董磊

1 面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

我國(guó)航空工業(yè)為了應(yīng)對(duì)一所多廠的研制模式、滿足對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的需要，依托PDM 建立了設(shè)計(jì)到制造的一體化協(xié)同研制平臺(tái)，通過(guò)跨域數(shù)據(jù)發(fā)放與接收實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)協(xié)同；通過(guò)異構(gòu)系統(tǒng)集成基本打通了產(chǎn)品生命周期和生產(chǎn)生命周期的數(shù)據(jù)鏈路；通過(guò)工作流的應(yīng)用基本實(shí)現(xiàn)了研制整體過(guò)程的協(xié)同。然而，我國(guó)航空制造業(yè)需要進(jìn)一步提升型號(hào)產(chǎn)品力、縮短研發(fā)周期并進(jìn)一步降低研制成本，這就要求企業(yè)不僅需要使用新的方法提高正向設(shè)計(jì)的能力，還需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中預(yù)測(cè)制造和運(yùn)營(yíng)階段所發(fā)生的成本、質(zhì)量以及使用的方法等。

從國(guó)內(nèi)外航空企業(yè)近年信息化建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，專業(yè)建模與仿真工具能夠大幅提高研發(fā)質(zhì)量、縮減周期并降低成本，但依然存在一系列問(wèn)題，包括專業(yè)間無(wú)法有機(jī)開(kāi)展聯(lián)合設(shè)計(jì)；上下游間無(wú)法直接使用相關(guān)成果，存在“Double Work”現(xiàn)象；后端數(shù)據(jù)無(wú)法有效被前端應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行跟產(chǎn)跟飛等活動(dòng)才能掌握第一手?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化等。國(guó)外航空航天防務(wù)公司如洛克希德·馬丁、波音、諾斯羅普·格魯門(mén)、通用電氣和普拉特·惠特尼等開(kāi)展了一系列應(yīng)用研究項(xiàng)目應(yīng)對(duì)以上問(wèn)題，提出“數(shù)字線索”概念，希望能夠通過(guò)全機(jī)工具鏈集成、全機(jī)數(shù)字樣機(jī)要素定義、全壽命周期數(shù)據(jù)采集和分析等技術(shù)應(yīng)用，形成覆蓋型號(hào)論證、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)全階段的系統(tǒng)生命周期管理（SysLM），從而大幅降低復(fù)雜系統(tǒng)開(kāi)發(fā)生命周期各階段迭代的時(shí)間和成本。

2 解決之道

基于航空工業(yè)研制模式持續(xù)創(chuàng)新要求，結(jié)合企業(yè)數(shù)字轉(zhuǎn)型的具體舉措，信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼）開(kāi)展了對(duì)數(shù)字線索理念的研究并根據(jù)航空工業(yè)實(shí)際應(yīng)用需求，形成了以數(shù)字線索理念為指導(dǎo)的系統(tǒng)生命周期管理解決方案。方案內(nèi)容包括：基于XBOM 的全生命周期的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)構(gòu)建和面向不同研制階段的異構(gòu)模型統(tǒng)一定義和解析技術(shù)研究。

2.1 基于XBOM 的全生命周期的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)構(gòu)建（圖1）

針對(duì)研制過(guò)程數(shù)據(jù)單向傳遞，設(shè)計(jì)人員無(wú)法精準(zhǔn)了解下游研制狀態(tài)的問(wèn)題，探究了產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理的新方式，增強(qiáng)了型號(hào)論證——概要設(shè)計(jì)——詳細(xì)設(shè)計(jì)——試制——試飛試驗(yàn)——保障的全生命周期數(shù)據(jù)雙向追蹤回溯能力，結(jié)合行業(yè)實(shí)踐案例構(gòu)建了XBOM 數(shù)據(jù)管理模型。

為了避免行業(yè)用戶的安全風(fēng)險(xiǎn)，信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼）基于自主軟件搭建PLM 平臺(tái)。自主平臺(tái)能夠承載XBOM 思想支撐研制階段業(yè)務(wù)開(kāi)展，基本實(shí)現(xiàn)配置管理、基線管理、BOM 構(gòu)建、權(quán)限管理和動(dòng)態(tài)表單等功能。

為了更好地適應(yīng)部分企業(yè)的現(xiàn)狀，信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼）完成了將其他平臺(tái)支撐的業(yè)務(wù)功能向自主平臺(tái)遷移的統(tǒng)一接口的抽象工作。此外，基于自主PLM 平臺(tái)融合關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、三維工藝完成從設(shè)計(jì)到制造全過(guò)程的功能開(kāi)發(fā)，形成可適配各廠所不同軟件版本、擁有不同業(yè)務(wù)功能、支撐不同型號(hào)研發(fā)的統(tǒng)一門(mén)戶系統(tǒng)。

2.2 面向不同研制階段的異構(gòu)模型統(tǒng)一定義和解析技術(shù)研究

針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用多種異構(gòu)模型，如Sysml 的需求模型、Modelica 的仿真模型等，信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼）研究OSLC（Open Services for LifecycleCollaboration，面向生命周期協(xié)作的開(kāi)放服務(wù)）接口技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模型、需求模型、架構(gòu)模型和數(shù)學(xué)模型的統(tǒng)一封裝和發(fā)布，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)模型的統(tǒng)一定義、管理和關(guān)聯(lián)關(guān)系的快速建立，為數(shù)字線索的建立奠定基礎(chǔ)。

3 新模式的優(yōu)勢(shì)

以數(shù)字線索理念為指導(dǎo)的系統(tǒng)生命周期管理技術(shù)既是先進(jìn)管理理念的發(fā)展方向，也是我國(guó)航空工業(yè)在不斷提升設(shè)計(jì)制造水平應(yīng)用上的必然需求。

數(shù)字線索最終會(huì)形成數(shù)據(jù)上的閉環(huán)，使得型號(hào)研制早期階段就可以利用歷史數(shù)據(jù)分析、人工智能等手段對(duì)后期階段進(jìn)行分析及預(yù)測(cè)，跨越從設(shè)計(jì)到運(yùn)行的鴻溝，盡早避免問(wèn)題，節(jié)省成本。

通過(guò)基于 XBOM 的全生命周期數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)傳遞的追溯管理，可透過(guò)數(shù)據(jù)表象驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、制造、成品、試驗(yàn)和試飛驗(yàn)證等業(yè)務(wù)的整合，從而推動(dòng)協(xié)同研制模式的持續(xù)發(fā)展。

通過(guò)對(duì)異構(gòu)模型的統(tǒng)一定義和解析能夠細(xì)化研制過(guò)程全要素的有效利用，使后端業(yè)務(wù)能夠按照模型中的隱藏含義執(zhí)行，從而進(jìn)一步提高研制過(guò)程的緊密協(xié)同性，提升質(zhì)量，縮短周期。

4 推進(jìn)建議

以數(shù)字線索理念為指導(dǎo)的系統(tǒng)生命周期管理技術(shù)研究，應(yīng)通過(guò)向型號(hào)研制支撐能力的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)和持續(xù)優(yōu)化迭代。圖2為基于產(chǎn)品生命周期管理的協(xié)同研制門(mén)戶系統(tǒng)。

緊密結(jié)合航空工業(yè)當(dāng)前的直接業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)XBOM的連續(xù)與關(guān)聯(lián)追溯，以及設(shè)計(jì)制造高度并行過(guò)程中BOM 的構(gòu)建、轉(zhuǎn)變和關(guān)聯(lián)需求等，推進(jìn)相關(guān)能力的應(yīng)用。

基于多年工程應(yīng)用和未來(lái)持續(xù)發(fā)展的思考，航空工業(yè)各廠所共同為自主全生命周期管理軟件產(chǎn)品的發(fā)展出謀劃策，并通過(guò)持續(xù)的工程驗(yàn)證和應(yīng)用迭代幫助自主全生命周期管理軟件產(chǎn)品發(fā)展成熟。