以數字線索理念為指導的系統生命周期管理技術研究

石振華 戴永長

一、系統生命周期管理是數字線索發展的必然

美軍將數字線索（Digibl Thrcad）和數字孿生（Digital TWin）視為“改變游戲規則”的顛覆性機遇，并從2014年起組織洛克希德·馬丁、波音、諾斯羅普·格魯門、通用電氣和普拉特.惠特尼等公司開展了一系列應用研究項目。數字線索的特點是“全部元素建模定義、全部數據采集分析和全部決策仿真評估”，能夠量化并減少系統生命周期中的各種不確定性，有效支撐裝備生命周期中關鍵決策點的決策，大幅降低復雜系統開發生命周期各階段迭代的時間和成本。美軍認為，系統工程將在基于模型的基礎上進一步經歷數字線索變革。

我國航空工業以全生命周期數字線索模型連續傳遞應用為理念的MBSE能力發展，使得產品生命周期管理（PLM）向系統生命周期管理（SysLM）發展成為必然，系統生命周期管理涵蓋產品所有的開發階段，通過各階段產品相關模型的一體化整合，實現端到端的業務驅動和追溯。落實系統生命周期管理必然為產品研制業務鏈相關方創造更好、更高效的合作條件。

二、系統生命周期管理研究與推進

基于航空工業研制模式持續創新要求，信息技術中心（金航數碼）以數字線索理念為中心、結合航空工業多年來MBSE實踐提出的管理能力需求，重點從兩個方向展開系統生命周期管理技術的研究：面向全生命周期基于XBOM的數據連續傳遞和關聯追溯，如圖1所示，以及基于MBD的設計、工藝、制造和檢測模型連續傳遞應用。研究過程秉承繼承和發展理念，立足于航空工業主機廠的典型信息化應用架構，并結合未來可能的發展方向和國家自主可控目標，進行了三個方面技術路徑的探索。

面向當前主機廠的典型應用框架，探索通過與商用軟件能力的結合實現數字線索的技術路線，通過能力聚合構建全生命周期XBOM的關聯和追溯，并結合工藝仿真軟件實現MBD模型的連續傳遞、三維工藝設計和制造現場可視化和基于模型的檢驗指令編制。

以起落架系統為樣例，基于標準建模語言和模型交互標準，完成了體系架構、系統需求、系統架構和產品實現的集成和驗證，并結合項目，實現設計工藝高度并行過程中基于MBD模型的設計、工藝和檢驗協同，以及三維工藝在生產現場的可視化應用。

以實現自主可控工業軟件能力為目標，確定了基于XBOM構建全生命周期數字線索主線、結合第三方工具軟件實現模型連續應用的主導技術路線，與工程實踐相結合逐步開展的自主全生命周期管理軟件的產品化。

此外，作為數字線索實現的基石，信息技術中心（金航數碼）還面向全生命周期、基于國際標準建模語言與模型交換標準進行系統工程集成框架研究，為跨項目群和平臺的復雜產品開發提供通用的方法、流程、工具與標準規范。

三、數字線索理念指導的系統生命周期管理推動協同研制模式變革

以數字線索理念為指導的系統生命周期管理技術既是先進管理理念的發展方向，也是系統工程方法在航空工業推廣應用的必然需求。

系統生命周期管理是人們對產業發展進行廣泛而深入思考的結果。思考不是針對產品或研發流程的局部，而是把產品看作系統之系統的組成要素、思考產品全生命周期循環的優化，是對系統工程思想的進一步推動。

航空工業在向正向設計模式轉變過程中，已實現MBSE正方法的單點驗證，正在實現與后續詳細設計、生產等業務的貫通，系統生命周期管理將為此提供支撐能力。

基于XBOM的全生命周期數據關聯追溯管理將透過數據表象驅動設計、制造、成品和試驗/試飛驗證等業務的整合，從而推動協同研制模式的持續發展。

四、推進建議

以數字線索理念為指導的系統生命周期管理技術研究應通過項目和產品研制支撐能力的轉化實現檢驗和持續優化迭代。

一是應緊密結合航空工業當前的直接業務需求，如對MBSE模型的管理需求，實現需求、功能和架構模型的連續與關聯追溯，以及設計制造高度并行過程中BOM的構建、轉變和關聯需求推進等相關能力的應用和探索。

二是要基于多年工程應用和未來持續發展的思考，航空工業各廠所共同為自主全生命周期管理軟件產品的發展出謀劃策，并通過持續的工程驗證幫助自主全生命周期管理軟件產品發展成熟。