從航空發(fā)動機的產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃到產(chǎn)品制造是一個緊密聯(lián)系的業(yè)務(wù)過程，我國航空發(fā)動機行業(yè)的特點是設(shè)計和制造分別由不同的單位來完成，并且各自有一套不同的管理方式和系統(tǒng)環(huán)境，為了保障研制過程的順暢，實現(xiàn)對產(chǎn)品的全生命周期管理，建立產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計/制造協(xié)同平臺是完全必要和必需的。

數(shù)字化平臺建設(shè)背景

    航空發(fā)動機產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件數(shù)量龐大、加工精度高、設(shè)計制造周期長、涉及的工藝方法繁多、生產(chǎn)線長，而且零件設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化程度低、專用件達90%以上。所以航空發(fā)動機的設(shè)計制造是一項非常復(fù)雜的工程，涉及大量的人員、信息、技術(shù)、系統(tǒng)和資源，并需要在廠所分離的現(xiàn)狀下實現(xiàn)這些人員、技術(shù)和信息之間的交互和協(xié)作，以支持并行的、協(xié)同的發(fā)動機設(shè)計和制造業(yè)務(wù)過程。目前航空發(fā)動機在信息化建設(shè)方面的問題在于：

• 軟件環(huán)境不統(tǒng)一，多種平臺共存；
• 設(shè)計和制造分離，業(yè)務(wù)過程不連續(xù)；
• 數(shù)據(jù)量龐大，且格式各異；
• 標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度低。

    因此，構(gòu)建發(fā)動機行業(yè)統(tǒng)一的數(shù)字化協(xié)同研制平臺，運用數(shù)字技術(shù)改造傳統(tǒng)的生產(chǎn)研制模式，確定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)發(fā)動機研制技術(shù)、產(chǎn)品信息和公共資源等在統(tǒng)一協(xié)同環(huán)境下的無縫集成，統(tǒng)一協(xié)同平臺的應(yīng)用使得傳統(tǒng)發(fā)動機研制模式發(fā)生了根本性的變革。一方面使得分布于不同空間位置的多個發(fā)動機研制單位聯(lián)合起來實現(xiàn)信息資源共享和協(xié)同工作，共同完成整個發(fā)動機研制的過程；另一方面，統(tǒng)一協(xié)同平臺的構(gòu)建增強系統(tǒng)的靈活性，企業(yè)可以將自身的組織由過去的金字塔式多層階梯結(jié)構(gòu)向著網(wǎng)絡(luò)式扁平化結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展，研制方式也由以功能為中心的串行模式向以過程為中心的并行協(xié)同的研制模式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)企業(yè)/研制團隊之間以及研制人員間的協(xié)同工作。

圖1 協(xié)同平臺總體框架

 
數(shù)字化協(xié)同平臺建設(shè)

    1 統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

    為構(gòu)建滿足航空發(fā)動機公司級的協(xié)同研制業(yè)務(wù)要求，支持航空發(fā)動機公司級以型號產(chǎn)品為中心的多個跨行業(yè)、跨地域、多廠所聯(lián)合研制的協(xié)同工作，協(xié)調(diào)型號全生命周期內(nèi)的設(shè)計、制造、管理和支援服務(wù)能力，從整體上提升航空發(fā)動機數(shù)字化研制的產(chǎn)品研制和市場競爭能力，就必需在發(fā)動機公司及各單位搭建統(tǒng)一的協(xié)同平臺，保證產(chǎn)品信息版本統(tǒng)一，并落實協(xié)同平臺中共性技術(shù)，保證“五個統(tǒng)一”。

    （1）數(shù)據(jù)編碼統(tǒng)一。定義整個發(fā)動機公司行業(yè)內(nèi)部的統(tǒng)一數(shù)據(jù)編碼，保證各家單位之間編碼不沖突并具有標(biāo)識性，編碼方案：發(fā)動機公司前綴+各家單位代號+八位流水碼。

    （2）ITEM分類統(tǒng)一。統(tǒng)一發(fā)動機公司設(shè)計單位、制造單位的七大類公共數(shù)據(jù)模型，包括零件類、技術(shù)文件類、反饋類、工程更改類等。

    （3）ITEM的屬性統(tǒng)一。統(tǒng)一發(fā)動機公司七大類數(shù)據(jù)模型的屬性，屬性分類包括：基本屬性、設(shè)計屬性、制造屬性、配置屬性、分類與編碼屬性、任務(wù)屬性、發(fā)放屬性、備注屬性等。

    （4）數(shù)據(jù)組織模式統(tǒng)一。定義行業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的文件夾、零件、技術(shù)文件、反饋對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如共享關(guān)系、內(nèi)部關(guān)系、變更關(guān)系等。

    （5）公共資源管理統(tǒng)一。定義行業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的公共資源庫，包括標(biāo)準(zhǔn)件、材料類、標(biāo)準(zhǔn)類，并定義統(tǒng)一的公共資源框架、編碼及屬性。同時，發(fā)動機公司總部成立管理組，對公共資源進行統(tǒng)一控制（包括評判、增加、更改、有效性等）。各業(yè)務(wù)單位必須只能使用公共資源，不能自己創(chuàng)建；當(dāng)各業(yè)務(wù)單位需要新資源時，可以提交申請，經(jīng)過管理組評定后，管理組在庫中增加新資源，方可使用；各業(yè)務(wù)單位可以提交新資源，經(jīng)過管理組評定后增加到庫中，供共享使用。
 
    在協(xié)同平臺的基礎(chǔ)功能和遵循共性技術(shù)的原則下，重點實現(xiàn)能夠支撐在發(fā)動機公司內(nèi)進行設(shè)計與設(shè)計、設(shè)計與制造、制造與制造間的核心協(xié)同功能，包括數(shù)據(jù)協(xié)同、流程協(xié)同、即時協(xié)同以及數(shù)據(jù)安全管控。圖1為協(xié)同平臺的總體框架。

    2 零組件階段設(shè)計管理

圖2 設(shè)計制造協(xié)同總體思路圖

    數(shù)字化協(xié)同平臺對設(shè)計制造并行工程的支持是通過對產(chǎn)品數(shù)據(jù)基于成熟度的管理方式實現(xiàn)的。其主要目的是在設(shè)計單位與制造單位之間共同定義階段點及每個階段點所需協(xié)同的內(nèi)容。圖2為設(shè)計制造協(xié)同總體思路圖，設(shè)計發(fā)圖過程分為3個階段。第1、2階段協(xié)同數(shù)據(jù)供工藝進行前期準(zhǔn)備使用，為設(shè)計文件預(yù)發(fā)放；第3階段協(xié)同數(shù)據(jù)為試制依據(jù)性文件，進行正式發(fā)放。如在M1階段，制造廠相關(guān)工藝部門可并行了解設(shè)計思想，進行工藝可行性論證，對新工藝、新材料進行有效論證，并時刻與上游設(shè)計單位進行溝通，及早發(fā)現(xiàn)存在的問題，從而實現(xiàn)設(shè)計制造的并行工程，以加快發(fā)動機研制進度。
 
    基于階段設(shè)計的數(shù)字化協(xié)同的管理主要包括以下功能內(nèi)容：

    （1）在上游設(shè)計單位進行階段設(shè)計數(shù)據(jù)的預(yù)發(fā)放以后，下游制造單位數(shù)據(jù)接收人員確認接收數(shù)據(jù)后啟動相關(guān)工作，使得相關(guān)業(yè)務(wù)部門人員及時查看瀏覽到階段設(shè)計數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進行分析、反饋。

    （2）在上游設(shè)計單位，可通過報表查看階段設(shè)計數(shù)據(jù)的狀態(tài)、更新時間、發(fā)布時間、發(fā)往單位、反饋記錄（已反饋、未反饋）及審簽記錄。對于緊急待處理的階段設(shè)計數(shù)據(jù)，給予高亮顯示。

    3 數(shù)據(jù)/流程協(xié)同管理

    數(shù)字化協(xié)同平臺在數(shù)據(jù)/流程協(xié)同管理的主要功能包括以下幾個方面：

    （1）階段設(shè)計零件管理。確定階段設(shè)計零組件的階段劃分及劃分標(biāo)準(zhǔn)，定義每個階段設(shè)計與制造單位的業(yè)務(wù)內(nèi)容。對于零組件是否需要階段設(shè)計增加判斷，在型號設(shè)計過程中，判斷零組件需要階段設(shè)計，則必須遵從設(shè)計與制造階段設(shè)計管理業(yè)務(wù)規(guī)范。

    （2）數(shù)據(jù)協(xié)同區(qū)。提供設(shè)計與制造單位數(shù)據(jù)協(xié)同共享區(qū)目錄的批量創(chuàng)建，批量創(chuàng)建的目錄根據(jù)協(xié)同關(guān)系和數(shù)據(jù)類型進行劃分，有利于數(shù)據(jù)的同步和查找，在協(xié)同共享區(qū)中可查看各種數(shù)據(jù)的狀態(tài)與反饋情況。

    （3）數(shù)據(jù)自動放置功能。對于設(shè)計與制造單位需要共享同步的數(shù)據(jù)，根據(jù)發(fā)往單位與協(xié)同共享區(qū)目錄對應(yīng)關(guān)系，協(xié)同平臺提供了共享數(shù)據(jù)流程審批后即自動放置到對應(yīng)共享區(qū)的對應(yīng)共享目錄下的功能，大大降低了人為操作出錯及人工操作時間。

    （4）數(shù)據(jù)同步功能。對于設(shè)計與制造單位的數(shù)據(jù)同步，協(xié)同平臺提供了自動定時批量同步及手動批量同步或發(fā)布等多種方式，滿足了各業(yè)務(wù)單位之間數(shù)據(jù)同步的各種需求。

    （5）數(shù)據(jù)接收/發(fā)放清單。對于設(shè)計與制造單位之間每次發(fā)往與接收的數(shù)據(jù)，協(xié)同平臺都會在設(shè)計、制造單位共享區(qū)目錄下產(chǎn)生接收、發(fā)放數(shù)據(jù)清單，以便于系統(tǒng)管理人員可以清楚地查看到已經(jīng)接收與發(fā)放的數(shù)據(jù)及同步結(jié)果。

    （6）流程協(xié)同管理。協(xié)同平臺提供了跨系統(tǒng)的階段設(shè)計流程簽審。使制造單位的業(yè)務(wù)人員無需再到設(shè)計單位現(xiàn)場進行簽審或代簽，大大減少了項目成本，并提高了工作效率。

    在網(wǎng)絡(luò)連通情況下（同時兼顧考慮個別單位網(wǎng)絡(luò)不通情況），通過協(xié)同平臺的遠程任務(wù)箱功能，制造單位即可登陸到設(shè)計單位系統(tǒng)內(nèi)，進行零組件的階段流程會簽任務(wù)，并在審批過程中給予簽審意見。審批通過后，設(shè)計單位人員登陸系統(tǒng)，可以查看到審批通過后的具有階段狀態(tài)的階段零組件對象，如M1階段，圖3為遠程流程會簽示意圖。

圖3 遠程流程會簽示意圖

    4 即時協(xié)同管理

    數(shù)字化協(xié)同平臺的即時協(xié)同管理部主要包括以下功能內(nèi)容：

    （1）提供了1個用于實時交換信息的框架結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)視頻會議功能。

    （2）提供了與Teamcenter生命周期可視化的緊密集成，并支持JT格式，以提供一個豐富的可視協(xié)同環(huán)境用于進行二維和三維查看。

    （3）利用會議管理功能，能夠安排和管理會議，并可以與微軟Outlook同步。

    （4）利用應(yīng)用程序和桌面共享以及即時通訊集成，團隊能夠?qū)崟r地一起工作。

    （5）與Siemens PLM Software的NX和Teamcenter可視化集成，用于實時的三維會議，如圖4所示。

圖4 協(xié)同平臺的即時管理

結(jié)束語

    航空發(fā)動機數(shù)字化協(xié)同平臺的建設(shè)，主要就是支持設(shè)計和制造單位數(shù)據(jù)的發(fā)放與接收、設(shè)計與制造的異地并行協(xié)同、數(shù)據(jù)在制造單位的分發(fā)和瀏覽、在線會議和可視化協(xié)同。實現(xiàn)跨地域及不同數(shù)據(jù)庫支持下協(xié)同研制平臺之間的數(shù)據(jù)交互，從而形成順暢的型號工程研制業(yè)務(wù)過程，并通過集成的數(shù)字化環(huán)境，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和關(guān)鍵流程的無縫鏈接，構(gòu)建一個統(tǒng)一、高效、安全的協(xié)同平臺，實現(xiàn)縮短發(fā)動機的研制周期、提高研制效率、降低生產(chǎn)成本、提高數(shù)據(jù)重用率，并對數(shù)據(jù)的狀態(tài)進行有效管理，從而為我國航空發(fā)動機的數(shù)字化研制模式的變革及并行工程戰(zhàn)略的實施起到了重大的作用。

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