信息资源规范外,还需建立模型规范。这是更高一层的抽象资源,因而更具概括性与规约性。它建立的描述规则将直接指导各种零部件信息的开发与使用,并为建立零部件层次结构字典提供可行的方案。DIN4002的7套标准提供了:(a)总体理念、方法和实施概要;(b)基本术语及定义;(c)结合内容和信息技术来描述对象特征并确定其属性结构;(d)规定属性、对象和分类相关的术语;(e)定量属性(名称、符号、意图等)的单位;(f)界定对象的特征类和属性分配手段;(g)对象别类和层次结构描述等。

⑤建立国家标准PLIB。当前,包括德国在内的各国政府、企业、信息机构等均投入大量人力财力建立适合全球产业一体化、贸易一体化的PLIB。图13-8到图13-11就展示在多语种环境下,整合多家跨国公司,支持多种行业的零部件设计、供应与管理系统,可共享或可互操作的PLIB,包含其物性分类数据、特征技术描述、专业主题字典、供应商目录库等在内的系统资源库,各类标准已融合到资源开发、描述与组织中,在各种典型工具技术下发挥各项功能,实现对工业领域的设计、生产、制造等基础环节的支持。

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