單架次飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字檔案構(gòu)建內(nèi)容研究

◎王茜 王志宏 匡志華

（作者單位：沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司）

如何有效地對(duì)飛機(jī)各零部件進(jìn)行全生命周期管理，并在此基礎(chǔ)上對(duì)飛機(jī)產(chǎn)品實(shí)物信息進(jìn)行有效追溯是提高飛機(jī)研制效率和質(zhì)量的迫切需求。建立基于BOM的單架次飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字檔案，即實(shí)現(xiàn)單架次飛機(jī)全生命周期數(shù)字孿生，在數(shù)字孿生模式下，讓每一架在制或交付的飛機(jī)產(chǎn)品，都包括物理實(shí)體和數(shù)字虛體兩大成果，可為飛機(jī)研制階段的管控提供多種能力，包括實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、精準(zhǔn)、可視化展示，上下游追溯，協(xié)同、聯(lián)動(dòng)等。

一、引言

飛機(jī)研制經(jīng)過設(shè)計(jì)、工藝、采購、制造、裝配、更改、試飛、維護(hù)等一系列過程，具有周期漫長、數(shù)據(jù)繁雜、并發(fā)事件多等特點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)信息、工藝記錄及生產(chǎn)記錄的保存、歸檔要求嚴(yán)格。且研制過程中的EBOM、工藝設(shè)計(jì)、器材供應(yīng)、生產(chǎn)計(jì)劃和執(zhí)行、飛機(jī)試飛調(diào)試等數(shù)據(jù)都是以不同的形式（如數(shù)字模型、圖形、文字等）分別儲(chǔ)存在不同的管理系統(tǒng)中，再加上現(xiàn)場(chǎng)替換、替代等情況大量存在，使飛機(jī)產(chǎn)品實(shí)物信息的管理和追溯內(nèi)容多、信息量大且錯(cuò)綜復(fù)雜，缺乏系統(tǒng)的集成和實(shí)物信息的反饋，研制過程數(shù)據(jù)在時(shí)效性、準(zhǔn)確性等方面都存在不足，給生產(chǎn)管控和管理決策帶來困難。

二、單架次飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字檔案構(gòu)建意義

數(shù)字孿生是指通過對(duì)物理世界的人、物、事件等所有要素?cái)?shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的“虛擬世界”，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存、虛實(shí)交融的格局。數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)字化定義、數(shù)據(jù)檢測(cè)與采集、大數(shù)據(jù)分析、多物理場(chǎng)建模等諸多技術(shù)，其中最基礎(chǔ)也是關(guān)鍵的是如何構(gòu)建一個(gè)包含產(chǎn)品全生命周期全過程的全要素的產(chǎn)品模型，這個(gè)產(chǎn)品模型能夠?qū)崿F(xiàn)與物理真實(shí)世界的一一映射，虛擬服務(wù)現(xiàn)實(shí)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)治理。

1.單架次飛機(jī)全生命周期定義數(shù)字孿生。

單架次飛機(jī)全生命周期定義數(shù)字孿生，是每架飛機(jī)的設(shè)計(jì)理論狀態(tài)。通過單架次飛機(jī)全生命周期定義數(shù)字孿生，可以實(shí)現(xiàn)同一零件在不同BOM階段的衍生數(shù)據(jù)以及相關(guān)數(shù)據(jù)集、技術(shù)文檔、工藝規(guī)程等其他類數(shù)據(jù)的追溯。同時(shí)，可以根據(jù)選定的數(shù)據(jù)對(duì)象，向上游和下游的追溯，并根據(jù)追溯結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的分析，讓設(shè)計(jì)人員、工藝人員及維護(hù)保障人員實(shí)時(shí)獲取到每架飛機(jī)的理論狀態(tài)，為設(shè)計(jì)狀態(tài)控制、項(xiàng)目管理等工作提供數(shù)據(jù)支持。

2.單架次飛機(jī)全生命周期管理數(shù)字孿生。

單架次飛機(jī)全生命周期管理數(shù)字孿生，詳細(xì)記錄了每架飛機(jī)的零件生產(chǎn)及裝配的過程信息，是每架飛機(jī)從理論狀態(tài)到實(shí)物狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)過程。

在質(zhì)量管理層面，單架次飛機(jī)全生命周期管理數(shù)字孿生能夠在發(fā)生產(chǎn)品質(zhì)量問題時(shí)，快速響應(yīng)、準(zhǔn)確定位和追溯并分析后續(xù)影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)每架飛機(jī)研制過程各環(huán)節(jié)的可追溯性，以及通過物料采購信息及供應(yīng)商信息，實(shí)現(xiàn)根據(jù)零件的實(shí)際材料使用情況追溯該材料所屬批次在所有零組件中的使用情況，從而提升飛機(jī)研制階段質(zhì)量管控水平。

在項(xiàng)目管控層面，單架次飛機(jī)全生命周期管理數(shù)字孿生，可以實(shí)現(xiàn)理論零組件和實(shí)做零組件之間差異性的分析，實(shí)現(xiàn)加工過程中人員、設(shè)備、工裝、檢驗(yàn)信息等數(shù)據(jù)的追溯以及裝配過程信息、試飛相關(guān)數(shù)據(jù)的追溯，進(jìn)而提升飛機(jī)研制階段數(shù)據(jù)管理與綜合管控能力。

三、單架次飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字檔案基本內(nèi)容

1.單架次飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字檔案內(nèi)涵。

單架次飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字檔案是支撐飛機(jī)研制過程中決策、管控的復(fù)雜綜合技術(shù)體系，是全面追溯飛機(jī)研制過程的前沿先進(jìn)模式，是物理維度上的實(shí)體飛機(jī)和信息維度上的虛擬數(shù)據(jù)同生共存、虛實(shí)交融的飛機(jī)研制未來發(fā)展形態(tài)。

建立單架次飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字檔案，即單架次飛機(jī)全生命周期數(shù)字孿生，以飛機(jī)全研制過程信息化為數(shù)字孿生基礎(chǔ)，以全機(jī)全量的數(shù)據(jù)資源（數(shù)據(jù)）、高性能的協(xié)同計(jì)算（算力）、深度學(xué)習(xí)的機(jī)器智能（算法）為信息中樞，以數(shù)字孿生模型平臺(tái)為信息集成展示載體，操控器材物料、零件制造、裝配試飛等各業(yè)務(wù)協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，形成持續(xù)迭代更新的數(shù)據(jù)互聯(lián)機(jī)制和自我優(yōu)化的智能制造管控模式。

2.單架次飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字檔案具體內(nèi)容。

（1）并行設(shè)計(jì)階段。

并行設(shè)計(jì)階段主要包括頂層文件編制及工藝性審查與評(píng)審兩大部分。頂層文件編制包括工藝總方案、分工原則、并行工作管理辦法、裝配協(xié)調(diào)方案、工藝容差分配方案、質(zhì)保大綱等文件的制定。工藝性審查與評(píng)審包括各專業(yè)的工藝性審查、互換檢查、（公司級(jí)、系統(tǒng)級(jí)、單位級(jí)、零部件供方）工藝評(píng)審等內(nèi)容。

（2）工藝準(zhǔn)備階段。

工藝準(zhǔn)備階段主要包括生產(chǎn)準(zhǔn)備、工藝準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)搭建三大部分。生產(chǎn)準(zhǔn)備包括工裝工具準(zhǔn)備、制造數(shù)據(jù)集設(shè)計(jì)、特殊過程確認(rèn)等業(yè)務(wù)。工藝準(zhǔn)備包括管理性文件、生產(chǎn)性文件、指令性文件的編制以及裝配仿真等工作。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)搭建包括PLM、PDM、CAPP等系統(tǒng)的調(diào)整以及針對(duì)新研機(jī)型定制系統(tǒng)的開發(fā)測(cè)試工作。

（3）物料器材管理。

物料器材管理主要包括原材料管理、標(biāo)準(zhǔn)件管理、成品管理三部分。原材料管理包括原材料采購、入庫與保管、發(fā)放與退庫等相關(guān)業(yè)務(wù)的管理。標(biāo)準(zhǔn)件管理包括自制標(biāo)準(zhǔn)件的工藝規(guī)程編發(fā)、生產(chǎn)與交付，外購標(biāo)準(zhǔn)件的采購與驗(yàn)收，以及標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)放環(huán)節(jié)的管理。成品管理包括成品采購、驗(yàn)收入庫與保管、成品件發(fā)放與退庫管理。

（4）零件制造階段。

零件制造階段主要包括生產(chǎn)計(jì)劃管理、零件生產(chǎn)過程控制、工藝現(xiàn)場(chǎng)管理、在制品管理四部分。生產(chǎn)計(jì)劃管理包括主進(jìn)度計(jì)劃管理、站位計(jì)劃管理、零件需求計(jì)劃管理、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃管理以及臨時(shí)計(jì)劃管理。零件生產(chǎn)過程控制包括執(zhí)行過程控制、零件無損檢測(cè)、理化試驗(yàn)、零件產(chǎn)品終檢以及不合格品的處理。工藝現(xiàn)場(chǎng)管理包括工藝問題處理、工藝超越問題處理、工藝紀(jì)律檢查等業(yè)務(wù)。在制品管理包括零件移交、入庫、轉(zhuǎn)場(chǎng)等。

（5）裝配試飛階段。

裝配試飛階段主要包括部總裝生產(chǎn)執(zhí)行過程控制、試飛計(jì)劃管理、試飛控制管理三部分。其中，試飛控制管理包括試飛數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)、試飛問題處理、試飛安全信息報(bào)告及處理及試飛過程控制。