國內(nèi)外航空發(fā)動機企業(yè)信息化發(fā)展概述

王壽菊

摘要：信息化是企業(yè)持續(xù)發(fā)展的推動力，本文介紹了國外先進航空發(fā)動機企業(yè)信息化發(fā)展概況，總結分析國內(nèi)航空發(fā)動機企業(yè)信息化的現(xiàn)狀，通過對標先進，找準差距和不足，并對中國航空發(fā)動機企業(yè)信息化的發(fā)展規(guī)劃給出了相應建議。

關鍵詞：航空發(fā)動機;大數(shù)據(jù);人工智能;統(tǒng)一IT架構

0 ?引言

航空發(fā)動機作為航空領域的核心裝備之一，是裝備制造業(yè)的尖端，也是一個國家科技水平和經(jīng)濟實力的綜合體現(xiàn)。當前在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能等先進科學技術的推動下，以“數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化”為特征的產(chǎn)品研制理念和發(fā)展模式，已經(jīng)成為國際先進制造業(yè)技術創(chuàng)新發(fā)展的主流方向。

如何充分利用信息技術、開發(fā)利用信息資源、促進信息交流和知識共享，將信息技術融入到企業(yè)的業(yè)務流程中，融入到企業(yè)的發(fā)展過程中，成為國內(nèi)外航空發(fā)動機企業(yè)信息技術發(fā)展的思考和切入點。

1 ?國外航空發(fā)動機信息化發(fā)展及借鑒

歐美等航空強國在開展航空發(fā)動機研制和生產(chǎn)時，以信息化仿真技術為手段，實現(xiàn)了發(fā)動機的全球化生產(chǎn)、低成本制造、高效率運營保障。廣泛開展了信息化單元技術研究與應用，針對各單元系統(tǒng)間存在的信息孤島，圍繞產(chǎn)品研發(fā)集成化，突破了航空發(fā)動機產(chǎn)品的CIMS和PDM技術，實現(xiàn)了網(wǎng)絡化異地協(xié)同設計制造;通過開發(fā)CFD仿真分析系統(tǒng)，實施并行工程，建立發(fā)動機典型零件的數(shù)字化生產(chǎn)線。近幾年，國外先進航空發(fā)動機制造技術呈現(xiàn)出多元化發(fā)展的趨勢，重點向高精度、整體化、輕量化、智能化、低成本方向發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出智能制造、增材制造和裝配仿真等新型制造技術，而先進制造技術的出現(xiàn)保證了新型結構的實現(xiàn)。

GE航空不斷向基于模型（MBE）的數(shù)字化企業(yè)持續(xù)邁進，業(yè)務模式的變化包括：建立知識驅動的產(chǎn)品研發(fā)模式;推廣MBD技術應用;建立可配置的數(shù)字化樣機等。三維數(shù)字化模型實現(xiàn)了設計、工藝、制造和服務全生命周期的貫穿應用。從2011年開始，GE各業(yè)務設立首席數(shù)字官CDO，重構業(yè)務流程和業(yè)務數(shù)字化，研發(fā)設計數(shù)字化，產(chǎn)品數(shù)字化、生產(chǎn)制造數(shù)字化，構建Predix工業(yè)數(shù)字化服務平臺，通過優(yōu)化制造設備和制造工藝，能將工廠數(shù)據(jù)處理速度提升50%，降低工廠的數(shù)據(jù)存儲成本，構建連接各種工業(yè)機械產(chǎn)生的數(shù)字主線，收集全過程的工業(yè)機械運行的數(shù)據(jù)，預測故障;在售后服務端，基于數(shù)字孿生技術為航空公司提供發(fā)動機運行監(jiān)控和維護保障數(shù)據(jù)，能夠提前一個月預測哪些發(fā)動機急需維護修理，提升設備效率和降低維護成本。

普惠公司強調(diào)制造、成本核算、產(chǎn)品維護等專業(yè)人員與供應商和用戶一起在產(chǎn)品設計的早期階段即行介入。在集成產(chǎn)品開發(fā)（IPD）環(huán)境的建設過程中，“人、過程、技術”構成了最基本的要素。三者相互依賴、相互支持，是IPD的關鍵所在，普惠公司針對這三個基本要素，以并行工程為核心開展建設。近期，普惠公司正著手建立數(shù)字化修理站和機隊維修管理庫，通過提供以大數(shù)據(jù)為依據(jù)的決策和預防性維修工具，可以“提前很長一段時間識別出可預見的維修”，告知發(fā)動機客戶某一零件可能發(fā)生的故障，為及時替換零件和保持發(fā)動機運轉提供支持。同時，于近期啟動了互聯(lián)網(wǎng)工廠計劃，通過構建數(shù)字主線，實現(xiàn)運營工作的端到端可視化，提高生產(chǎn)能力化設備利用率。

羅羅公司積極推進面向全球化設計和全球化制造的設計制造一體化，將全球成百上千的IT系統(tǒng)整合到四大平臺（PLM、MES、SDM和ERP）。全面采用系統(tǒng)工程思想及三維主模型技術，進行整機及系統(tǒng)層面的數(shù)字化設計，實現(xiàn)了瑞達系列發(fā)動機的自頂向下設計。目前，數(shù)字化技術已經(jīng)實現(xiàn)“從設計到飛行試驗”大全面應用。同時，羅羅公司將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術應用到制作現(xiàn)場，提升生產(chǎn)質(zhì)量和管理效率;利用微軟Azure物聯(lián)網(wǎng)套件收集和匯總數(shù)據(jù)，對UltraFan新型發(fā)動機數(shù)百萬個測試數(shù)據(jù)點進行挖掘分析。羅羅公司與卡塔爾航空合作利用虛擬現(xiàn)實技術培訓工程師，讓工程師能夠在沉浸式環(huán)境中利用視覺、聽覺和觸覺來拆卸瑞達XWB發(fā)動機。

通過長期發(fā)展，先進國家的航空制造業(yè)數(shù)字化建設以及覆蓋了產(chǎn)品研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、供應鏈、維修保障各個環(huán)節(jié)。航空制造企業(yè)普遍采用基于模型的系統(tǒng)工程方法，通過全球協(xié)同網(wǎng)絡環(huán)境實現(xiàn)了協(xié)同研制、設計制造一體化;從設計到飛行試驗全面實現(xiàn)數(shù)字化，進行整機及系統(tǒng)層面的數(shù)字化設計，三維數(shù)字化模型實現(xiàn)了設計、工藝、制造和服務全周期的貫穿應用，基于數(shù)字孿生技術對發(fā)動機運行進行監(jiān)控和維護保障，更重要的一點，這些國外航空發(fā)動機企業(yè)都注重遵循流程分類框架（APQC）的搭建，APQC是端到端的業(yè)務視角，基于客戶為中心，基于角色而不是部門，遵從統(tǒng)一的流程架構，消除“智能化段到段”。

2 ?國內(nèi)航空發(fā)動機信息技術發(fā)展現(xiàn)狀及差距

在國家大力推進航空發(fā)動機自主研制的大趨勢下，我國航空發(fā)動機的信息化應用受到空前重視并取得了長足發(fā)展。航空發(fā)動機設計部門普遍采用數(shù)字化設計技術，初步實施了PDM系統(tǒng)，并在新研制的發(fā)動機型號中基本實現(xiàn)了對發(fā)動機產(chǎn)品結構、設計審簽、數(shù)據(jù)發(fā)放、設計文檔的管理與控制;“十五”期間，由國內(nèi)高校完成的第一代“航空發(fā)動機數(shù)值仿真系統(tǒng)-CANSS”，初步實現(xiàn)了發(fā)動機整機、部件、系統(tǒng)、學科等方面若干軟件模塊的開發(fā)和集成，并完成了在部分在研/現(xiàn)役整機及部件中的計算和分析。

由于我國航空發(fā)動機信息化發(fā)展起步較晚，整體并沒有完全形成業(yè)務流程牽引的信息化協(xié)同，信息化應用時效性不足，不能滿足發(fā)動機自主創(chuàng)新研制、精益穩(wěn)定制造、敏捷優(yōu)質(zhì)服務和高效運營的需要，主要表現(xiàn)在：

①產(chǎn)品研發(fā)方面。

面向整機的需求管理、數(shù)字化集成設計和驗證環(huán)境缺失，設計、工藝、測試知識積累不足，全生命周期的正向研發(fā)流程尚未形成。

②生產(chǎn)制造方面。

結構化工藝設計、工裝設計、制造過程控制、制造資源利用缺乏有效的關聯(lián)及信息化支撐環(huán)境，數(shù)字化制造基礎薄弱，使產(chǎn)品工藝穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量和試制周期難以保證。

③試驗驗證方面。

尚未建立完整有效的試驗數(shù)據(jù)庫;試驗全流程數(shù)字化管理手段較弱，缺少數(shù)據(jù)融合和智能分析工具;試驗數(shù)據(jù)管理標準尚未統(tǒng)一;試驗仿真技術仍處于探索階段，尚未將實物試驗驗證與仿真虛擬驗證有機結合。

④服務保障方面。

其技術能力薄弱，體現(xiàn)在航材管理上，各供應商的航材工程數(shù)據(jù)和供應鏈數(shù)據(jù)沒有有效全面系統(tǒng)采集和管理，缺乏大數(shù)據(jù)分析能力，數(shù)據(jù)資產(chǎn)尚未管理和增值;技術出版物上，國內(nèi)發(fā)動機制造商在數(shù)字化出版物方面處于起步階段，相應的工具和方法都有待完善;在運行監(jiān)控方面，發(fā)動機故障檢測手段、故障診斷能力和故障隔離技術欠缺，且維修手段單一，維修效率和效能低，在發(fā)動機裝配、試驗和維護階段，缺乏數(shù)據(jù)收集手段，使得發(fā)動機在排故、維修、壽命管理等方面工作很難開展。

⑤系統(tǒng)集成方面。

數(shù)字化基礎條件及設施仍需完善。缺乏端到端的業(yè)務流程管理體系及持續(xù)化機制，信息化平臺仍然以面向條塊和局部職能管理的運行流程電子化為主，綜合管控能力有待提高。

⑥IT管理模式方面。

未構建集團統(tǒng)一的IT架構，各單位的IT架構是經(jīng)獨立發(fā)展而形成的，各單位信息化投資相對獨立，集團的IT統(tǒng)籌管理能力正在形成，但集團信息化資源分散，信息化技術人才匱乏，支撐能力有待進一步加強，網(wǎng)絡運維模式仍是傳統(tǒng)的、被動的和“救火式”的，大量網(wǎng)絡運維工作仍主要依靠人工完成，缺乏覆蓋多網(wǎng)絡的安全態(tài)勢感知并能與安全運維流程聯(lián)動的運維系統(tǒng)。

3 ?中國航空發(fā)動機信息化發(fā)展規(guī)劃建議

3.1 創(chuàng)新信息化管理模式，構建協(xié)同布局模式

航空發(fā)動機信息化建設應以規(guī)劃為導引、業(yè)務為主導，更加注重集團對信息化統(tǒng)籌協(xié)調(diào)管理，建立“集團統(tǒng)籌、協(xié)同推進、組織融合、成效評價”的信息化管理模式。

統(tǒng)籌決策全局性和關鍵性問題，開展各單位信息化規(guī)劃、年度工作計劃及重大項目建設方案符合性審查工作，推動集團信息化統(tǒng)籌建設。加強協(xié)調(diào)管理，強化信息化年度工作考核、通過項目管理實現(xiàn)信息化試點項目的過程管控。

建立業(yè)務、管理創(chuàng)新與信息化聯(lián)合工作機制，推動MBD的協(xié)同研制平臺建設。同時，突出業(yè)務主導責任，積極發(fā)展業(yè)務主導推進信息化建設。將業(yè)務與信息化融合成為工作常態(tài)，以業(yè)務成熟度為立項依據(jù)，以用戶需求貫穿項目全過程，以用戶評價為驗收條件，創(chuàng)新信息化項目管理機制。

3.2 推動全集團公司IT統(tǒng)一架構，帶動全局業(yè)務協(xié)同

IT架構的統(tǒng)一是航空發(fā)動機企業(yè)在IT發(fā)展過程中必須遵循的基本要求，只有建立不斷統(tǒng)一的IT架構，才能使集團層面的IT運營更加卓越，才能使IT價值更大化體現(xiàn)和發(fā)揮，才能使集團層面的協(xié)同成為可能，才能使對所有供應商具有統(tǒng)一語言，建立面向集團統(tǒng)一的IT架構已經(jīng)成為IT建設和進一步發(fā)展的關鍵需求。無論從解決成本，還是從規(guī)范業(yè)務流程，實現(xiàn)業(yè)務集成等方面看，IT架構的統(tǒng)一已經(jīng)成為實現(xiàn)全局業(yè)務協(xié)同的瓶頸，而且對未來的集成和協(xié)同將會產(chǎn)生更大的助力。

3.3 建立IT管理與業(yè)務高度交叉和融合的治理架構

公司的核心運營、市場及效益快速增長型的業(yè)務是IT首要支持的方向，為保證IT創(chuàng)新應用與業(yè)務改進發(fā)展方向的高度一致，建立基于業(yè)務驅動的IT組織架構和IT實施策略。IT作為工程、運營和技術環(huán)節(jié)中的通用、共性要素，為整個公司提供人員和技術支持，并參與公司業(yè)務流程和運營效能的分析、改進等管理活動，發(fā)揮規(guī)劃、實施和運行維護的職能。

建立面向業(yè)務發(fā)CIO組織架構，每個業(yè)務部門的CIO均具有業(yè)務流程及數(shù)據(jù)領域的專業(yè)知識和專門技能。同時，在所有業(yè)務計劃實施過程中，均要考慮IT對項目的支撐需求。IT與業(yè)務聯(lián)合的IT項目管理方式，業(yè)務部門/用戶的深度參與有利于嚴格控制業(yè)務范圍和系統(tǒng)功能，更有利于系統(tǒng)的應用推廣和持續(xù)的改進。用此連接企業(yè)的戰(zhàn)略、業(yè)務、IT目標，鼓勵應用IT系統(tǒng)，使企業(yè)從IT中獲得價值。

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