面向飛機MRO領域的產品全生命周期管理信息化模型研究

◎文/蔣曉弟 李 巍（國營蕪湖機械廠技術中心）

當前，國內航空裝備設計所、制造廠、使用部隊與保障企業間各自獨立，自成體系，產品全生命周期信息未實現在統一的信息化平臺上建立與維護，加之不少現役航空裝備設計時未充分考慮維修性，導致作為產業鏈下游的航空裝備修理企業對航空裝備的設計、制造和使用信息掌握不全，修理保障時缺乏單機技術狀態數據信息支撐，尤其在裝備跨代、換代時期，產品更新快、構型復雜、異構數據量大，傳統修理保障模式已不能滿足當前武器裝備的保障發展趨勢。

一、航空裝備綜合保障的現狀分析

1.航空裝備綜合保障未來發展面臨巨大挑戰

由于航空工程的復雜性，小批量、多批次、整機和部件的混合維修等因素，給組織和管理帶來了較大的難度。一方面，飛機技術水平的提高，工藝復雜性的增加，使得在設計數據接收、組織策劃和修理保障實施上不能順暢過渡，導致了產品修理周期延長；另一方面，整機和部件的混合維修，由于缺乏必要的維修工程管理的技術手段支持，導致維修組織的困難，而飛機的交付時間要求緊迫，目前的條件不能很好地適應當前任務的需要。

2.現有數據管理方法不適應產品維修管理的需要

產品維修過程中產生并傳遞大量的信息和數據，需要交流和共享，現有的數據管理手段已經不能滿足現代維修的需要，越來越捉襟見肘。具體來說，目前維修保障單位基本采用Office軟件、CATIA及各種輔助工具參與飛機的維修設計、工裝設計，產生大量的電子數據，同時還要接收大量的設計、制造和使用數據用于維修準備，盡管部分單位各自建立了內部網絡和信息化平臺，但保密要求限制和平臺種類各異[1]、互不連通等因素造成信息載體落后、相關的信息沒有關聯、缺乏單一的產品數據源，信息孤島效應明顯，已不能很好地滿足航空裝備綜合保障進一步發展的需求。

3.傳統的管理手段不適應復雜系統維修的需要

傳統的維修過程的管理基本上還是以“碰頭會”、電話或者紙質記錄為主，缺乏一種數字化、可視化的手段動態監控維修項目全過程。

4.缺乏一體化的技術狀態管理系統

部分航空裝備修理單位雖然利用信息系統開發實現了部分技術狀態管理功能模塊，但因缺乏面向技術狀態管理業務整體的設計，難以作為統一平臺支持該項業務的系統開展。目前的技術狀態管理的核心對象是各類圖文檔，而沒有以物料清單為核心對象，沒有建立起以產品結構為核心組織各種產品數據的管理機制，也沒有建立涵蓋設計、修理等的一體化更改控制流程。

二、總體方案

通過分析飛機MRO業務架構，研究提出面向飛機MRO業務領域的產品全生命周期管理平臺業務模型和數據模型。以系統工程[2]為指導、技術狀態管理活動為主線，充分借鑒了ATA標準和S1000D系列標準等相關國際先進規范，基于基地級修理主流程開展航空裝備綜合保障技術過程和技術管理過程的研究，按圖1設計總體方案，提出面向飛機MRO領域的產品全生命周期管理信息化系統的構建[3]。

圖1 面向飛機MRO領域的產品全生命周期管理信息化系統示意圖

三、主要技術分析

根據總體方案重點開展業務文件數據的組織與管理、型號產品數據與實例產品數據的管控、企業公共協同工作平臺搭建、MRO業務流程自動化、信息平臺集成、專業成果與配套標準固化等相關技術的研究與準備。

集中存儲、管理、組織和控制產品型號數據調撥、試修技術準備、試修實施、生產組織協調、現場技術支持等業務過程中產生的飛機維修保障工程相關的設計標準、技術文件、工藝文件、生產現場問題處理單據等圖文檔。支持按文檔屬性包括編號、密級、型號、專業等進行多維度組合查詢，實現文檔版本管理，并對這些數據進行嚴格控制，確保數據的一致性、有效性、完整性、安全性和可追溯性。

建立基于產品結構化管理的數據管理機制，在設計產生的EBOM（工程BOM）基礎上，重構出維修所需的BOM，實現按架次或修理次數有效性的產品數據管理。引入技術狀態管理理念，實現型號設計、維修數據構型的一體化管理，確保設計更改結果和生效架次等信息能夠自動傳遞至維修等環節，通過智能影響性分析提示其進行相應更改，并在系統中記錄整個更改的處理過程。

構建企業級（理論上可以跨企業）的公共協同工作環境，將型號維修過程中涉及到的設計、制造、維修、客戶等角色人員緊密連接在一起，為各類角色提供統一安全的數據共享、交換和協作的區間，消除跨地域、跨業務造成的隔閡。

通過工作流程驅動飛機維修業務流程的規范自動執行，實現技術、生產、質量、資源保障等業務環節中工作流程的有效銜接和信息的順暢流轉，有序協調整個飛機生命周期過程中的各項業務活動。

有效整合并利用各部門的各種知識和信息資源，集成飛機維修過程中使用到的數字化設計、維修等應用工具和信息系統，并為其他系統提供必要的集成接口。

四、模型構建

MRO總體業務過程一般按技術準備、修理研發、修理生產和外場服務等開展（修理技術路線見圖2），基于該業務過程構建以下主要信息系統模型 （信息系統架構見圖 3）。

1.建立產品物料及其結構管理模型

根據產品圖樣及相關文件構建維修BOM，明確分解范圍及交件路線，編制修理技術條件、工藝文件，完成審批并發布。

圖2 修理技術路線

圖3 信息系統架構

構建維修BOM：創建一對設計物料對象和維修物料對象，分別從設計角度和維修角度對產品物料進行屬性定義和結構定義[4]；利用與外調資料項版本的關聯關系，確保在外調資料項版本的審查結論發生更改時，設計物料項版本也會相應更改；利用設計物料與維修物料的關聯關系，確保在設計物料項版本換版時，維修物料項版本會相應更改；設置專門的作廢更改流程，確保設計物料和維修物料各自唯一的已發放項版本可同時被作廢。

建立物料管理的單一數據源系統：采用中間數據庫和數據倉庫技術，實現產品全生命周期管理系統（PLM系統）與其他信息化系統的集成；設計物料對象一旦在PLM系統中發放，企業資源計劃系統（ERP系統）通過中間數據庫同步獲得數據，相應地生成新的產品物料記錄；將與工程技術定義無關的物料的其他屬性歸集到維修物料對象參考屬性表單中，在維修物料對象發放時同步給ERP系統作為初始值，屬性值的修改在ERP系統中進行；設計物料對象與維修物料對象中任意一個在PLM系統中完成換版更改，ERP系統可通過中間數據庫同步獲得數據，相應更新產品物料記錄。

2.建立工藝及其結構管理模型

根據工藝規劃，分析需修理的對象和修理流程，建立工藝及其結構管理模型。

引入維修服務對象：引入維修服務對象，用于表達對某種產品的維修要求；利用維修服務將被維修產品與維修方案串接起來。

主輔機維修方案分離：將輔機的維修方案從主機維修方案中剝離出來，二者的結構均包含針對整機及其零組件的工藝任務。

引入維修方案的PBOM與BOP：將維修方案規定需要對其進行工藝處理的被維修產品的零組件，組織為一個與維修方案唯一對應的物料層級結構（PBOM，工藝BOM），用于表達維修方案的總體規劃；將維修方案所包含的工藝任務組織為維修方案自身的工藝層級結構（BOP），用于表達維修方案的詳細設計。

將對工藝任務的定義限定在技術層面：僅從資質上定義工藝任務對人力資源的需求；為工藝任務定義全面的物料需求，以及需求類型。

提供責信度檢查功能：提供責信度檢查功能，用于識別BOP對PBOM的落實程度。

3.建立單機技術狀態管理模型

實例機型進入修理線后，根據前期掌握的實物狀態和故檢結果建立單機技術狀態模型。

引入維修項目，對維修方案實例化：引入維修項目對象，用于組織歸集與一個產品進廠修理有關的所有數據；對維修方案及其結構中的所有工藝任務進行實例化，用于生產準備。

文實雙線并行以確認進廠狀態：設置履歷本對象，并在實例履歷本對象上登記輔機產品的件號和使用記錄；開放實例BOP中的“配套”工序的編輯權限，便于故檢員將實物清點結果記錄在實例工序上；提供文實比對功能，檢查履歷本登記的信息與實物清點結果之間的一致性；在文實比對通過之后，生成單機實例BOM，并利用基線確認產品進廠時的單機技術狀態。

4.建立更改與貫徹過程管理模型

落實上級通報或上游更改，建立更改與貫徹過程管理模型。

統一數據狀態與更改模型：為數據設置若干個版本；為每一個數據版本設置若干種狀態；控制不同狀態數據的權限；引入更改對象，將更改過程中涉及到的所有業務數據和管理數據組織在一起。

五、結語

本項目以信息化平臺為載體建立面向飛機MRO領域的產品全生命周期管理通用信息化模型，建設形成適用于航空裝備MRO業務的產品全生命周期管理標準業務對象、業務流程和業務場景，并以某具體機型修理過程為試點開展工程化應用，實施過程中通過不斷迭代優化，提高模型成熟度，固化后可向其他機型推廣，為航空裝備修理系統各單位開展數字化修理建設提供借鑒。同時，本項目實施過程中開發的部分功能模塊為推進視情維修模式改革奠定了基礎，也為其他相關業務流程創造了價值，對壓縮裝備在廠修理周期，提高我軍航空裝備修理質量和裝備完好率具有重要意義。