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1、参l _ 遂沾匐矽化卫星数字化设计制造集成平台- c ； 杜赞曦，龚京忠，李国喜，吴宝中( 国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙4 1 7 3 )摘，要：从卫星设计制造的需求出发，提出卫星数字化设计制造集成平台的重要性。阐述了集成平台的体系结构以及实现的关键技术，举例说明了平台系统的应用。从而可构建实现基于网络的数字化设计制造集成平台。关键词：卫星；数字化；设计制造；集成平台： S a t e l l i t ed i g i t a ld e s i g na n dm a n u f a c t u r i n gi n t e g r a t e dp l a t f o r m
2、-DUY u n - x i ，G O N GJ i n g - z h o n g ，L IG u o x i ，W UB a o - z h o n g? A b s t r a c t ：R e s p o n dt os a t e l l i t ed e s i g na n dm a n u f a c t u r i n g ，p u tt h ei m p o r t a n c eo fS a t e l l i t ed i g i t a ld e s i g na n dm a n u f a c t u r i n gi n t e g r a t e dp l a
3、 t f o r mf o r w a r d e x l j o u n di n t e g r a t e dp l a t f o r m Ss y s t e ms t r u c t u r ea n dt h ek e yt e c h n o l o g yt oa c h i e v ei t i l l u s t r a t et h ea p p l i c a t i o no fp l a t f o r ms y s t e m t h e r e b yc o u l dc o n s t r u c ta n da c h i e v et h eS a t
4、e l l i t ed i g i t a ld e s i g na n dm a n u f a c t u r i n gi n t e g r a t e dp l a t f o r mw h i c hb a s e do nn e t w o r k 。K e yw o r d s ：s a t e l l i t e ；d i g i t a l ；d e s i g na n dm a n u f a c t u r i n g ；i n t e g r a t e dp l a t f o r mO 引言一一：t 经过几十年的不懈努力，我国的卫星产业在各个方面都取得了长足
5、的进展。制造业信息化的逐步实现，也为卫星产业“更快、更好、更省”的发展提供了必要手段。尽管如此，我们与发达国家相比还存在很大差距，在设计制造过程中还存在着标准不统一、产品全生命周期的信息通道尚未打通、信息孤立、数据无法交换i 无法完成大规模定制生产等状况。例如，我国卫星制造业的C A D 、C A P P ,C A M 、C A E 等数字化技术的应用已非常普及，但单项技术的应用普遍，集成应用却较少，这就大大削弱了数字化技术的功能。又如，我国卫星设计制造机构自成体系、相互隔离，这导致低水平重复的现象比较普遍，存在大量“信息孤岛”等。要解决这些问题，就需要建立一个可实现信息公用的平台，在此平台的
6、基础上将所有与卫星设计制造技术相关的工具、数据、应用、功能等集成起来，用户就可以在这个集成平台上实现资源的交互和共享，提高资源的重复利用率，从而提高卫星设计制造的效率。 1 卫星数字化设计制造集成平台的需求目前，在卫星的设计制造过程中，主要存在着以下问题：、( 1 ) 模型标准不统一。卫星设计过程即是建立卫星模型的过程，一个卫星生命周期的各个阶段的模型标准都不相同，就会使卫星的数据产生二义性，给数据的传输、共享和卫星的管理维护造成极大的困难。( 2 ) 信息的多样性和信息源的异构性。卫星研制过程的信息种类多、数量大、信息存放方式各异，信息来源于不同学科、不同产品、不同应用工具。( 3 ) 系统
7、运行硬件和操作系统的异构性。卫星研制过程中的不同阶段所涉及的设计制造应用工具有C A D C A M ( U G 、P r oE n g i n e e r 、A u t o C A D 等) ，C A E ( N a s t r a n ，P a t r a n 等) ，虚拟样机( ( A d a m s 等) ，卫星工程工具( S T K 等) ，电路设计与仿真软件、办公软件( M SO f f i c e E x c h a n g e 、L o t u s D o m i n o ) 、项目管收稿日期：2 0 0 6 0 3 - 0 2作者简介：杜赞曦( 1 9 8 2 ：) ，女，辽
8、宁铁岭人，国防科技大学硕士研究生，主要研究方向为计算机集成制造系统( C I M S ) ,【1 1 6 】第2 8 卷增刊2 0 0 6 0 7参l 违北匐矽似理软件( M SP r o j e c t ，P 3 ) 等。目前在卫星研制阶段所涉及的常用工具软件多达几十种，涉及的常用操作系统包括U n i x ；L i n u x 、W i n d o w s ；涉及的数据库包括O r a c l e 、S y b a s e 、M SS Q LS e r v e r 、I n f o r m i x等；应用服务器包括B E AW e b l o g i c 、I B MW E BS p h
9、e r e 等；涉及常用的开发语言有C C + + 、J a v a 、O b j e c tP a s c a l 等。( 4 ) 缺乏集成技术的应用。卫星的设计制造是一个相当庞大的工程，涉及到和产生的数据量也相当巨大，需要建立可靠的数据平台将它们集成起来统一管理；各种应用工具、软件在使用时也会产生相当一部分数据，有些是和应用工具密切相关的，。需要和应用工具集成起来一同使用。另外j 许多应用之间是相互协作、密切相关的，它们彼此提供服务和数据共享，也可以将它们集成起来作为一个整体来应用或实现。但目前集成技术尚未广泛应用。( 5 ) 数据交换标准不一致。各卫星研制组织机构在设计制造卫星时采用的数
10、据标准不尽相同。在进行经验交流和数据交换时就会产生数据混淆且错误数据不易纠正。因而，需要构建一个数字化设计制造的集成平台，实现资源的交互与共享。2 集成平台的体系结构根据卫星数字化设计制造平台的需求，建立卫数字化设计系统并行设计相似性j 殳计拨块化设计胁同设计斑襁设计反采设计Q F D C A D C A T C A E D F X消息驱动引擎( M D E )数字化制造系统威组制遗犬批制相但制造网铬化制造映建咏型制造赢攘制诡C A I D C A p P C A M F M S C N C高建加工 S C M E 耻流程定义 工作流驱动引擎 消息引擎 元数据管理卫星测试试验系统皇苎冀型苎斌骑
11、IO O A L芸主鲁姜骑IS E C T 0 。三仿氕茜骑lE斑报醯骑I卫星全生命周期管理系统茎茎蓁茎圣茎l鼍Id211Didtt：，p L M厘配置骨崖lp，p L M 摆管胄工具I生命周期管理I工艺；蓖棵管崔I图l 集成平台体系鲒构图第2 8 卷增刊2 0 0 6 0 7 【1 1 7 】刮违止甸矽似星数字化设计制造集成平台体系结构如图1 j 该平台采用开放式系统体系架构，包括多个分系统：( 1 ) 网络、计算机及P K I 主要包括操作系统、网络协议以及P K I 基础设施等。为集成平台的开发和应用提供最基本的软件、硬件和安全的支持。( 2 ) 数据库与存储系统是整个体系结构的基础层，
12、集中了整个研制系统的数据库系统和文件系统，为构件层的工作提供直接的数据支持。以分布式网络数据库对卫星设计制造过程中的各类特征模块所包含的数据和信息进行存储和管理。( 3 ) 适应性构件层构件层提供一些最基本的或独立的、可被应用系统调用的设计、制造、试验。测试，管理构件，包括应用软件、软件模块、制造单元等。利用适应性构件计算体系结构与不同的设计开发工具集成，为P D M 与C A D 、C A P P 、E R P 等系统在底层的快速集成提供了可能。提供了系统中与应用无关的软件系统的基础设施，保证系统具有最大的开放性、稳定性和安全性。( 4 ) 通用平台层该层形成了面向产品设计过程的数字化设计制
13、造平台的主体。它由设计、制造、测试、管理系统的一系列专用功能模快组成，提供一些最基本的或独立的、可被应用系统调用的设计、制造、试验测试构件，包括应用软件、软件模快、制造单元等，如C A D 、C A E 、C A P P 、C A M 、C A F D 、C N C 、F M S 、C A T 等功能子系统。通过调用、协调、控制和集成这些专用功能模快，就能实现相应的通用平台。通过工作流驱动引擎来实现研制工作流的自动流转。通用平台层开发基于组件技术的数据网关，提供开发A P I 或组件包，从而使系统可以与数据采集等其他系统集成。同时也包括了平台的二次开发工具和二次开发接口，为平台与其他系统和平台
14、的集成提供了工具。( 5 ) 用户个性化配置开发用户个性化定制功能，允许用户定义自己所需的工作环境和组件。根据用户的具体需求，将通用平台层的模快进行自定义封装，形成符合用户个性化特点的应用平台。( 6 ) 用户根据用户个性化应用平台进行卫星的【1 1 8 】第2 8 卷增刊2 0 0 6 0 7综合设计制造，同时，可将设计制造的信息反馈，实现人机交互工程管理和设计，提高应用平台的实用性。 3 平台实现的关键技术( 1 ) 统一数据模型表示方法卫星设计时建立的统一的模型采用一个统一的科学的国际标准来表示，即S T E P ( S t a n d a r do fE x c h a n g ef
15、o rP r o d u c td a t a ) 标准。系统支持元数据的定义与管理，目的是提供一种不依赖于任何平台的中性机制，能够描述产品整个生命周期中的无二义性的产品数据，从而成为产品数据在并行设计环境下共享的基础，可在各种应用之间进行交换。( 2 ) 标准化技术标准化是一个包括制定标准和贯彻实施标准并对标准的实施进行监督而获得最佳秩序和最佳社会效益的全部活动过程。平台的标准化是指对卫星设计制造工程的各个阶段所有产生和应用到的数据资料实行标准化，包括卫星设计和试制阶段的标准化、卫星生产制造阶段的标准化、卫星测试阶段的标准化、卫星管理的标准化。技术手法有：族树图、矩阵图分析法、单元模快化设计
16、法、组合设计和成组工艺。( 3 ) 集成技术就是把与卫星产品设计制造有关的信息嵌入到集成平台中，高效的实现数据、资源的共享和应用问的协同工作。主要有以下几种类型：工具集成主要是把设计制造过程中应用的工具所产生的数据及应用工具本身都作为对象加入平台的数据模型中，利用平台的管理功能来管理应用数据。以实现应用工具和数据的查阅、审计和调用。数据集成卫星数字化设计与制造中的数据集成是对卫星数据的统一管理和共享。通过把不同的应用工具纳入到集成软件框架( 或数据平台) 环境中并高度集成，来进行数据的统一管理。它对数据的管理通过元数据以及标准接口实现，这种集成方式的特点是以数据的集成为核心，由于底层数据模型是统一的，因此不同应用之间产生的数据模型刮选出訇秒似是统一的，因此不同应用之间产生的数据能够相互? ，交换。：7、应用集成在这一层次中，不同的应用成为集成的对象和主体。它们之问不仅可以数据共享，还可以协同工作，彼此提供信息服务。这和数据集成很相似，但它是一种更高层次的功能集成。系统采用基于消息的集成模式，隆低耦合度
