基于廠所協同的航空產品研發-制造集成平臺架構研究

趙 爽，贠周會，鄭堂介，付 彬

(洪都航空工業集團，江西 南昌330024)

0 引言

為滿足教練機型號研制過程中全數字研發-制造一體化的要求，實現對與產品相關的數據、過程、資源的統一管理，基于單一數據源，以全數字量傳遞為手段， 以業務數據流為導向， 充分發揮洪都集團“廠所合一”的企業體制機制優勢，并根據教練機產品研發-制造的技術特點，創建廠所協同模式下的數字化研發-制造企業業務流程模型，結合企業現有的VPM、ePDM、DELMIA等商用軟件平臺及企業自研的三維CAPP系統， 架構全新的基于全數字化流程的企業研發-制造集成應用平臺，打造行業教練機數字化集成研發-制造應用示范工程。 為實現航空制造業研發-制造業務模式的現代化轉型夯實基礎。

1 航空企業廠所體制模式

1.1 “廠所分離”模式下的產品研發-制造

沿用于原蘇聯航空體系建制， 我國大部分航空制造聯合體均采用了“廠所分離”體制模式，在這種建制下，以主機制造廠（簡稱主機廠）與配套設計所進行航空產品系統的研發與制造， 如成飛——611所，西飛——603 所，沈飛——601 所，昌河——602所，均為在航空產品研發與制造之間采用這種“松耦合”的協作方式，由于主機廠和設計所是體制上互相獨立而業務上又相互關聯的兩個互不隸屬實體，目前，在我國航空制造行業，三維數字化產品數據基本取代二維紙介質圖紙， 產品設計數據從設計院所向制造工廠傳遞依賴于企業外部的數據傳輸網絡，如圖1所示。

圖1 “廠所分離”模式下的基于數字量傳遞的產品數據傳遞方式

1.2 現代制造趨勢下“廠所分離”模式產生的問題

設計院所與主機廠之間數據傳輸的網絡可以是院所與主機廠之間的專用通訊網， 或者是如互聯網之類的公眾通用網絡，這就決定了廠、所之間的產品數據傳遞遠不及企業自有的園區網速度快、 實時性好與安全性高； 由于院所與主機廠各有一套產品數據管理、存儲平臺，當產品設計數據發生設計更改或版次變更時， 設計院所除維護自用的產品數據管理平臺之外，還須及時將這種變更反饋給主機廠，在數據傳輸網絡速度相對較慢、設計型號日益繁多、產品設計數據量不斷增大、 產品設計更改愈趨于頻繁的今天， 這種機制模式將不能保證有效的產品單一數據源，廠所之間將反饋不暢，響應遲滯，數據實時準確性難以保證，為了滿足對產品的快速設計、制造與維護，主機廠對產品各類數據的維護壓力可想而知。

1.3 “廠所一體”模式下的產品研發-制造

作為新中國最早成立的主機廠， 洪都集團獨有的“廠所一體”體制建制，使得集團能夠從全局的角度，以“緊耦合”的方式對企業的研發-制造資源進行統一的部署與規劃（圖2）。

在這種體制下， 設計所和制造車間作為企業應用節點通過高速光纖園區網（ESB總線）互聯，基于統一的應用架構集成平臺和編碼標準以及軟件接口，設計部門采用CATIA+VPM作為產品數據研發與管理平臺；通過實施企業自研的中航CAPP系統，工藝工裝部門實現了全數字化的工藝設計工作，同時，車間制造執行系統（MES），質量管控系統(IQS)等企業業務應用平臺也在逐步推進中； 集團公司架構了統一的數據管理平臺，對產品設計數據、工藝工裝設計數據等各類企業數據資產的存儲集中管理， 從根本上保障了企業業務需要的單一數據源；得益于企業ESB總線部署，企業應用反應快捷、數據傳輸準確、實時性好。

圖2 “廠所合一”模式下的產品數據管理架構

1.4 廠所協同是實現產品數字化研發-制造一體化的最優選擇

究其歷史原因， 航空產品制造業中無論是采取“廠所一體”這種“緊耦合”模式還是“廠所分離”這種“松耦合”運作模式，必然有它存在的價值與理由。 從基于單一制造數據源，以業務數據流為導向，減少中間業務環節，降低企業人力物力等各類資產的投入，減輕企業數據維護壓力，消除數據冗余存儲、提高管理效率達到快速研發-制造搶占市場先機來看，廠所協同這種業務模式對產品數字化研發-制造一體化有著先天的適應性與優越性， 這種模式將是實現現代航空產品數字化研發-制造一體化的最優選擇。

2 數字化研發- 制造業務流程建模

2.1 當前企業業務流程不適合全數字化研發-制造

2.1.1 信息資源管理企業基礎標準缺失

雖然洪都集團在體制上屬于“廠所合一”的運營模式， 在企業信息化建設方面也取得了一些階段性的成果， 限于當時信息工程理論和信息集成技術以及數據庫技術發展水平， 洪都集團在企業信息化建設的進程中，沒有形成信息資源管理企業基礎標準，依托企業自研與第三方軟件供應商的支持， 搭建了企業信息系統集成平臺， 考慮到各軟件系統供應商不可能擁有相同的架構標準與開發規則， 這些外購軟件系統及企業自研的軟件之間的數據傳遞與交互均需要開發專門的接口程序， 隨著企業應用部署的不斷增長，各業務子系統之間的接口數也以n*（n-1）激增，對企業而言，接口的開發與維護都是一個亟待解決的棘手問題，VPM，ePDM,MES以及未來要部署實施的SCM、CRM莫不如是。

2.1.2 企業內部信息孤島難以消除

眾所周知， 沒有一個軟件系統供應商能提供一個大型企業集團業務運營所需的全部應用解決方案，隨著公司外購系統的增多，很多針對各職能部門根據各自的業務需求建立的應用系統， 相互之間不可能有統一的組織、架構標準，雖然每個系統都可以發揮作用，但對于整個組織或企業來說，數據流動遲滯，數據實時性、準確性無法保證，信息孤島難以有效消除。 使得企業的數據既不能支持高層領導決策，也不能很好地服務于客戶。 當然不可能在更高層次上充分發揮系統中數據的整體效果， 信息系統的作用就大打折扣。 這不僅造成企業資產、人力資源的嚴重浪費，在管理上也是不可取的，因此對現有信息系統業務流程進行重新梳理設計是勢在必行。

2.2 數字化研發-制造業務流程模型

在分析企業現有業務流程的基礎上， 結合現代企業管理理論， 依托先進的信息集成技術與數據管理與存儲手段，充分考慮廠所并行的特點，借助流程建模軟件EPMS對企業現有信息化流程進行重新梳理與設計，利用EPMS的模型完整性檢測功能，通過不斷的分析與驗證，最終經過人工修正后，建立了全數字化的研發-制造流程模型（圖3）。

3 數字化研發-制造一體化集成應用平臺

3.1 數字化研發-制造集成平臺規劃原則

圖3 全數字化研發-制造流程模型

在兼顧企業現有資源的最大可用性的原則下，對企業研發-制造平臺整體架構進行設計，最大限度利用企業現有資源（軟硬件平臺、人力資源、數據資源）的原則，從全局的角度對企業PDM進行規劃，在保證各部門現有產品數據可用的前提下， 實現企業元數據的統一規范； 對部門數據字典轉換、 進行統一編碼； 開發、 開放各部門業務數據傳遞、 共享接口， 確保各應用子系統中上、 下游數據傳輸流暢，實時交互。

3.2 數字化研發-制造集成平臺架構

根據企業數字化研發-制造流程模型實際，將集成平臺架構劃分為三大層：

第一層為企業數字化各應用子系統： 用于產品設計數據管理的VPM子系統；用于工裝、模線數據管理的TDM子系統； 用于工藝部門的工藝設計數據管理的3D-CAPP子系統； 用于工裝設計數據管理的TDM子系統；用于質量管控的IQS子系統以及車間制造執行子系統MES和企業OA系統。 各子系統數據以各類BOM進行產品數據數字量傳遞， 各數據管理子平臺系統基于企業ESB服務總線通過企業全息數據交換標準平臺進行數據傳輸與交互。

第二層為企業統一數據管理協同平臺，這是數字化研制-制造協同平臺架構的核心，通過該子平臺，對各子系統業務數據進行采集與統一維護與管理，在此完成各子系統業務數據的集成、轉換與交互。

第三層即為企業門戶系統，作為企業各類信息、數據的統一分布平臺， 企業用戶通過門戶系統單點登錄，即可完成基本的業務應用操作。

系統架構平臺如圖4所示。 本架構實現了真正意義上的可擴展的、 開放式的研發-制造數字化協同。

4 結語

本文通過對基于廠所協同的航空產品研發-制造集成平臺架構的研究，為公司實施“一廠兩址”的廠所異地研發-制造協同模式， 提供了理論基礎，對工程的應用，具有一定的參考價值。

圖4 數字化研發-制造協同平臺架構

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