基于模塊的民用渦槳支線飛機構(gòu)型配置研究

史肖飛 馮青霞

（中航西飛民用飛機有限責任公司，陜西 西安710089）

1 構(gòu)型管理

飛機構(gòu)型管理是一門把技術(shù)和管理手段用于產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)和保障的產(chǎn)品全生命周期的管理學科，是系統(tǒng)工程管理極為重要的組成部分，是系統(tǒng)工程思想在大型復(fù)雜產(chǎn)品研制管理中的具體體現(xiàn)[1]。通過管理和控制各研制階段的飛機數(shù)據(jù)，確保飛機產(chǎn)品的功能特性、物理特性與產(chǎn)品需求、構(gòu)型文件保持一致，實現(xiàn)飛機產(chǎn)品的數(shù)據(jù)一致性和有效性。

民用渦槳支線飛機的構(gòu)型管理是從市場需求和客戶需求出發(fā)，通過構(gòu)建基于SAE4754A 的模塊化構(gòu)型管理體系，以BOM為核心數(shù)據(jù)源，貫穿整個飛機產(chǎn)品全生命周期，建立設(shè)計制造試飛改裝統(tǒng)一的協(xié)同工作平臺，保證飛機零組件、模塊、文檔和更改數(shù)據(jù)的一致性，實現(xiàn)統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和統(tǒng)一的飛機構(gòu)型管理。

2 設(shè)計模塊

設(shè)計模塊是指由若干零件組成的部件或若干元素組成的子系統(tǒng)[2]，是飛機主制造商設(shè)計制造、供應(yīng)商轉(zhuǎn)包生產(chǎn)、客戶定購選型的依據(jù), 是實現(xiàn)可重用設(shè)計的基礎(chǔ)。

民用渦槳支線飛機采用基于模塊的設(shè)計制造一體化數(shù)字協(xié)同產(chǎn)品研發(fā)平臺，實現(xiàn)了飛機產(chǎn)品基于模塊的協(xié)同設(shè)計和管理、基于模塊的數(shù)據(jù)共享和再利用、基于模塊的工藝設(shè)計和管理、基于模塊的電子化審簽和變更管理。并將控制飛機構(gòu)型的有效性信息由零組件提升至設(shè)計模塊一級，減少了有效性定義的數(shù)量，降低了有效性管理的復(fù)雜程度，從而簡化了飛機構(gòu)型管理[3]。

3 配置結(jié)構(gòu)

配置結(jié)構(gòu)是進行飛機構(gòu)型管理的基石,直接影響著飛機構(gòu)型管理的方式和過程。

民用渦槳支線飛機對飛機產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行了有效地組織與管理，按照自上而下的方法，逐級建立各層的配置結(jié)構(gòu)，直到對所有配置結(jié)構(gòu)進行定義。上層結(jié)構(gòu)是其下層結(jié)構(gòu)的總和，底層DM是配置結(jié)構(gòu)的更加詳細定義和描述。

民用渦槳支線飛機的配置結(jié)構(gòu)最多可劃分為三層，最低一層為DM層（最小配置單元）。

民用渦槳支線飛機的設(shè)計構(gòu)型、制造構(gòu)型、客戶構(gòu)型和運營構(gòu)型的底層構(gòu)型數(shù)據(jù)都是基于同樣的配置結(jié)構(gòu)，以ATA2200 的ATA 章節(jié)為綱，圍繞同一數(shù)據(jù)源DM，按照設(shè)計需求、制造需求、客戶需求和運營需求分別進行構(gòu)型定義，在變更過程中，基于DM進行構(gòu)型更改影響評估，從設(shè)計源頭實現(xiàn)以“DM一次生成，多次使用”為核心思想的單一原始數(shù)據(jù)源的構(gòu)型控制。

4 構(gòu)型配置

民用渦槳支線飛機構(gòu)型配置的原則是以模塊化設(shè)計為基礎(chǔ)，對研制批飛機和批生產(chǎn)飛機制定相應(yīng)的單架機配置管理流程，實現(xiàn)單架機飛機產(chǎn)品構(gòu)型狀態(tài)的記錄和可追溯性。一般分為：研制批飛機構(gòu)型配置和批生產(chǎn)飛機構(gòu)型配置。

民用渦槳支線飛機構(gòu)型配置的基礎(chǔ)是創(chuàng)建構(gòu)型庫，包括模塊庫和選項庫。模塊庫中記錄了可用于裝機的模塊（CI-CS-DM），是定義飛機構(gòu)型的結(jié)果。選項庫中記錄了面向客戶的選項，選項與構(gòu)型項對應(yīng)，一個選項可對應(yīng)多個構(gòu)型項。如圖1 所示。

圖1 民用渦槳支線飛機構(gòu)型配置

研制批飛機構(gòu)型配置過程是基于飛機的構(gòu)型基線和飛機模塊庫的配置，也是飛機模塊庫由無到有的建庫過程，在研制批階段能夠方便設(shè)計、制造和試飛改裝的高效協(xié)同；批生產(chǎn)飛機構(gòu)型配置過程是基于飛機選項庫的配置，也是在飛機模塊庫的基礎(chǔ)上，建立飛機選項庫的過程，在批產(chǎn)階段能夠及時快速響應(yīng)客戶的多樣需求。

4.1 研制批飛機構(gòu)型配置

在民用渦槳支線飛機的研制批階段以研發(fā)設(shè)計驗證為導(dǎo)向，充分考慮飛機產(chǎn)品設(shè)計、試驗驗證、試飛改裝等研制特點，采用設(shè)計制造試飛改裝一體化，實現(xiàn)工藝、試飛和研發(fā)團隊的協(xié)同工作，從而獲得全機完整的配置信息，最終生成研制批飛機構(gòu)型配置表ACT，作為生產(chǎn)制造的依據(jù)。

民用渦槳支線飛機的研制批飛機構(gòu)型配置采用“加減法原則”，即：

（1）定義飛機標準構(gòu)型（即由飛機的基本功能定義的構(gòu)型，可以組成一架功能完整的飛機），形成標準基線。

（2）定義飛機選裝構(gòu)型（即由飛機的選裝功能定義的構(gòu)型），形成選裝基線。

（3）對于具體某一特定架次飛機，在標準基線和選裝基線的基礎(chǔ)上，從產(chǎn)品構(gòu)型、試驗假件、試飛改裝件等三方面進行單架機配置。

（4）建立飛機產(chǎn)品“模塊數(shù)據(jù)庫”。

（5）研制批飛機構(gòu)型配置示例見圖2。

圖2 研制批飛機構(gòu)型配置示例

4.2 批生產(chǎn)飛機構(gòu)型配置

在民用渦槳支線飛機的批生產(chǎn)階段以客戶需求為導(dǎo)向，在研制批階段形成的“模塊數(shù)據(jù)庫”基礎(chǔ)上，按照基本項（即飛機中穩(wěn)定不變的部分和必選的成品設(shè)備等，不需要客戶選擇）和可選項（即選項目錄中列出的可供客戶選擇的項目）進行重新精細定義，并根據(jù)客戶特定需求產(chǎn)生的客戶定制項，獲得全機完整的配置信息，最終生成批生產(chǎn)飛機構(gòu)型配置表ACT，作為生產(chǎn)制造的依據(jù)。

民用渦槳支線飛機的批生產(chǎn)飛機構(gòu)型配置采用“加法原則”，在研制批階段形成的“模塊數(shù)據(jù)庫”基礎(chǔ)上開展工作。即：

（1）定義飛機的“選項”，包括“基本項”和“可選項”。

（2）建立“基本項模塊數(shù)據(jù)庫”，形成飛機基本項基線。

（3）建立“可選項模塊數(shù)據(jù)庫”，形成飛機可選項基線。

（4）對于具體某一架批生產(chǎn)飛機，在“選項“的基礎(chǔ)上，進行單架機配置。

（5）對于具體某一架批生產(chǎn)飛機交付給特定客戶，在“選項”的基礎(chǔ)上，再增加“定制項”，形成特定客戶的單架機配置。

（6）批生產(chǎn)飛機構(gòu)型配置示意見圖3。

圖3 批生產(chǎn)飛機構(gòu)型配置示意

5 結(jié)論

基于模塊的飛機構(gòu)型配置方案在民用渦槳支線飛機上的成功應(yīng)用，對于飛機產(chǎn)品全生命周期的構(gòu)型管理研究有著非常重要的意義。因此，采用面向模塊的構(gòu)型管理方法，結(jié)合架次有效性的產(chǎn)品分級配置結(jié)構(gòu)，以設(shè)計模塊作為最小構(gòu)型控制單元，優(yōu)化了飛機構(gòu)型管理技術(shù)，保證了飛機構(gòu)型狀態(tài)始終準確、適時、可控，提高了主制造商對客戶需求的應(yīng)變能力。