面向復(fù)雜系統(tǒng)生命周期推進(jìn)系統(tǒng)工程整體解決方案
——訪中航工業(yè)信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼）系統(tǒng)工程應(yīng)用中心部長(zhǎng)郄永軍

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。