本刊記者 谷 雨
:作為中航工業(yè)系統(tǒng)工程信息化推進(jìn)卓越中心負(fù)責(zé)人,請(qǐng)您簡(jiǎn)要介紹一下系統(tǒng)工程及其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況。
郄永軍:在過去20多年里,線性的、獨(dú)立學(xué)科的開發(fā)環(huán)境已經(jīng)被并行工程、集成產(chǎn)品開發(fā)流程所取代,系統(tǒng)生命周期早期階段開發(fā)人員就要考慮所有系統(tǒng)元素已經(jīng)成為一種趨勢(shì),其動(dòng)機(jī)是在早期階段降低潛在的風(fēng)險(xiǎn)并控制成本。從全球范圍來看,大部分的企業(yè)包括政府已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了系統(tǒng)工程的重要性和價(jià)值,并從文化、教育和工程實(shí)踐方面展開了積極的探索與應(yīng)用。美國(guó)國(guó)防部持續(xù)關(guān)注系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)的使用,直接促成了EIA 632和IEEE 1220作為美國(guó)系統(tǒng)工程標(biāo)準(zhǔn)在1998年正式發(fā)布,在后期更新過程中又聯(lián)合為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 15288。國(guó)際系統(tǒng)工程協(xié)會(huì)(International Council of Systems Engineering,INCOSE)、美國(guó)國(guó)防工業(yè)協(xié)會(huì)(National Defense Industrial Association ,NDIA)和軟件工程學(xué)會(huì)(Software Engineering Institute,SEI)正聯(lián)合致力于將能力成熟度模型CMMI應(yīng)用于系統(tǒng)工程流程成熟度的度量。
基于模型的系統(tǒng)工程(Modelbased systems engineering ,MBSE)是用以支持系統(tǒng)需求、設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證和確認(rèn)活動(dòng)形式化的建模應(yīng)用。MBSE強(qiáng)調(diào)以模型為中心,可覆蓋機(jī)械、電子、電氣、軟件等不同學(xué)科,將取代在過去若干年系統(tǒng)工程師習(xí)慣的以文檔為中心的方法。隨著對(duì)象管理組織(Object Management Group,OMG)2006年發(fā)布系統(tǒng)建模語言(Systems Modeling Language,SysML)、ISO 10303-233 應(yīng) 用 協(xié)議——系統(tǒng)工程和設(shè)計(jì)(AP233),MBSE逐步從理論研究進(jìn)入工程應(yīng)用階段,SysML為復(fù)雜系統(tǒng)的描述、設(shè)計(jì)、分析和驗(yàn)證提供了圖形化的建模方法,并逐步被工具(IBM Rational Rhapsody)所支持。
在系統(tǒng)工程教育方面,美國(guó)有11個(gè)理學(xué)學(xué)士點(diǎn)、27個(gè)理學(xué)碩士點(diǎn)和10個(gè)博士學(xué)位點(diǎn),且系統(tǒng)工程碩士課程數(shù)量呈現(xiàn)上升的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)在系統(tǒng)工程教育方面與西方發(fā)達(dá)國(guó)家還存在一定差距。
中航工業(yè)從2013年開始正式推廣基于模型的系統(tǒng)工程信息化使能平臺(tái)建設(shè),在集團(tuán)公司副總經(jīng)理兼CIO張新國(guó)的領(lǐng)導(dǎo)下,制定了“十二五”期間基于模型的系統(tǒng)工程導(dǎo)航、試點(diǎn)與工程應(yīng)用3步驟的推廣策略,成立系統(tǒng)工程推進(jìn)組織機(jī)構(gòu),加入國(guó)際系統(tǒng)工程協(xié)會(huì),引進(jìn)國(guó)際系統(tǒng)工程協(xié)會(huì)知識(shí)體系和培訓(xùn)與認(rèn)證體系,中航工業(yè)航電、機(jī)電等板塊也依據(jù)集團(tuán)公司的推進(jìn)策略制定了本領(lǐng)域內(nèi)基于模型的系統(tǒng)工程推進(jìn)路線與策略。通過3年的推廣工作,沈陽(yáng)所、直升機(jī)所、一飛院、成都所、洪都、商發(fā)、動(dòng)控所、上電所、自控所、計(jì)算所、光電所、太航、凱天、寶成、南京機(jī)電、安慶等單位已經(jīng)在基于模型的系統(tǒng)工程信息化平臺(tái)建設(shè)方面取得了卓越成效,構(gòu)建了企業(yè)自身的系統(tǒng)工程流程和工具平臺(tái),初步形成了需求、功能和架構(gòu)模型庫(kù),通過國(guó)際系統(tǒng)工程師培訓(xùn)與認(rèn)證及系統(tǒng)工程信息化推進(jìn)卓越中心在各單位內(nèi)部開展的系統(tǒng)工程方法論、流程與工具平臺(tái)實(shí)操培訓(xùn),為各單位培養(yǎng)了一批系統(tǒng)工程師。中航工業(yè)在國(guó)內(nèi)系統(tǒng)工程領(lǐng)域推廣所取得的成績(jī),意味著中航工業(yè)在基于模型的系統(tǒng)工程信息化平臺(tái)建設(shè)方面走在了國(guó)內(nèi)前列,但同樣要清醒地認(rèn)識(shí)到與國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家航空航天和防務(wù)領(lǐng)域企業(yè)的差距。一方面我們要緊緊跟隨基于模型的系統(tǒng)工程信息化平臺(tái)建設(shè)步伐,在方法論、流程、工具全部國(guó)際化的前提下力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)彎道超車。過去10多年CAD領(lǐng)域的三維設(shè)計(jì)已經(jīng)讓我們深刻感受到了信息技術(shù)進(jìn)步對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來的巨大幫助,但要清醒地認(rèn)識(shí)到,在系統(tǒng)工程領(lǐng)域我們還有很多課要補(bǔ)。
: 2015年信息技術(shù)中心(金航數(shù)碼)將原有的系統(tǒng)工程應(yīng)用部、航空集成研發(fā)事業(yè)部以及工程信息化一、二、三部整合為系統(tǒng)工程應(yīng)用中心,請(qǐng)問這種整合是出于怎樣的考慮?
郄永軍:從系統(tǒng)生命周期來看,系統(tǒng)工程技術(shù)流程需覆蓋概念、開發(fā)、生產(chǎn)、使用、保障、退役全階段。從國(guó)際工業(yè)解決方案供應(yīng)商的角度來看,我們發(fā)現(xiàn)國(guó)際主流的工業(yè)解決方案供應(yīng)商都在講系統(tǒng)工程,其解決方案各有優(yōu)劣,且沒有哪一家能夠覆蓋完整的系統(tǒng)生命周期。從信息技術(shù)中心的使命和定位來看,需提供面向航空運(yùn)載器、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航空系統(tǒng)和航空武器系統(tǒng)工程完整解決方案,而之前系統(tǒng)工程應(yīng)用部,集成研發(fā)事業(yè)部,工程信息化一、二、三部的解決方案相對(duì)碎片化,難以覆蓋復(fù)雜系統(tǒng)生命周期?;谏鲜隹紤],金航數(shù)碼將工程信息化領(lǐng)域的5個(gè)部門合并成系統(tǒng)工程應(yīng)用中心,以復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)V模型為主線,在系統(tǒng)工程應(yīng)用中心下設(shè)需求工程部(需求管理、功能分析與架構(gòu)設(shè)計(jì))、集成研發(fā)部(基于特征的概念原型開發(fā)、基于組件的協(xié)同設(shè)計(jì))、仿真工程部(多物理場(chǎng)統(tǒng)一建模與聯(lián)合仿真、工程仿真、仿真過程與數(shù)據(jù)管理、嵌入式軟件開發(fā))、設(shè)計(jì)與制造一部(PTC解決方案)、設(shè)計(jì)與制造二部(達(dá)索解決方案)、設(shè)計(jì)與制造三部(西門子解決方案)六大業(yè)務(wù)部,用以開展復(fù)雜系統(tǒng)工程整體解決方案的策劃、規(guī)劃、咨詢、開發(fā)等工作,給航空運(yùn)載器、航空發(fā)動(dòng)機(jī)和航空系統(tǒng)領(lǐng)域提供數(shù)字空間下覆蓋復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)全流程解決方案,并持續(xù)開展系統(tǒng)工程、機(jī)械工程、電子工程、軟件工程、六性與適航等方面的流程、方法與工具平臺(tái)的研究。
集團(tuán)公司依托信息技術(shù)中心和行業(yè)專家資源成立了中航工業(yè)系統(tǒng)工程信息化推進(jìn)卓越中心、PLM技術(shù)中心(PTC、達(dá)索和西門子3個(gè)PLM分中心),開展工程領(lǐng)域先進(jìn)方法論、最佳實(shí)踐和先進(jìn)技術(shù)的預(yù)研、導(dǎo)入、研究、培訓(xùn)和工程試點(diǎn)、應(yīng)用與推廣。未來,我們將持續(xù)整合國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)資源,通過工業(yè)知識(shí)與IT工具的融合,形成最適合航空工業(yè)的系統(tǒng)工程整體解決方案,為中航工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。
:未來,系統(tǒng)工程應(yīng)用中心將如何推進(jìn)基于模型的系統(tǒng)工程在中航工業(yè)的應(yīng)用?面對(duì)智能制造的快速發(fā)展勢(shì)頭,將如何滿足行業(yè)用戶對(duì)工程領(lǐng)域信息化的種種需求?
郄永軍:“十三五”期間,基于模型的系統(tǒng)工程推廣將緊緊圍繞型號(hào)研制工作展開,我們將與型號(hào)管理部門和型號(hào)承研單位緊密合作,以提高型號(hào)創(chuàng)新研發(fā)能力和提升各單位系統(tǒng)工程成熟度為目標(biāo),從系統(tǒng)生命周期和上下游協(xié)同深化推進(jìn)基于模型的系統(tǒng)工程,逐步打通從系統(tǒng)之系統(tǒng)(System of Systems,SoS)運(yùn)行場(chǎng)景建模到系統(tǒng)需求、功能、邏輯到物理(產(chǎn)品)的模型協(xié)同鏈路,通過統(tǒng)一建模與聯(lián)合仿真、多學(xué)科專業(yè)仿真等各種仿真技術(shù)的應(yīng)用,構(gòu)建功能/性能樣機(jī),通過模型在環(huán)、軟件在環(huán)和硬件在環(huán)持續(xù)開展需求驗(yàn)證與確認(rèn),通過系統(tǒng)工程流程與機(jī)械、電子、軟件、六性等流程的協(xié)同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工程應(yīng)用持續(xù)深化,開展面向型號(hào)的系統(tǒng)工程應(yīng)用協(xié)同,打通從航空運(yùn)載器到航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航空系統(tǒng)的系統(tǒng)工程協(xié)同鏈路,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)需求、功能、架構(gòu)模型向子系統(tǒng)、組件的結(jié)構(gòu)化傳遞與追蹤;以系統(tǒng)工程流程、組織和技術(shù)應(yīng)用為切入點(diǎn),借鑒能力成熟度CMMI模型,提升各型號(hào)承研單位系統(tǒng)工程能力成熟度。
基于模型的系統(tǒng)工程是國(guó)際航空航天與防務(wù)領(lǐng)域先進(jìn)企業(yè)在系統(tǒng)工程應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向,其與賽博物理系統(tǒng)CPS、直接制造技術(shù)等共同支撐智能制造概念的落地。面對(duì)智能制造的快速發(fā)展需求,系統(tǒng)工程應(yīng)用中心將結(jié)合業(yè)務(wù)發(fā)展與戰(zhàn)略定位和使命,以“建造前運(yùn)行/體驗(yàn)”理念為引領(lǐng),以基于模型的系統(tǒng)工程方法論為指導(dǎo)和應(yīng)用牽引,促進(jìn)航空產(chǎn)品工程與制造流程的革新,實(shí)現(xiàn)基于模型的工程、制造及服務(wù)的系統(tǒng)生命周期貫通,支撐多學(xué)科/多專業(yè)團(tuán)隊(duì)跨企業(yè)的、產(chǎn)品全生命周期的協(xié)同作業(yè),滿足復(fù)雜的“系統(tǒng)之系統(tǒng)”需求,符合智能產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展、智能設(shè)計(jì)開展、智能裝備支撐、智能生產(chǎn)推進(jìn)、智能服務(wù)運(yùn)行及智能供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)的要求。重點(diǎn)推進(jìn)基于模型的系統(tǒng)工程、制造、仿真與試驗(yàn)工程和服務(wù),建設(shè)先進(jìn)的智能一體化工程環(huán)境與立體化協(xié)同環(huán)境,為智能化供應(yīng)鏈提供精確的和活化的數(shù)據(jù)支撐。