集成環境下的適航管理信息平臺應用研究

曹友明

（中國直升機設計研究所，江西 景德鎮 333001）

0 引言

民用航空器，被譽為“現代工業之巔”，是現代科技高度集成的產物，是衡量一個國家科技、工業水平和綜合國力的重要標志之一。適航管理作為民用航空器研制過程的重要組成部分，通過適航管理進行的適航取證工作是制約民用航空器取得研制和商業成功的最關鍵因素之一。適航管理是以保障民用航空器（包括飛機、發動機、螺旋槳和機載設備）的安全性為目標的技術管理；是政府適航部門以制定的各種最低安全標準為基礎，對民用航空器的設計、制造、使用和維修等環節進行的科學統一的審查、鑒定、監督和管理的工作。這意味著適航管理業務辦理過程與民用航空器全生命周期各類信息化系統存在實時、大量的數據交互。針對適航管理信息化平臺建設，國內的中國民航總局、中國商飛、上海適航審定中心、中國民航大學、中航一飛院等都開發了服務于不同業務類型的適航管理信息系統，但這些系統僅提供了適航信息的跟蹤、整理、查詢等功能，缺乏對適航業務辦理過程中各輸入信息來源的獲取，也無法充分利用已有民用航空器研制系統提供必要的適航符合性信息，容易形成信息孤島。因此，為了充分利用民用航空器已有信息數據資源，需要進行適航管理信息平臺與民用航空器研發各平臺的初步集成研究。

該文以典型業務型號合格取證業務為例進行研究，通過利用IDEF0建模方法，梳理適航管理信息平臺中的輸入、輸出信息并依據信息屬性和來源將其進行分類重組。并在此基礎上進一步確定適航管理信息平臺與已有民用航空器信息化系統的信息交連關系，從具體適航符合性驗證的角度設計適航管理信息平臺與PDM、ERP、SDM等系統的初步集成方案，并用典型型號驗證案例驗證了該模式的可行性。

1 適航管理與民用航空器研制各過程的信息交互

適航管理作為約束民用航空器整個研制過程，滿足“適航性”要求，并是民用航空器獲得市場認可的有效保證。適航管理作為民用航空器研制過程的重要組成部分，其可分為初始適航管理和持續適航管理，初始適航管理是對設計與制造的維護，持續適航管理是對民用航空器交付使用之后的維護與管理。圖1描述了適航管理平臺與民用航空器研制各系統之間的信息交互關系。

從圖1可以看出適航管理與民用航空器研制各系統之間的信息交互非常頻繁。適航管理不但與CATIA（或CAD）、CAM、CAPP、CAE等進行信息、數據交互，并且與民用航空器研制全過程的所有體系都存在信息的交互，其作用范圍也貫穿民用航空器研制所有過程。通過研究分析適航管理與設計、制造系統之間的信息交互，能夠確定在適航業務辦理的過程中輸入信息來源，也能在一定基礎上指導民用航空器研制進程，并進一步明細適航作用的范圍，這將是實現適航管理平臺與民用航空器研制其他體系進行協調控制的基礎。

2 型號合格取證管理系統的輸入、輸出分析

按照中國民航局最新頒布的航空器型號合格審定程序（AP-21-AA-2011-03-R4）規定，并借助IDEF0建模分析方法，建立型號合格取證管理系統的A0運行模型如圖2所示。

型號合格取證管理系統的輸入信息有PSCP、CP、等效安全、豁免、型號設計資料、型號工藝資料、試驗資料等。

輸出信息包括型號合格證、特許飛行證、型號資料批準表、制造符合性檢查記錄、符合性檢查單及清單等。

通過對型號合格取證管理系統各輸入、輸出信息的來源和作用對象的分析和研究，可將其劃分為自有型信息與繼承型信息兩種不同類型。

定義2-1 自有型輸入。本身并不存在，根據適航業務需要而即時產生。如，審定計劃、制造符合性請求單、制造符合性檢查項目清單等。

定義2-2 自有型輸出。此類信息產生于適航管理信息平臺，只適用于適航業務辦理，與其他業務和信息系統無關聯關系。象：型號合格證、型號設計批準書、符合性檢查單及清單等。

定義2-3 繼承型輸入。此類信息本身存在于航空企業內的其他信息系統，在適航業務需要時從外部調入。典型的繼承型輸入有型號設計資料（如圖紙、工藝文件等）以及一部分符合性驗證資料（如鳥撞驗證技術）等。

圖1 適航管理與民用航空器研制各系統之間的信息交互關系

圖2 型號合格取證管理系統A0系統運行圖

定義2-4 繼承型輸出。該類信息產生于適航管理信息平臺，不僅用于適航業務，也可用于其他業務，并可以作為其他信息系統的輸入并能為其他所利用。象，旋翼系統防除冰驗證技術、已批準工藝規范等。

上述4種類型的輸入、輸出信息來源與作用對象如圖3所示。

從圖3中不難看出，適航管理信息平臺與企業其他系統進行信息交互的主體內容為繼承型輸入和繼承型輸出，因此，解決信息集成問題的關鍵在于理清適航管理業務各階段的詳細輸入、輸出。

圖3 4種類型信息的輸入、輸出

參照航空器型號合格審定程序AP-21-AA-2011-03-R4的規定，該文分別按概念設計、要求確定、符合性計劃制定、計劃實施和證后控制這5個階段來對航空器型號合格取證過程的輸入、輸出信息進行了分析與研究。按照前文對繼承型輸入和繼承型輸出的定義（定義2-3，定義2-4），分析出型號合格取證過程涉及的典型繼承型輸入和繼承型輸出信息分別列舉如下。

繼承型輸入：供應商信息、型號設計特征、圖紙和基本設計；設計保證手冊；航空器設計資料及更改特征；生產工藝信息；試驗大綱、試驗任務書、試驗分析報告等。

繼承型輸出：符合性驗證試驗過程經驗數據、一部分型號設計資料和審定過程信息等。

3 適航管理信息平臺與PDM系統的集成方案

航空企業的PDM系統是管理所有與航空產品相關的信息和過程的系統，它包括2個方面內容。1）與航空產品相關的所有信息，即描述航空產品的各種信息，包括部件信息、結構配置、文件、CATIA圖、審批信息等。2）與航空產品相關的所有過程，即對這些信息的定義和管理，包括信息的審批、分配以及更改等。

為了實現航空企業PDM系統中產品設計/制造數據向適航管理信息平臺的共享與傳遞，需分析這兩種系統各自的信息組織方式，利用兩者直接的鏈接關系，進行集成方案設計。該文主要對型號合格取證業務中的審定計劃（CP）結構、國際上通用并用于航空器維修的ATA結構和PDM中常用的產品零部件結構進行了分析，其特點如下。1）合格審定計劃結構：面向適航業務，面向審定計劃的制定，結構簡單，涵蓋航空器整個設計和驗證過程的符合性。2）ATA結構：面向適航，尤其是維修，結構復雜程度一般，可覆蓋飛機的各系統和結構。3）PDM產品結構：面向全機的數據管理，結構復雜，包括各種系統和結構，能夠細化至零件層。

很顯然，ATA結構可以與審定計劃結構建立聯系，又因為其覆蓋飛機全部系統與結構的特點，使得建立ATA結構與PDM產品結構之間的聯系成為可能。因此，通過以ATA為中心的結構轉換，可以初步建立審定計劃結構與PDM產品結構的間接聯系，從而為實現PDM系統中設計、制造數據向適航系統的共享與傳遞提供了可能，如圖4所示。

另外，適航管理信息平臺還應實現與航空企業ERP系統在知識、標準和文件等基礎信息領域的共享。主要的基礎信息包括：航空產品型號信息、批/架次信息、部門信息、用戶信息和質控文件信息等。適航管理信息平臺與PDM/ERP的集成原理如圖5所示。

4 集成環境下的典型業務應用場景設計

航空器的型號合格取證過程包括大量的設計符合性驗證工作，這項工作的主要內容是編制審定計劃（CP），并根據該合格審定計劃實施航空器符合性驗證任務，以表明航空產品的設計符合相應適航標準。

在實際的符合性驗證工作中，需要直接或間接地用到大量已經存在的設計、工藝、試驗等信息（繼承型輸入），同時，驗證工作中產生的部分信息也可作為描述產品的信息而存入PDM系統中（繼承型輸出）。在集成環境下，符合性驗證工作的實施過程可歸納為6個步驟。

圖4 設計/制造數據向適航管理信息平臺的共享與傳遞過程

圖5 適航管理信息平臺與PDM/ERP的集成原理

4.1 編制審定計劃（CP）

審定計劃的組織結構應至少能與ATA結構建立聯系，以保證適航系統的數據能和PDM系統中的產品設計/制造數據實現交互與共享。

4.2 啟動驗證任務

啟動驗證任務并從PDM系統獲取已存在的文件和數據。由于適航系統中所有的驗證任務均通過審定計劃的結構進行組織，所以通過CP結構與PDM中相應BOM的關聯，可以獲取PDM系統中相應結構下已經存在的文件和數據。

4.3 篩選適航驗證需求的信息

根據具體驗證任務的需要，對從PDM系統中獲取的信息進行篩選。

4.4 執行驗證任務

在流程的指導下執行驗證任務。

4.5 驗證任務執行完畢，產生“適航驅動”的相關信息

“適航驅動”的信息即通過適航管理信息平臺產生的信息，分為自有型輸出和繼承型輸出。

4.6 歸檔有用信息到PDM系統

通過CP結構與BOM的關聯，將一部分信息（繼承型輸出）歸檔到PDM系統的相應結構下，成為PDM系統中描述產品適航特性的信息。

圖6展示的是“艙門功能地面試驗”的執行流程，該流程比較完整的體現了符合性驗證工作在集成環境下的6個步驟。

5 結語

現代先進制造模式呈現出網絡化、信息化、集成化、智能化、柔性化和敏捷化的發展趨勢。實現民用航空器研制體系的信息化，是實現我國民用航空取得成功的一個重要條件。型號合格取證是民用航空器進入市場的必要前提，該文通過對民用航空器型號合格取證過程中的輸入、輸出信息來源的分析與研究將其劃分為自有型信息與繼承型信息，并在此基礎上初步設計了適航管理信息平臺和PDM/ERP等系統的集成方案，實現適航管理平臺與民用航空器研制各體系的協調與控制。以期能夠提高民用航空器的適航取證效率，實現適航快速取證的目的。

圖6 艙門功能地面試驗流程