航空制造業(yè)實物技術(shù)狀態(tài)管理分析與應用

白炎炎 賈大偉

目前飛機設計、制造技術(shù)狀態(tài)已經(jīng)在各型號上實現(xiàn)了標識、控制、記實和審核，但是到了實物階段的技術(shù)狀態(tài)未能得到管理，因此難以獲得飛機在生產(chǎn)、試驗試飛、使用服役等過程中的實際數(shù)據(jù)，難以持續(xù)跟蹤、監(jiān)控飛機全生命周期中的技術(shù)狀態(tài)，飛機設計單位及工程師難以了解飛機實物狀態(tài)，不能深入地發(fā)現(xiàn)潛在的飛機研制問題。

一、國內(nèi)外技術(shù)狀態(tài)管理分析

技術(shù)狀態(tài)管理的概念是美國軍方、美國航空航天局、歐洲太空局等在管理飛機、艦艇、火箭等大型武器裝備的研發(fā)過程中總結(jié)出來的。1962年，美國空軍制定和發(fā)布了AFSCM375-1《研制和采購階段的技術(shù)狀態(tài)管理》，第一個技術(shù)狀態(tài)管理文件由此產(chǎn)生，目前美國普遍使用的技術(shù)狀態(tài)管理標準是EIA-649-B。國內(nèi)在上世紀80年代后期隨著軍工產(chǎn)品的發(fā)展需求，逐步意識到技術(shù)狀態(tài)管理的重要性，1987年國務院和中央軍委發(fā)布《軍工產(chǎn)品質(zhì)量管理條例》，提出承制單位建立技術(shù)狀態(tài)管理制度；1998年發(fā)布了GJB 3206-1998《技術(shù)狀態(tài)管理》，目前國內(nèi)航空企業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)管理主要執(zhí)行2010年發(fā)布的GJB 3206A-2010《技術(shù)狀態(tài)管理》。

在航空領域?qū)w機研制劃分為不同階段，目前國內(nèi)外大部分飛機型號在研制階段均實現(xiàn)了基于BOM（Bill of Material）的技術(shù)狀態(tài)管理。然而針對實物的技術(shù)狀態(tài)管理應用的還是比較少。技術(shù)狀態(tài)管理側(cè)重飛機設計業(yè)務，比較強調(diào)設計對制造的輸入，而難以獲得飛機在制造、試驗試飛等過程中的變化，難以持續(xù)跟蹤、監(jiān)控飛機全生命周期中的技術(shù)狀態(tài)，因此本文希望通過對實物技術(shù)狀態(tài)的管控，切實提升飛機全生命周期技術(shù)狀態(tài)管理能力。

二、 實物技術(shù)狀態(tài)管理業(yè)務過程分析

飛機按照研制過程劃分為不同的階段，包括開題階段（K）、方案階段（F）、研制階段（初樣C、正樣S）、定型階段（D）、生產(chǎn)階段（ P）、售后保障（B）階段。實物技術(shù)狀態(tài)管理是以研制階段的飛機設計技術(shù)狀態(tài)（EBOM：Engineering BOM）單架次產(chǎn)品基線為依據(jù)，根據(jù)飛機生產(chǎn)制造、試驗試飛、使用服役過程中實物原材料、外協(xié)外包件、零組部件、裝機等具體的實物信息，展開對實物技術(shù)狀態(tài)全面準確的管理及追蹤。

飛機全生命周期技術(shù)狀態(tài)是一個從設計基線發(fā)布、符合性生產(chǎn)到應用過程對技術(shù)狀態(tài)持續(xù)追蹤的過程，在此過程中基于BOM的技術(shù)狀態(tài)是一個不斷拆解和演化的過程，該技術(shù)狀態(tài)管理過程主要涉及四個業(yè)務階段：

設計技術(shù)狀態(tài)是按飛機單架次進行管理的，由設計部門發(fā)布、作為開展飛機生產(chǎn)的技術(shù)狀態(tài)基線，是飛機產(chǎn)品生產(chǎn)應符合的技術(shù)狀態(tài)。

生產(chǎn)交付技術(shù)狀態(tài)，是飛機裝配完成后交付下一環(huán)節(jié)（試驗/試飛或使用）時的技術(shù)狀態(tài)，此時飛機已經(jīng)從數(shù)字化產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為實物產(chǎn)品，生產(chǎn)交付技術(shù)狀態(tài)管理過程要符合設計技術(shù)狀態(tài)基準，在基準上進行飛機生產(chǎn)制造的疊加超差、代料、不合格品等所允許范圍內(nèi)的技術(shù)狀態(tài)偏離，同時記錄實物的唯一識別信息和交付資料，在特定的交付點形成每架飛機各不相同的生產(chǎn)交付技術(shù)狀態(tài)；

試驗試飛技術(shù)狀態(tài)，試驗試飛是飛機研制過程中重要的驗證過程，以生產(chǎn)單位提供的飛機為試驗試飛對象，需通過多次試驗/試飛完成飛機驗證。每架飛機會進行多場次的試驗試飛，且每次驗證項目不同，因此會形成多個不同的試驗試飛技術(shù)狀態(tài)；

使用技術(shù)狀態(tài)，是飛機交付用戶進入服役過程中的技術(shù)狀態(tài)，例如在使用/服役過程中由于零部件損耗導致飛機使用備件或飛機零部件進行變更而導致飛機使用技術(shù)狀態(tài)發(fā)生變化。

圍繞飛機全生命周期的實物技術(shù)狀態(tài)管理，本文從主設計單位設計技術(shù)狀態(tài)管理視角出發(fā)，作為后續(xù)實物技術(shù)狀態(tài)管理的基準，關(guān)注生產(chǎn)實物對設計基準的符合性，并在此基礎上追蹤飛機實物在生產(chǎn)、試驗試飛、使用維護過程中的狀態(tài)變化，從而實現(xiàn)飛機全生命周期實物技術(shù)狀態(tài)的管理。

三、 不同類型實物技術(shù)狀態(tài)管理

（一） 實物技術(shù)狀態(tài)基準

實物BOM以EBOM標識的單架次設計技術(shù)狀態(tài)為基礎，EBOM結(jié)構(gòu)通常由EBOM頂層、構(gòu)型層（配置項CI：Config Item，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的配置項；配置解決方案 CS：Config Solution，為了滿足一個配置項功能而提供的不同配置解決方案；設計模塊DM：Design Module，為滿足配置解決方案劃分的設計模塊，其中CI和CS和1：N的關(guān)系；CS和DM是1：1的關(guān)系）、底層（所有相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)，例如零部件、技術(shù)文件、規(guī)范文件、MBD模型等）組成。通過對超級EBOM抽取出單架次EBOM技術(shù)狀態(tài)，參考制造BOM（MBOM：Manufacture BOM）中所需的制造信息，為飛機構(gòu)建實物BOM，因此在實物BOM構(gòu)建初期會基于投產(chǎn)架次進行技術(shù)狀態(tài)的拆分，如圖2所示。

（二）生產(chǎn)實物技術(shù)狀態(tài)管理

基于單架次EBOM，針對每架生產(chǎn)出來的飛機，由于其后續(xù)應用的不同（如為滿足不同科目的試驗試飛），可能需要進行多次交付，且每次交付時狀態(tài)可能不同。為此需要記錄每次交付提供的實物技術(shù)狀態(tài)，針對當前節(jié)點包含設計狀態(tài)（圖號、版本、研制使用狀態(tài)、時限、更改等）和生產(chǎn)實物狀態(tài)（代料、不合格品、更改的生產(chǎn)貫徹、生產(chǎn)交付實物信息等）等特定架次的實物BOM，技術(shù)狀態(tài)管理人員在確認當前狀態(tài)的基礎上，為實物BOM定義基線，記錄在當前節(jié)點情況下實物BOM的狀態(tài)，為未來信息追溯提供基礎。從EBOM、MBOM到生產(chǎn)實物BOM的映射關(guān)系如下：

（三） 試驗試飛技術(shù)狀態(tài)管理

對于交付試飛單位開展的試驗試飛，主設計師單位對其技術(shù)狀態(tài)管理包括兩個主要內(nèi)容。首先，當發(fā)生飛機設計更改時，對于已生產(chǎn)并交付試飛單位的飛機，在生產(chǎn)工程更改貫徹完成后應通過外場服務進行試驗單位的更改貫徹及記錄；其次，對不同場次、不同迭代試驗科目追蹤記錄每次試驗時飛機的實物技術(shù)狀態(tài)。從EBOM到試驗試飛實物BOM的映射關(guān)系如下：

當試驗試飛完全合格的飛機會交付給客戶使用的飛機，實物技術(shù)狀態(tài)管理的重點包括持續(xù)追蹤飛機的最新狀態(tài)，以及在發(fā)生工程更改時在外場的貫徹。從EBOM到使用實物BOM的映射關(guān)系如下：

（五） 技術(shù)狀態(tài)跟蹤控制

因為每個型號的實物BOM都是按照單架次進行管控，因此可以按照單架次查看實物BOM的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及關(guān)聯(lián)的文檔、實物信息。計師通過選擇機型、架次及實物BOM頂層零部件號，可以查看、追蹤到相關(guān)頂層零部件所在架次的實物飛機狀態(tài)信息，包括各項實物狀態(tài)信息。

四、實物技術(shù)狀態(tài)管理應用

為實現(xiàn)飛機全生命周期的實物技術(shù)狀態(tài)管理，本文以設計技術(shù)狀態(tài)EBOM為輸入，以實物BOM數(shù)據(jù)模型對實物技術(shù)狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)進行組織和記實。EBOM根據(jù)特定架次派生出多個生產(chǎn)交付狀態(tài)的實物BOM，當每架機交付試驗試飛時，根據(jù)試驗試飛的不同科目、不同場次再派生出不同視圖的實物BOM進行試驗試飛技術(shù)狀態(tài)管理，完成試驗試飛信息反饋后，最終將使用實物BOM交付最終用戶使用并進行使用技術(shù)狀態(tài)管理，如圖3所示。

具體過程如下：

實物BOM初始構(gòu)建時，包含設計過程中產(chǎn)生并發(fā)布用于特定架次生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)、電氣和軟件等各專業(yè)數(shù)據(jù)，該初始結(jié)構(gòu)與特定架次的EBOM、軟件配置等完全一致，除此之外，還含有用于飛機使用保障的手冊、維修大綱，1：1備件等數(shù)據(jù)；

進入生產(chǎn)階段，獲得生產(chǎn)現(xiàn)場在特定架次上各零部件的實物標識、制造過程的合理偏差，實物BOM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上增加超差代料和不合格品等信息，并在特定的交付節(jié)點獲得所需交付資料。如果一架飛機多次交付，技術(shù)狀態(tài)管理人員可以為每次交付建立技術(shù)狀態(tài)基線，實現(xiàn)制造技術(shù)狀態(tài)的“分拆”；

試驗試飛過程中，通過基線記錄每次試驗試飛的飛機技術(shù)狀態(tài)，以及相關(guān)的技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)；

飛機使用過程，持續(xù)跟蹤飛機實物技術(shù)狀態(tài)的變化。

每架生產(chǎn)出的飛機最終都會形成一個實物BOM，如圖4所示。該實物BOM中包含了能夠反應設計、制造交付、試驗試飛和使用各業(yè)務階段的技術(shù)狀態(tài)文件和數(shù)據(jù)，且隨著設計、生產(chǎn)、試驗試飛和使用逐步構(gòu)建、豐富和持續(xù)變化。

五、結(jié)論

通過飛機研制全生命周期數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，建立起單架次飛機產(chǎn)品基線及相關(guān)實物技術(shù)狀態(tài)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，加強跨廠所的協(xié)同技術(shù)狀態(tài)控制，為技術(shù)狀態(tài)管理人員構(gòu)建起異地設計、制造協(xié)同研制模式下實物技術(shù)狀態(tài)的全局視圖，實現(xiàn)對飛機實物技術(shù)狀態(tài)的追蹤與管控。完成實物技術(shù)狀態(tài)管理后，如何將實物技術(shù)狀態(tài)的信息反饋給飛機設計單位供飛機型號研制參考，形成真正意義上的飛機研制閉環(huán)管理，該問題有待后續(xù)深入研究及探討。

作者單位：航空工業(yè)信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼）