技术领域
[0001] 本
发明属于航空飞行试验数字化技术领域，具体涉及一种民机试飞中测试改装阶段多BOM构建及转换方法。
背景技术
[0002] 试飞测试改装是飞行试验过程中的重要一环，提高这一过程的数字化
水平能够显著提高飞行试验的
质量和效率。测试改装涵盖了产品设计、工艺设计、生产制造、实施试验等一系列环节，与飞机研制的设计
制造过程相似，但又有着飞行试验的独特性，包括产品设计以测试设备加改装为核心；工艺设计以装配工艺为主；以架机而不是以批次为单元，每架机状态均不同；周期要求更短等。
[0003] 在当前试验机测试改装设计条件下，产品设计、工艺设计、生产准备等工作分散进行，串行工作，在机上实施或地面试验发现问题时往往要重新设计，耗时较长。因此需要通过数字化手段，建设测试改装全生命周期管理(PLM)系统，提高工作质量和效率。在PLM系统的建设中，根据飞行试验测试改装的业务特点，在多BOM构建和转换过程中，当前存在的如下问题：
[0004] 1.测试改装设备兼具标准件和设计件的特性，每次设计时设备均从设备库中选用，同一规格的设备在不同时期可能关联不同的子件设备，如板卡不同时期关联不同的采集器，这种临时的设备间的耦合关系无法简单的通过BOM来表示。
[0005] 2.当前测试改装设计时会同时关联实物信息(如原理图带设备序列号)，即设计图同时包含了设计信息和实物信息，造成了信息混淆，设计更改时工作量大，需要进行设计和实物信息隔离，以提高设计和设备选用的灵活性。
[0006] 同时随着适航审查日趋严格和产品研发精细化对真实数据的客观需求，试飞测试改装的任务数量和复杂程度也随之大幅度增加，因此，如何准确定义测试改装多个环节的BOM结构及试飞要素、如何实现从设计BOM和工艺BOM到制造BOM、实施BOM的转换，以便利用数字化手段在有限的时间周期和人员成本投入内安全、高效的完成大量的试飞测试改装任务，成为目前亟需解决的问题。
发明内容
[0007] 本发明的目的：提出一种BOM结构及试飞要素定义方法，实现试飞测试改装阶段多个环节的BOM视图构建，通过定义相关映射关系实现从设计BOM和工艺BOM到制造BOM、实施BOM的转换。以满足测试改装全生命周期数字化管理，提高测试改装工作效率和质量、增强测试改装工作可靠性和维护性、提供展示性强的工作表达和输出能
力，并满足适航审定对测试改装工作的相关要求。
[0008] 本发明的技术方案：
[0009] 本发明涉及的英文缩写进行如下定义：
[0010] BOM为物料清单；
[0011] EBOM为设计物料清单；
[0012] MBOM为制造物料清单；
[0013] PLM为全生命周期管理；
[0014] CI为构型项；
[0016] 所述ATA100规范为美国航空运输协会同航空制造商共同规定的，用于统一民用航空器产品编号的规范。
[0017] 本发明
专利技术方案主要包括测试改装BOM结构构建方法和测试改装设计BOM到实物BOM转换内容两方面。
[0018] 第一步，如图1所示，测试改装BOM结构构建。试飞测试改装管理基于CI-DS模式设计，即对应一个飞机型号进行测试改装系统设计、工艺设计及实做，不同架机按照DS有效性区分过滤。按照ATA章/节/段搭建测试改装系统设计、工艺、实做BOM的顶级结构，进而展开具体的测试改装系统设计。按专业可划分为机械和电气两个部分。机械设计在三维设计
软件(如CATIA)上执行。电气设计又可分为
电路设计、二维
线束设计和三维线束设计，前两者在电气设计软件(如Capital)上执行，后者在三维设计软件(如CATIA)中执行。通过构建BOM结构将机械设计和三维线束设计结果保存在PLM系统中进行管理。
[0019] 测试改装设计主要包含以下页面：
[0020] 1)设计输入标签：管理输入的项目的总改装技术要求。
[0021] 2)改装设计标签：系统将各构型项子方案按照模板自动汇总生成总改装方案。
[0022] 3)制造符合性检查标签：管理适航管理部
门要求的机械和电气专业的各种制造符合性清单、构型清单、物料清单等。按模板生成或按需自定义生成。
[0023] 4)试验设计标签：管理地面试验记录、地面试验报告、空中试验记录、空中试验报告。
[0024] 包括文档和参数化数据，包含时间、地点、人员、试验结果等要素。
[0025] 创建以下数据表记录设计模块(DS)信息:
[0026] 1)生命周期状态，包括工作中、审核中、已发布、已弃用；
[0027] 2)类型属性，包括名称、编码、机型号、架机号、电气线束号、
风险等级、课题代号、推荐项、测试方案和改装技术要求ID；
[0028] 3)数据集类型，三维数模，轻量化数模；
[0029] 4)关系类型，上下文环境、关联工艺、关联工卡、关联协调、关联二维图纸、关联电气设计文件、关联改装技术要求、关联改装方案；
[0030] 5)权限，定义读、写、删、改权限；
[0031] 6)相关流程。
[0032] 第二步，如图2所示，测试改装设计BOM到实物BOM转换。
[0033] 对于同一个测试设备，测试设计和改装机械设计的关注点偏重不同，测试设计更偏重于设备的重量、尺寸、
电流功耗等属性，而改装机械设计更偏重于设备的三维数模及安装要求等特性，导致两者的零件号、属性等描述信息不同。测试设计的零件号编码与架机、安装
位置等设备的实例信息相关，相同型号的设备在不同使用情况下号码不同；改装机械设计的零件号编码与测试设备的型号(三维数模)相关，与架机、安装位置等设备实例信息无关，相同型号的设备在不同使用情况下号码相同。
[0034] 在测试设计时，通过“零件(设计状态)-零件(实物状态)”模式，从测试设备库中的设备型号对象派生出设备实例对象使用。
[0035] 在改装机械设计时，通过设备实例找到设备型号及其关联的设备数模对象，并直接在改装设计BOM中使用设备数模对象，在三维设计软件(CATIA)中设置设备数模的实例为设备实例的ID。设备数模对象与型号相关联，在测试设备库中统一维护管理。
[0036] 在改装机械实做时，通过设备数模的模型属性找到设备实例，通过设备实例找到关联的实物物理零件对象(设备实物预定义)，并直接在改装实做BOM中使用物理零件对象。物理零件对象从设备数模按维护结构生成并关联，在测试设备库中统一维护管理。
[0037] 设计BOM和实物的处理，基本处理过程如下：
[0038] 1.测试设备规格和实际选用设备隔离。使用“零件(设计状态)-零件(实物状态)”模式区分，零件(设计状态)以测试设备规格作为关键字ID，测试系统设计时从设备设备分类库中选择测试设备规格(设计状态)，系统自动转换零件(设计状态)为测试设备实例实物状态并关联该设计，通过测试设备实例(实物状态)关联不同设备子件(实物状态)，从而解决设备在不同时期关联不同子件设备的问题。
[0039] 2.测试设备实例(实物状态)零件号以测试系统设计现有的编码方式，零件(实物状态)同时关联零件(设计状态)的相关信息以方便查看相关设计图档。
[0040] 3.改装设计使用测试设备的设备数模，设备数模与设备型号关联。
[0041] 4.测试设备实物以改装数模生成并关联，设备实物通过测试设备库统一维护。测试设备实物的序列号及制造商ID记录在实物对象属性，实物对象ID为设备数模ID+实物序列号+制造商ID，对于同一规格型号的多个实物测试设备，则关联多个实物对象。
[0042] 5.实物相关的内容(如合格证、合同等)与该实物对象关联；设备型号相关的内容则与零件(设计状态)关联或以设计状态属性进行记录；实例相关的内容(如设备软件)与零件(实物状态)进行关联。
[0043] 测试设备使用：
[0044] 1.测试系统手动设计时：从库中的零件(设计状态)派生出零件(实物状态)实例时，将各设备实物以列表形式展现供用户选择(测试设备实物预定义)，确定后系统自动生成设备实例，并将其与
选定的设备实物关联，供后续改装使用。测试系统用工具软件设计时：通过系统集成自动从库中的零件(设计状态)派生出零件(实物状态)实例，由于目前工具软件设计时不执行实物预定义，因此需后续手动预定义实物，将实物与设备实例关联。
[0045] 2.改装实物通过设备库数据同步生成、更新时，系统自动生成所有设备的物理零件，共后续测试设计实物预定义时选用。
[0046] 3.测试实物发生更换时(同型号)，可以根据设备型号查找相关的设备实物，选取新的设备实物，同时记录更换记录
[0047] 4.设备型号发生更改时(不同规格型号)，先
修改测试系统设计BOM，进而为新规格型号设备的零件(实物状态)选择设备实物零件，在改装实做BOM上进行测试设备实物零件的更换。
[0048] 具体方案如下：一种民机试飞中测试改装阶段多BOM构建及转换方法，构建BOM视图，并以BOM结构的方式定义和管理测试改装阶段试飞要素；采用基于对象的思想定义试飞要素对象模型；通过定义相关映射关系实现从EBOM到MBOM的转换。
[0049] 优选地，所述构建BOM视图包括测试改装BOM构建步骤，具体过程为：采用单型号飞机单BOM的方式，同型号飞机不同架机的测试改装设计通过CI-DS模式控制架机有效性，有效性对象与BOM根
节点关联，测试改装BOM分为顶层结构和底层结构。
[0050] 优选地，所述顶层结构分为EBOM和MBOM，其中EBOM面向测试改装设计，按飞机部段及ATA100规范中规定的ATA章节段组织；同时顶层结构还包括总体节点，管理测试改装设计总体性的各类输入、过程、输出文件，改装方案、称重记录、试验记录、水平测量记录、说明文档；MBOM面向实物管理，按飞机区域部段组织，在MBOM顶层结构搭建完成后发送到系统服务管理器，统一生成改装实做BOM顶层结构。
[0051] 优选地，所述ATA100规范，其中ATA85章为专用试验系统，ATA87章为机载测试系统，其它章节
下管理飞机本体的三维数据模型。
[0052] 优选地，所述底层结构是以CI-DS模式构建，其中CI为构型项，DS为具体的改装设计模块。
[0053] 优选地，DS作为测试改装设计的基本单元，控制架机有效性，关联各类设计文件，按专业可分为机械设计DS与电气设计DS，均在三维设计软件集成环境下完成机械装配设计和电气三维线束设计。
[0054] 所述测试改装BOM转换包括：
[0055] a)测试设备规格和实际选用设备隔离；
[0056] b)测试设备实例实物状态的零件号以测试系统设计现有的编码方式，零件的实物状态同时关联零件的设计状态的相关信息以方便查看相关设计图样；
[0057] c)改装设计使用测试设备的设备数模，设备数模与设备型号关联；
[0058] d)测试设备实物以改装数模生成并关联，设备实物通过测试设备库统一维护，测试设备实物的序列号及制造商ID记录在实物对象属性，实物对象ID为设备数模ID+实物序列号+制造商ID，对于同一规格型号的多个实物测试设备，则关联多个实物对象；
[0059] e)实物相关的内容与该实物对象关联；设备型号相关的内容则与零件的设计状态关联或以设计状态属性进行记录；实例相关的内容与零件的实物状态进行关联。
[0060] 优选地，步骤a)的过程为使用“零件的设计状态-零件的实物状态”模式区分，零件的设计状态以测试设备规格作为关键字ID，测试系统设计时从设备设备分类库中选择测试设备规格的设计状态，系统自动转换零件的设计状态为测试设备实例实物状态并关联该设计，通过测试设备实例的实物状态关联不同设备子件的实物状态，从而解决设备在不同时期关联不同子件设备的问题。
[0061] 本发明的优点：
[0062] 本发明贴合民机试飞测试改装阶段实际业务情况，提出了一种易于计算机实现的BOM结构及试飞要素定义方法，实现试飞测试改装阶段多个环节的BOM视图构建，满足了民机试飞构型管理的要求。定义了一种从设计BOM和工艺BOM到制造BOM、实施BOM的转换方法。解决了测试设备从测试设计BOM到改装设计BOM、改装实物BOM的转换难题。本方法基于对象的理念，利于PLM系统的实现，以满足测试改装全生命周期数字化管理，提高测试改装工作效率和质量、增强测试改装工作可靠性和维护性，并满足适航审定对测试改装工作的相关要求。
附图说明
[0063] 图1为民机试飞测试改装BOM构建示意图。
[0064] 图2测试改装设计BOM到实物BOM转换示意图。
[0065] 图3某型民机试飞测试改装多BOM构建及转换示意图。
具体实施方式
[0066] 如图3所示，应用上述方法，实现某民机型号试飞测试改装阶段多BOM构建及转换。
[0067] 1、测试改装设计BOM
[0068] 采用单型号飞机单BOM的方式，同型号飞机不同架机的测试改装设计通过CI-DS模式控制架机有效性。有效性对象与BOM根节点关联。测试改装设计BOM分为顶层结构和底层结构。
[0069] a)顶层结构
[0070] 可分为EBOM和MBOM。EBOM主要面向测试改装设计，按飞机部段及ATA章节段组织，除了ATA85为专用试验系统和ATA87为机载测试系统外，其它章节下管理飞机本体的三维数据模型。同时顶层还包括总体节点，管理测试改装设计总体性的各类输入、过程、输出文件，改装方案、称重记录、试验记录、水平测量记录、说明文档等；MBOM主要面向实物管理，按飞机区域部段组织，在MBOM顶层结构搭建完成后发送到系统服务管理器，统一生成改装实做BOM顶层结构。
[0071] b)底层结构
[0072] 以CI-DS模式构建。CI为构型项，DS为具体的改装设计方案，作为测试改装设计的基本单元模块，控制架机有效性，关联各类设计文件。按专业可分为机械设计DS与电气设计DS，均在三维设计软件集成环境下完成机械装配设计和电气三维线束设计。
[0073] 2、测试改装上下文协同设计
[0074] 作为设计过程性对象，以单独的装配结构管理，独立于设计BOM，其主要描述的是测试改装设计方案DS与飞机本体及协调数模的装配关系。
[0075] 3、改装工艺设计
[0076] 建立改装工艺、改装工序、改装工步等数据模型及其对应的工作内容、工时、备注等属性，作为改装工艺结构的
基础对象，以模板自动、手动、集成导入三种方式构建改装工艺数据结构。工艺结构的顶层与测试改装设计类似，以区域部段及ATA章节组织，底层则以设计方案DS的改装工艺作为基本单元。并可在改装工艺的基础上自动生成三维
可视化工卡，嵌入设计方案中对象的数字样机。工艺规范与工艺模板关联。
[0077] 4、改装实做数据结构
[0078] 以系统的物理零件数据模型为基础对象，构建改装实做BOM数据结构。顶层结构从MBOM顶层结构生成，顶层结构仅作为实做BOM组织管理用，现实中无物理实物，故其实物对象均无实物序列号、制造商ID；底层结构则在首次装机实做时从MBOM(改装设计模块/DS层)生成并安装到顶层结构下，后续每次拆除/安装/维护实做时更新底层结构及对象。在实物对象上记录改装实做工卡、改装实做状态、历史拆装记录、使用记录、故障维修记录等信息。
