民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型環(huán)境管理研究

張寶嶺，郝朝杰

（中國(guó)航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司，上海 200241）

研制性能優(yōu)越的民用大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)面臨的重大戰(zhàn)略任務(wù)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的過(guò)程是不斷對(duì)需求分解、確認(rèn)和驗(yàn)證的過(guò)程，構(gòu)型管理是確保研制過(guò)程中航空發(fā)動(dòng)機(jī)的功能特性和物理特性始終符合客戶(hù)和適航需求的重要保證手段。目前，隨著國(guó)產(chǎn)飛機(jī)ARJ21完成了適航取證工作，構(gòu)型管理的重要性已經(jīng)得到了國(guó)內(nèi)航空單位的重視，并在項(xiàng)目中逐步開(kāi)展了相關(guān)工作。但是在構(gòu)型環(huán)境方面開(kāi)展的管理工作并不充分，因比，本文將重點(diǎn)介紹構(gòu)型環(huán)境管理的概念和工作要點(diǎn)。

1 構(gòu)型環(huán)境和構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)定義

根據(jù)D0-178和D0-254中對(duì)電子軟件和電子硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境的要求，對(duì)構(gòu)型環(huán)境給出以下定義：構(gòu)型環(huán)境管理即針對(duì)產(chǎn)生產(chǎn)品構(gòu)型數(shù)據(jù)或信息的環(huán)境進(jìn)行管理，主要管理對(duì)象包括研制過(guò)程中可以直接或間接影響構(gòu)型數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、歸檔與檢索、交互、備份和作廢的各種設(shè)備、軟件、媒介和工具等；構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)是指能滿(mǎn)足構(gòu)型數(shù)據(jù)管理的使用功能，被指定作為單個(gè)實(shí)體進(jìn)行管理的設(shè)備、軟件、工具或其集合體，是管理的基本單元。

2 開(kāi)展構(gòu)型環(huán)境管理的必要性分析

對(duì)構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)進(jìn)行管理的目的是確保產(chǎn)品在全生命周期過(guò)程中構(gòu)型數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、歸檔與檢索、交互、備份和作廢等環(huán)節(jié)過(guò)程受控，使構(gòu)型數(shù)據(jù)具備可信性、一致性和可復(fù)現(xiàn)性。在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中進(jìn)行構(gòu)型環(huán)境管理的需求主要來(lái)源于以下2方面。

2.1 項(xiàng)目自身的需求

研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一項(xiàng)長(zhǎng)周期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需經(jīng)過(guò)多專(zhuān)業(yè)、多輪次的長(zhǎng)周期迭代。某一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)紕漏，往往要經(jīng)過(guò)幾輪迭代后甚至到試驗(yàn)和服役以后才會(huì)呈現(xiàn)出來(lái)。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行定位時(shí)就要對(duì)各環(huán)節(jié)的構(gòu)型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，甚至需要對(duì)這些構(gòu)型數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。需要對(duì)這些可能影響構(gòu)型數(shù)據(jù)的設(shè)備、軟件、媒介和工具進(jìn)行管理，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)不可信、不可重復(fù)的現(xiàn)象。

2.2 適航取證的需求

適航條款是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中必須遵守的法律法規(guī)，不得進(jìn)行任何違背或妥協(xié)。ARP 4754A、DO-178和DO-254都是局方推薦的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中的最佳實(shí)踐，工業(yè)方參照上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研制活動(dòng)更容易獲得局方認(rèn)可，減少取證的難度。以ARP 4754A為例，文中明確要求對(duì)構(gòu)型環(huán)境進(jìn)行型管理，如果資料和記錄被用來(lái)支持合格審定工作，則要滿(mǎn)足以下準(zhǔn)則：資料的產(chǎn)生源和所使用的方法，比如分析或試驗(yàn)應(yīng)該被充分控制。

3 數(shù)據(jù)環(huán)境的分類(lèi)

參考民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的V字模型，如圖1所示。航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型數(shù)據(jù)類(lèi)型可分為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、驗(yàn)證數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)和客服數(shù)據(jù)。

按照數(shù)據(jù)生命周期可將環(huán)境分為5種類(lèi)型：數(shù)據(jù)產(chǎn)生環(huán)境、數(shù)據(jù)歸檔與檢索環(huán)境、數(shù)據(jù)交互環(huán)境、數(shù)據(jù)備份環(huán)境和數(shù)據(jù)作廢環(huán)境。數(shù)據(jù)生命周同期示意圖如圖2所示。

不同類(lèi)型的構(gòu)型數(shù)據(jù)在不同環(huán)境中有不同的構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)需要進(jìn)行管理。以數(shù)據(jù)歸檔與檢索的環(huán)境為例，在這個(gè)環(huán)節(jié)的構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)主要是用于數(shù)據(jù)歸檔和檢索的數(shù)據(jù)承載媒介和管理平臺(tái)，比如Microsoft Word是承載數(shù)據(jù)的媒介，PDM為數(shù)據(jù)管理的平臺(tái)等。

4 構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)的標(biāo)識(shí)和索引

標(biāo)識(shí)是構(gòu)型管理工作開(kāi)展的基礎(chǔ)，在識(shí)別出構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)進(jìn)行唯一、可追溯的標(biāo)識(shí)，并建立構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)索引。

構(gòu)型管理組織應(yīng)在產(chǎn)品研制初期完成構(gòu)型環(huán)境管理的策劃工作，組織參研單位完成構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)的識(shí)別和標(biāo)識(shí)，形成構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)索引，以便所有的項(xiàng)目研制人員在相同的“環(huán)境”下工作，從而保證構(gòu)型數(shù)據(jù)在產(chǎn)生、歸檔與檢索、交互、備份和作廢等過(guò)程中的一致性、追溯性和可復(fù)現(xiàn)性。以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為例，構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)索引表可參考表1。

構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)索引的首次發(fā)布需要經(jīng)過(guò)一定層級(jí)的批準(zhǔn)，一旦發(fā)布之后由構(gòu)型管理人員進(jìn)行實(shí)時(shí)維護(hù)。未經(jīng)批準(zhǔn)的構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)不得在項(xiàng)目中采用。

5 構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)控制

5.1 構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)分類(lèi)

為了區(qū)分構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)的控制程度，可將構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)分為2大類(lèi)：主要構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)和次要構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)。

主要構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)判別通過(guò)下列因素來(lái)判斷，具備以下因素之一的即可視為主要構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)：①影響設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)。指產(chǎn)生設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的設(shè)備、軟件、媒介和工具，比如三維建模軟件、強(qiáng)度分析軟件、氣動(dòng)分析軟件和可靠性分析軟件等，也包括產(chǎn)生或存儲(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的各種平臺(tái)。②影響生產(chǎn)數(shù)據(jù)的構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)。指產(chǎn)生生產(chǎn)數(shù)據(jù)的設(shè)備、軟件、媒介和工具，比如生產(chǎn)用的工裝、設(shè)備等，包括產(chǎn)生或存儲(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的各種平臺(tái)。③影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)。指產(chǎn)生試驗(yàn)數(shù)據(jù)的設(shè)備、軟件、媒介和工具，比如試驗(yàn)用的試驗(yàn)器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等，也包括產(chǎn)生或存儲(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的各種平臺(tái)。④影響提交給局方進(jìn)行適航審定數(shù)據(jù)的構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)。不屬于主要構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)的都是次要構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)。

5.2 構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)控制要求

構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)分散在研制的各環(huán)節(jié)中，存在于不同的部門(mén)之間或不同公司之間，這樣給管理帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因此，需要統(tǒng)一控制原則作為各環(huán)節(jié)控制的參考。參考構(gòu)型控制的頂層模型，可將主要構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)的變更分為變更申請(qǐng)、變更評(píng)估、變更驗(yàn)證和變更實(shí)施四個(gè)步驟，其中，變更申請(qǐng)主要描述構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)變更的原因以及要解決的問(wèn)題；變更評(píng)估主要描述構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)變更對(duì)構(gòu)型數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響，是否影響構(gòu)型數(shù)據(jù)的可信性、一致性和可復(fù)現(xiàn)性；變更驗(yàn)證主要描述構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)變更的驗(yàn)證結(jié)果；變更實(shí)施主要描述構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)變更的實(shí)施計(jì)劃和范圍等。

次要構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)的變更控制只需要有變更申請(qǐng)和變更實(shí)施兩個(gè)環(huán)節(jié)，不需要經(jīng)過(guò)變更評(píng)估和變更驗(yàn)證環(huán)節(jié)。變更后的主/次要構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)都有在構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)索引中體現(xiàn)。

6 總結(jié)

開(kāi)展構(gòu)型環(huán)境管理工作的主要目的是保證構(gòu)型數(shù)據(jù)在產(chǎn)生、歸檔與檢索、交互、備份和作廢等過(guò)程中的可信性、一致性和可復(fù)現(xiàn)性，是確保民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)順利研制的重要環(huán)節(jié)。本文依據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的環(huán)境以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程，對(duì)構(gòu)型數(shù)據(jù)的環(huán)境進(jìn)行了劃分，提出了構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)分級(jí)控制的原則以及控制要點(diǎn)，為民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)在研制過(guò)程中開(kāi)展構(gòu)型環(huán)境項(xiàng)的管理工作提供了參考。

［1］ 劉大響，金捷，彭友梅，等.大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)分析［J］.航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，2008，23（06）：976-980.

［2］ 王慶林.構(gòu)型管理［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2009.