以數字線索理念為指導的系統生命周期管理解決方案

董磊

1 面臨的問題與挑戰

我國航空工業為了應對一所多廠的研制模式、滿足對產品數據管理的需要，依托PDM 建立了設計到制造的一體化協同研制平臺，通過跨域數據發放與接收實現了數據協同；通過異構系統集成基本打通了產品生命周期和生產生命周期的數據鏈路；通過工作流的應用基本實現了研制整體過程的協同。然而，我國航空制造業需要進一步提升型號產品力、縮短研發周期并進一步降低研制成本，這就要求企業不僅需要使用新的方法提高正向設計的能力，還需要在設計過程中預測制造和運營階段所發生的成本、質量以及使用的方法等。

從國內外航空企業近年信息化建設的經驗來看，專業建模與仿真工具能夠大幅提高研發質量、縮減周期并降低成本，但依然存在一系列問題，包括專業間無法有機開展聯合設計；上下游間無法直接使用相關成果，存在“Double Work”現象；后端數據無法有效被前端應用，設計人員需要進行跟產跟飛等活動才能掌握第一手數據進行設計優化等。國外航空航天防務公司如洛克希德·馬丁、波音、諾斯羅普·格魯門、通用電氣和普拉特·惠特尼等開展了一系列應用研究項目應對以上問題，提出“數字線索”概念，希望能夠通過全機工具鏈集成、全機數字樣機要素定義、全壽命周期數據采集和分析等技術應用，形成覆蓋型號論證、設計、制造、試驗和運營全階段的系統生命周期管理（SysLM），從而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。

2 解決之道

基于航空工業研制模式持續創新要求，結合企業數字轉型的具體舉措，信息技術中心（金航數碼）開展了對數字線索理念的研究并根據航空工業實際應用需求，形成了以數字線索理念為指導的系統生命周期管理解決方案。方案內容包括：基于XBOM 的全生命周期的數據管理平臺構建和面向不同研制階段的異構模型統一定義和解析技術研究。

2.1 基于XBOM 的全生命周期的數據管理平臺構建（圖1）

針對研制過程數據單向傳遞，設計人員無法精準了解下游研制狀態的問題，探究了產品全生命周期數據管理的新方式，增強了型號論證——概要設計——詳細設計——試制——試飛試驗——保障的全生命周期數據雙向追蹤回溯能力，結合行業實踐案例構建了XBOM 數據管理模型。

為了避免行業用戶的安全風險，信息技術中心（金航數碼）基于自主軟件搭建PLM 平臺。自主平臺能夠承載XBOM 思想支撐研制階段業務開展，基本實現配置管理、基線管理、BOM 構建、權限管理和動態表單等功能。

為了更好地適應部分企業的現狀，信息技術中心（金航數碼）完成了將其他平臺支撐的業務功能向自主平臺遷移的統一接口的抽象工作。此外，基于自主PLM 平臺融合關聯設計、三維工藝完成從設計到制造全過程的功能開發，形成可適配各廠所不同軟件版本、擁有不同業務功能、支撐不同型號研發的統一門戶系統。

2.2 面向不同研制階段的異構模型統一定義和解析技術研究

針對復雜系統在設計過程中使用多種異構模型，如Sysml 的需求模型、Modelica 的仿真模型等，信息技術中心（金航數碼）研究OSLC（Open Services for LifecycleCollaboration，面向生命周期協作的開放服務）接口技術，實現運行模型、需求模型、架構模型和數學模型的統一封裝和發布，實現異構模型的統一定義、管理和關聯關系的快速建立，為數字線索的建立奠定基礎。

3 新模式的優勢

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，也是我國航空工業在不斷提升設計制造水平應用上的必然需求。

數字線索最終會形成數據上的閉環，使得型號研制早期階段就可以利用歷史數據分析、人工智能等手段對后期階段進行分析及預測，跨越從設計到運行的鴻溝，盡早避免問題，節省成本。

通過基于 XBOM 的全生命周期數據關聯傳遞的追溯管理，可透過數據表象驅動設計、制造、成品、試驗和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。

通過對異構模型的統一定義和解析能夠細化研制過程全要素的有效利用，使后端業務能夠按照模型中的隱藏含義執行，從而進一步提高研制過程的緊密協同性，提升質量，縮短周期。

4 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，應通過向型號研制支撐能力的轉化實現檢驗和持續優化迭代。圖2為基于產品生命周期管理的協同研制門戶系統。

緊密結合航空工業當前的直接業務需求，實現XBOM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、轉變和關聯需求等，推進相關能力的應用。

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和應用迭代幫助自主全生命周期管理軟件產品發展成熟。