商用航空发动机企业信息化探讨

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[摘要]本文基于商用航空发动机企业信息化标准体系建立过程的探索和实践，围绕企业信息化标准体系展开分析和探讨，并提出企业信息化标准体系建设的思路原则，明确建设目标和体系框架的建设内容，同时对建设中遇到的难点进行分析，提出相关建议。

[关键词]商用航空发动机；企业信息化；标准体系

随着信息技术的发展，各种大型装备研制企业先后开启了数字化制造之路。商用航空发动机作为遵循市场规律的复杂产品，多专业集成、多企业和研究机构协同、全数字化研制的研发模式是降低成本、保障产品质量的必要手段，在三维数字化设计体系的构建，基于网络集成和过程协同的异地研发体系的构建，数据管理平台的构建，数字化仿真、验证和多学科综合优化的实现等方面有着迫切的信息化需求。信息化技术涉及最广的是单位与单位间、软件与软件间、接口与接口间、人员与人员间的数据传递，一方面要求数据产生方能够合理地组织数据结构，另一方面要求数据接收方能够正确地理解数据。因此，标准化是信息化的基础，也是促进和推动信息化建设的重要手段[1]。故商用航空发动机（以下简称“商用航发”）企业建设信息化标准体系，将对商用航发的研制手段、平台建设和数据交互进行约束和规范，促进发动机研制水平的提升。商用航发企业信息化标准体系（以下简称“信息化标准体系”）的建立可以对企业信息化标准的研制进行规划和管理，目的主要有：建立完整的、协调的和开放的信息化标准体系框架，对信息化技术应用发展总体思路和发展重点进行科学规划，理顺标准与标准之间的内在关系；解决不同商用航发产品、不同研发单位的共性化和个性化信息技术标准需求，为不同企业、不同系统的数据沟通提供顶层依据；以标准规范形式固化科研成果，总结、归纳商用航发信息化技术应用实践经验，为企业商用航发数字化设计和制造的可持续发展提供服务。

一、信息化标准体系建设目标

航空制造行业信息技术应用标准化发展的总目标是：“围绕构建数字化航空制造业的战略目标，以实现产品设计和制造信息的集成与过程的重组和优化为重点，积极采用国际标准、国外先进标准和国家标准，制定信息技术基础标准、应用标准和相应的管理标准，建立完整协调的、开放式的航空工业信息技术应用标准体系，建立信息化、网络化的工作标准体系，为航空工业信息化提供全过程、全方位的标准化支持。”[2]商用航发企业作为航空工业产业链的一部分，在航空工业信息技术应用标准化发展的总目标范围内，宜围绕下列目标逐步建立信息化标准体系：建立完整、协调、开放的信息化标准体系框架，积极采用国际标准、国外先进标准、国家标准、行业标准和集团公开标准；围绕商用航发产品的数字化设计、制造、维护等活动，健全信息化应用标准体系，以实现产品设计和制造信息的集成、过程的重组和优化为重点，促使信息化应用技术成为企业核心竞争力的一部分；以工程项目管理需求为导向，围绕各类信息管理平台编制支撑标准，为企业信息化提供全过程、全方位的标准化支持。

二、信息化标准体系框架

信息化标准体系属于企业技术标准体系的一部分，隶属于企业技术标准体系中的“通用基础”板块。一个适应企业信息化建设的信息化标准体系框架结构应如图1所示。其中，信息化标准体系的核心是信息化应用标准，信息化应用的核心是产品的数字化设计、制造等相关标准，产品数字化设计和制造的核心是数字样机的构建和维护[3]。信息化标准体系中各子板块的逻辑关系如图2所示。信息化标准体系框架根据企业信息化业务主要分为四大板块，以信息化应用标准为主要建设对象，以信息化管理标准为次要建设对象，将共性的信息化基础标准和信息化技术标准抽离出来，作为单独的板块来支撑前者。这样构建的体系具备开放性，其子板块可以根据需要进行增减或修改。之所以将信息化基础标准与信息化技术标准单独抽离，是因为信息化标准体系中最重要的实现载体和媒介是各类软件和平台。虽然，标准体系的构建是基于产品的全寿命周期而开展的，但并非简单地按产品设计制造环节进行一一对应，构建信息化标准体系的第一步是在设计、制造、管理和维护等环节的软件和平台的实现过程中，提取一般性技术要素和技术方法，再分离出信息化研发、管理过程中独特的技术要素。这样，既保证了在基础技术与信息化应用技术不同步发展时，减少标准体系的更改，又顺应了技术的发展，体现了标准体系的柔性和可扩展性。

三、信息化标准体系建设核心内容

信息化标准体系核心内容即信息化应用标准的建设内容，主要有：信息化应用标准以产品研发为核心，主要覆盖的是与产品设计、仿真、制造、维护直接相关的信息化标准、产品数据定义、传递和维护过程的管理要求。其主要在企业最佳实践的基础上进行编制，形成企业的解决方案，具体可以包括以下几方面内容：1.数字化设计标准。数字化设计是指将产品的结构特征、功能特征应用数字量进行表达、处理和控制，从而在数字空间中完成产品的设计。数字化设计标准主要包括数字化产品定义标准和数字化预装配标准。①数字化产品定义标准该标准主要规范产品几何定义和建模等方面，如产品建模通用标准、零部件建模规范、建模方法和规定、数据质量检查要求等。数字化产品定义是指在产品的全寿命周期中对产品进行数字化描述，以便进行产品设计和制造信息的传递。数字化产品定义标准是用于规范如何使用数字化方法描述产品生产制造要求（包括几何、材料、公差、工艺等）的标准，是一种通用的工程语言，是设计定义数据交互和交换的基础。因为建模构造方法、设计思路的不同，以及设计者对一些基本元素的设置和处理方法的不同，易导致所形成的三维实体在表达上存在偏差，影响干涉检查和应力应变分析等，甚至影响到后继的数字化预装配与数字化制造，所以数字化产品定义标准是体系的核心。②数字化预装配标准数字化预装配（DigitalPre-Assembly）是指在产品实物生产之前，使用产品数字化模型代替实物，开展装配过程的模拟和干涉检查，以提前发现错误，及时修改，并提前准备产品装配方案。数字化预装配标准主要规范在计算机上使用专用软件，构造与产品相关的所有三维数字信息模型，并对已实施数字化定义的产品零部件的三维实体模型按产品的功能要求进行组合等方面的工作，如数字模型的虚拟装配规范，数字样机通用规范，数字样机分类与阶段定义规范，数字样机的研制、管理与评审标准等。2.数字化仿真和试验标准。数字化仿真和试验是指利用数字化手段对产品特性进行模拟和试验，以寻求优化方案，初步验证设计结果对设计要求的符合程度。数字化仿真和试验标准主要包括计算机辅助工程分析标准、数字化仿真系统要求和其他标准。3.数字化制造标准。以商用航发为例，数字化制造主要体现在数字化车间、数字化工装设计和虚拟装配等方面。因此，数字化制造标准主要包括装配可视化技术要求、工艺装配数字化设计通用/专用要求和计算机辅助工艺设计要求等方面的标准。4.数字化管理标准。数字化管理标准是指围绕产品全寿命周期中项目管理和项目协调等管理活动的信息化应用标准，主要包括数字化协同、航空发动机数字化研制流程定义和控制、产品成熟度定义与管理要求、产品数据有效性定义、物料清单（BOM）通用要求等方面的标准。这些标准主要以企业标准为主。

四、运行难点与分析

信息化标准体系建设与商用航发其他标准体系板块建设存在差异。在具体建设时，企业主要面临技术变革快、涉及面广、标准编制和实施基础条件要求高、标准发展不均衡和应用深度不足等问题，主要体现在：1.技术变革快且涉及面广。信息化技术的发展速度往往领先于商用航发产品型号研制的速度，企业在制定信息化技术标准时，不仅要考虑到产品研制的各个方面，还要综合评估信息化技术发展与产品研制成熟的匹配关系，确保产品研发手段的先进性，从而最大程度地保证商用航发的研制质量和效率。2.标准建设和实施基础条件要求高。作为核心的信息化应用标准，其建立、实施与平台、网络等软硬件关系密切，新的标准对软硬件基础条件、企业系统集成程度和人员能力提出更高的要求，而平台工具的建设又依托于业务的成熟程度，二者需要进行充分匹配和适应。3.标准发展不均衡从商用航发行业现状来看，设计阶段的信息化技术应用水平往往高于制造和检验阶段，一方面是由软硬件改造成本造成的，另一方面也与对先进信息化技术的需求有关。不均衡的发展影响了商用航发协同研制模式的推进，削弱了先进信息化技术应用的效果。信息化技术在发动机研发过程的应用深度不足，相关业务不成熟，导致标准的指导性、适用性和技术深度与理想目标存在差距，无法在产品研制过程中充分发挥先进信息化技术的优势。五、建议针对信息化应用标准体系建设的难点和目标，商用航发企业可以采取一些对策：1.培养复合型人才。企业应培养既了解信息化相关标准，又熟悉商用航发研制过程的复合型人才，及时跟进信息化技术应用的发展，重点围绕智能制造、产品数据定义、协同研发等领域开展行业对标工作，制定信息化技术应用发展规划。在产品型号论证前，组织各个专业充分分析信息化技术应用的成熟度和时机，开展信息化技术标准的型号应用策划，在标准体系框架下，边建设边完善。2.协同合作且标准化参与设计全过程。一方面，围绕产品研制的信息化需求，提前开展软硬件建设需求分析与建设目标策划，以及信息化应用标准的需求分析，确保标准的编制与业务需求、平台实现的紧密结合。另一方面，在标准建设过程中，要充分总结最佳实践案例，建立健全配套软件工具和重用库，并积极跟进标准实施效果，循环提升，确保标准有效执行。3.加强专题研究且持续优化平台。商用航发代加工企业应对标国际标杆，充分梳理业务逻辑，定位发展，改善薄弱环节，组织资源进行专题研究，完善相关流程，规范引导下游企业更好地合作。同时，充分利用项目作为牵引，建设统一的产品研发和数据交互的平台，对产品研发生命周期各阶段参与者的信息化标准建设提出要求，促使行业平均水平的提升。六、结语信息化标准的核心是信息化应用标准，信息化标准的体现方式主要是软件和平台的实现。因此，在实施信息化标准时，企业不仅要大力对员工开展宣贯，也要通过工具软件和平台辅助实现，以确保信息化标准更方便、更快速和更有效的实施。

参考文献

[1]程华彦，杜杠，杨洁，等.航天数字化制造系统的标准化研究（一）［J］.航天标准化，2009（3）：6—12.

[2]王喜力.航空产业信息标准化发展思路的探讨［J］.航空标准化与质量，2002（4）：3—6.

[3]周红桥，于振华，丁红宇，等.基于数字样机的产品数字化设计与制造标准体系构建［J］.中国标准化，2011（09）：47—52.

作者:舒锋 单位:中国航发商用航空发动机有限责任公司