航空發動機工裝快速設計信息管理系統研究與開發

賈忠寧，周來水，衛 煒，胡家喜

JIA Zhong-ning, ZHOU Lai-shui, WEI Wei, HU Jia-xi

（南京航空航天大學 機電學院， 南京 210016）

航空發動機工裝快速設計信息管理系統研究與開發

Research & development on information management of tooling rapid design for aircraft engines

賈忠寧，周來水，衛 煒，胡家喜

JIA Zhong-ning, ZHOU Lai-shui, WEI Wei, HU Jia-xi

（南京航空航天大學 機電學院， 南京 210016）

飛機發動機制造過程中用到的工藝裝備品種數量多，這些工裝直接影響到發動機的制造質量、生產成本、生產周期和經濟效益。因此本文主要針對航空發動機制造企業在工裝設計過程中遇到的問題，根據已有的設計經驗、發動機工藝裝備設計手冊等，以Oracle數據庫作為后臺支撐數據庫，研究并開發了一個與UG NX無縫集成的工裝快速設計信息管理系統。

航空發動機；工裝設計；信息管理；快速設計

0 引言

在經濟全球化不斷加劇的今天，制造企業面臨越來越激烈的市場競爭，如何加強管理，提高效率，迅速研發出滿足市場需求的產品，是每個企業必須解決的實際問題。

在航空發動機研發過程中，特別是成批生產中，發動機零部件多、結構復雜、要求高、相互間又有協調關系，因此在航空發動機的制造過程中不得不采用大量的工藝裝備（以下簡稱工裝）。工裝用于對工件進行加工成形、裝配安裝、測量檢查，以及在工裝之間進行協調移形。工裝對保證發動機零件、部件的質量，提高勞動生產率和減輕工人勞動強度有著重大的影響。工裝的設計與制造需要占用很多的人力和很長的周期（一般約占發動機研發周期的三分之一），因此發動機的制造質量和周期很大程度上依賴于工裝的設計制造質量和周期，工裝的快速設計已經成為我國航空企業亟待解決的問題之一[1]。

然而按照航空發動機以往的準備過程，每當設計出一個新產品的圖紙，產品工藝制定和工裝設計是同時進行的。工裝設計人員設計新產品的工裝時，由于老產品相關的工裝信息資料沒有有效的進行整理與歸納，不便于檢索，也就不便于重用和借鑒，往往是對每一套新產品都設計一套相應的工裝，導致工裝設計人員的重復勞動，工裝設計周期的增長，工裝技術準備時間長，工裝利用率低，成本增加。因而開發一種適合航空發動機工裝設計時有效的信息管理系統勢在必行。

本文主要采用數字化的手段，將工裝設計過程中的各類信息，包括數量眾多的三維模型、與三維模型對應的二維工程圖和JT模型、以往的經驗知識信息、專家知識信息等進行有效的組織與管理，形成一個統一的整體，便于設計人員查看調閱，提高效率、縮短工裝的設計周期，研究并開發基于網絡的航空發動機工裝快速設計信息管理系統。

1 系統設計

航空發動機工裝快速設計信息管理系統是基于NX6.0，采用Microsoft Visual C++ 6.0開發的。

1.1 系統設計的基本原則

1）可靠性。數據庫中所有數據應及時更新以達到數據準確可靠的要求，同時數據庫應有較強的容錯能力和處理突發事件的能力，從而保證數據庫中的數據操作達到完整性要求。

2）實用性。系統應易于數據更新、便于數據管理、使用和升級，要有良好的用戶界面便于用戶操作使用。

3）安全性。由于數據要求保密性很高，所以系統在設計時要非常注意數據的安全性問題。

1.2 系統開發模式

C/S系統結構即客戶端/服務器結構，是由美國的Borland公司最早開發的。系統采用C/S結構主要考慮它有以下主要優點：

1）服務器處理任務相對較輕?？梢猿浞掷每蛻舳撕头掌鲀啥说挠布h境的優勢，把任務合理的分配到客戶端和服務器端，降低了系統的通訊成本；

2）數據集中管理分散使用，保證了數據的完整性和安全性；網絡中的各類計算機同時協調工作并分布處理，效率很高；

3）數據庫與客戶端程序無關，因為客戶是通過SQL語言訪問數據庫數據，在體系下，零件數據庫不是真正的公共倉庫，它可以受到獨立的專門管理[1]；

4）安全性問題。因為該系統是在局域網內使用，客戶端是被專人，特定位置使用的，系統安全性由C/S結構是可以得到足夠的保證的。

工裝設計部門的網絡常常需要傳遞大量的圖形、圖像文件等，它主要以局域網為基礎，拓撲結構一般為星型結構，網絡結構一般采用C/S模式的體系結構，使得用戶可以共享數據資源。航空發動機工裝快速設計信息管理系統要適用于局域網中協同設計的需要，必須具有一個開放靈活的系統體系結構。C/S結構將數據庫應用系統分為兩層結構，數據庫服務器承擔數據維護、數據調度、數據安全、數據檢索等任務，客戶端承擔數據處理任務。本系統由于一些設計參數、模型等具有很高的保密性要求，要求系統具有較高的安全性。鑒于以上考慮，本系統采用兩層C/S模式的體系結構[2]。

1.3 系統結構

系統邏輯上分為三層：數據層、邏輯層和應用層（或表示層），邏輯層和應用層組成客戶端，其體系結構框架如圖1所示。

該系統將模型庫所需的巨大物理空間集中存儲在服務器端，便于用戶按需查詢、訪問和調用模型，同時提供開發數據接口，允許用戶將自己的模板和組件模型及其相關的說明信息加入到數據倉庫中。模型庫提供可以驅動的實體模型，相關信息庫提供模板和組件的預覽圖片庫、其三維JT預覽模型及相關的說明信息（例如HTML、Word等信息），便于工裝設計人員更好的了解模板和組件模型。如果模型庫中沒有滿足現有產品的工裝結構，工裝設計人員可以加入相應的工裝結構及其相關信息，對存在錯誤的模型及信息工裝設計人員也可以進行修改，將這些修改好的模型等存入數據庫，使數據庫得到良好的擴展和利用。

圖1 系統框架結構原理圖

1）數據層：主要指飛機發動機工裝模型庫及其相關信息的服務器端，封裝了一些模型的主要參數、工程信息和模型庫。

2）邏輯層：封裝了該系統各功能模塊，包括模型及相關信息的管理模塊，檢索與調用模塊，用戶管理模塊及一些相關的輔助工具等。模型及相關信息檢索與調用模塊按照工裝設計的需求進行設計，可以進行模型的檢索與篩選，最后到調用所需模型的用戶界面；該模塊采用ADO訪問服務器的模型庫，獲得并顯示模型的相關數據和信息，通過檢索，獲得具有一定結構形式的工裝模板模型并顯示其相關的輔助信息，用戶確定某個模型后即可以復制克隆該模板，修改參數后與現有設計工裝進行裝配。模型信息管理模塊包括模型及其相關信息的添加、編輯、刪除和修改，該模塊也是通過ADO對服務器的模型信息庫進行讀寫的。

3）應用層：在CAD系統的交互界面中實現模型信息庫的各功能。

1.4 系統功能模塊

航空發動機工裝快速設計信息管理系統主要由后臺工裝設計信息庫和前臺信息瀏覽模塊、信息系統管理模塊、用戶管理模塊和打印輸出模塊組成，如圖2所示。該系統與三維CAD/CAM/CAE軟件NX6.0實現了無縫集成，能更好的滿足工裝設計人員在設計時對相關信息的管理、檢索與查看。

圖2 系統功能模塊圖

1.5 數據庫設計

為了達到數據共享的目的，本系統采用Oracle 10g這種網絡數據庫作為模型工程圖及其相關信息存儲數據的數據庫。采用Oracle數據庫主要是基于以下三個方面，

1）工裝設計的模型及其工程圖要求在選擇數據庫時要考慮數據庫的安全性、開發的靈活性及易用性；

2）數據庫安全是計算機安全的重要環節，數據庫系統安全保護措施是否有效已成為現代數據庫系統的主要性能指標之一，而Oracle 10g在安全性方面有獨到的優點[3]；

3）用Oracle 10g作為數據庫系統在支持應用方面有極大的靈活性，能夠為多種應用多用戶操作提供良好的數據集成平臺。

2 系統關鍵技術

2.1 后臺數據庫與客戶端的關聯

系統的數據庫訪問技術采用Microsoft數據庫應用程序開發的新型數據訪問接口——ADO（ActiveX Data Object）技術，具體實現為Automation，ADO技術是建立在OLE DB之上的更高層、更方便的數據庫訪問技術。系統采用通用的數據庫連接文件UDL(Universal Data Link)來創建ADO連接，可視化地定義要連接的數據源，實現數據訪問的方便明了[4]。本系統使用GZ.udl文件來創建ADO連接，具體方法如下：

這種方法的優點在于，無論數據源如何變化，無需更改程序，只要打開udl更改其中的數據源、用戶名和密碼，系統即可重新連接新的數據庫，用戶操作方便快捷。

2.2 系統安全

航空發動機快速設計信息管理系統的數據關系到國家航空事業的發展，是國家的機密數據，必須要有很強的保密性和安全性。整個系統的安全設計從兩個方面考慮，一是網絡安全，二是系統數據的安全。網絡安全采用IP地址訪問限制和集成Windows身份驗證兩套安全體系。登錄本系統需要通過三道驗證關卡：首先要求用戶計算機的IP地址必須要在系統指定的IP地址段內；然后還要通過Windows身份驗證；最后輸入系統的授權用戶密碼才可以進入系統。三道防線能夠確保系統的訪問安全。在數據安全方面，通過建立完善的數據備份機制，實施每天數據自動備份、每周數據自動備份和全年數據備份，確保數據信息不被丟失。這樣保證了整個航空發動機快速設計信息管理系統的安全與穩健。

3 結束語

航空發動機快速設計信息管理系統由一臺服務器和若干普通電腦客戶端組成，采用Client/Server體系結構，通過企業局域網連接，開放性好，易于擴充和維護。

該系統以NX6.0為基礎并實現了無縫集成，功能完善，操作簡單，界面友好，信息形式多樣，并且包括了發動機工藝裝備設計的相關信息，用戶能快速的瀏覽查看信息。本系統已經成功應用于某航空發動機制造企業，給工藝裝備設計人員提供了很好的幫助，提高了設計效率，減輕了設計人員的勞動量。

[1] 劉洪.飛機工裝設計制造技術探討[J].航空制造技術,2006(12):69-71.

[2] 吳斌.基于Pro/E平臺的標準件庫系統研究及管理工具開發[D].武漢:華中科技大學,2004.

[3] James Perry,Gerald Post.Oracle基礎教程[M].北京:人們郵電出版社,2008.

[4] 張虹,周來水.飛機復合材料構件工裝設計知識庫研究與實現[J].中國制造業信息化,2007,36(15):16-19.

[5] 黃翔,李迎光.UG應用開發教程與實例精解[M].北京:清華大學出版社,2005:102.

TP391.72

A

1009-0134(2010)11(下)-0007-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.11(下).03

2010-09-13

賈忠寧（1983 -），男，河北衡水人，碩士研究生，研究方向為計算機輔助設計制造。