以數(shù)字線索理念為指導(dǎo)的系統(tǒng)生命周期管理技術(shù)研究

石振華 戴永長

一、系統(tǒng)生命周期管理是數(shù)字線索發(fā)展的必然

美軍將數(shù)字線索（Digibl Thrcad）和數(shù)字孿生（Digital TWin）視為“改變游戲規(guī)則”的顛覆性機(jī)遇，并從2014年起組織洛克希德·馬丁、波音、諾斯羅普·格魯門、通用電氣和普拉特.惠特尼等公司開展了一系列應(yīng)用研究項(xiàng)目。數(shù)字線索的特點(diǎn)是“全部元素建模定義、全部數(shù)據(jù)采集分析和全部決策仿真評估”，能夠量化并減少系統(tǒng)生命周期中的各種不確定性，有效支撐裝備生命周期中關(guān)鍵決策點(diǎn)的決策，大幅降低復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)生命周期各階段迭代的時間和成本。美軍認(rèn)為，系統(tǒng)工程將在基于模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步經(jīng)歷數(shù)字線索變革。

我國航空工業(yè)以全生命周期數(shù)字線索模型連續(xù)傳遞應(yīng)用為理念的MBSE能力發(fā)展，使得產(chǎn)品生命周期管理（PLM）向系統(tǒng)生命周期管理（SysLM）發(fā)展成為必然，系統(tǒng)生命周期管理涵蓋產(chǎn)品所有的開發(fā)階段，通過各階段產(chǎn)品相關(guān)模型的一體化整合，實(shí)現(xiàn)端到端的業(yè)務(wù)驅(qū)動和追溯。落實(shí)系統(tǒng)生命周期管理必然為產(chǎn)品研制業(yè)務(wù)鏈相關(guān)方創(chuàng)造更好、更高效的合作條件。

二、系統(tǒng)生命周期管理研究與推進(jìn)

基于航空工業(yè)研制模式持續(xù)創(chuàng)新要求，信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼）以數(shù)字線索理念為中心、結(jié)合航空工業(yè)多年來MBSE實(shí)踐提出的管理能力需求，重點(diǎn)從兩個方向展開系統(tǒng)生命周期管理技術(shù)的研究：面向全生命周期基于XBOM的數(shù)據(jù)連續(xù)傳遞和關(guān)聯(lián)追溯，如圖1所示，以及基于MBD的設(shè)計、工藝、制造和檢測模型連續(xù)傳遞應(yīng)用。研究過程秉承繼承和發(fā)展理念，立足于航空工業(yè)主機(jī)廠的典型信息化應(yīng)用架構(gòu)，并結(jié)合未來可能的發(fā)展方向和國家自主可控目標(biāo)，進(jìn)行了三個方面技術(shù)路徑的探索。

面向當(dāng)前主機(jī)廠的典型應(yīng)用框架，探索通過與商用軟件能力的結(jié)合實(shí)現(xiàn)數(shù)字線索的技術(shù)路線，通過能力聚合構(gòu)建全生命周期XBOM的關(guān)聯(lián)和追溯，并結(jié)合工藝仿真軟件實(shí)現(xiàn)MBD模型的連續(xù)傳遞、三維工藝設(shè)計和制造現(xiàn)場可視化和基于模型的檢驗(yàn)指令編制。

以起落架系統(tǒng)為樣例，基于標(biāo)準(zhǔn)建模語言和模型交互標(biāo)準(zhǔn)，完成了體系架構(gòu)、系統(tǒng)需求、系統(tǒng)架構(gòu)和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的集成和驗(yàn)證，并結(jié)合項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)設(shè)計工藝高度并行過程中基于MBD模型的設(shè)計、工藝和檢驗(yàn)協(xié)同，以及三維工藝在生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化應(yīng)用。

以實(shí)現(xiàn)自主可控工業(yè)軟件能力為目標(biāo)，確定了基于XBOM構(gòu)建全生命周期數(shù)字線索主線、結(jié)合第三方工具軟件實(shí)現(xiàn)模型連續(xù)應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)路線，與工程實(shí)踐相結(jié)合逐步開展的自主全生命周期管理軟件的產(chǎn)品化。

此外，作為數(shù)字線索實(shí)現(xiàn)的基石，信息技術(shù)中心（金航數(shù)碼）還面向全生命周期、基于國際標(biāo)準(zhǔn)建模語言與模型交換標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)工程集成框架研究，為跨項(xiàng)目群和平臺的復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)提供通用的方法、流程、工具與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

三、數(shù)字線索理念指導(dǎo)的系統(tǒng)生命周期管理推動協(xié)同研制模式變革

以數(shù)字線索理念為指導(dǎo)的系統(tǒng)生命周期管理技術(shù)既是先進(jìn)管理理念的發(fā)展方向，也是系統(tǒng)工程方法在航空工業(yè)推廣應(yīng)用的必然需求。

系統(tǒng)生命周期管理是人們對產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行廣泛而深入思考的結(jié)果。思考不是針對產(chǎn)品或研發(fā)流程的局部，而是把產(chǎn)品看作系統(tǒng)之系統(tǒng)的組成要素、思考產(chǎn)品全生命周期循環(huán)的優(yōu)化，是對系統(tǒng)工程思想的進(jìn)一步推動。

航空工業(yè)在向正向設(shè)計模式轉(zhuǎn)變過程中，已實(shí)現(xiàn)MBSE正方法的單點(diǎn)驗(yàn)證，正在實(shí)現(xiàn)與后續(xù)詳細(xì)設(shè)計、生產(chǎn)等業(yè)務(wù)的貫通，系統(tǒng)生命周期管理將為此提供支撐能力。

基于XBOM的全生命周期數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)追溯管理將透過數(shù)據(jù)表象驅(qū)動設(shè)計、制造、成品和試驗(yàn)/試飛驗(yàn)證等業(yè)務(wù)的整合，從而推動協(xié)同研制模式的持續(xù)發(fā)展。

四、推進(jìn)建議

以數(shù)字線索理念為指導(dǎo)的系統(tǒng)生命周期管理技術(shù)研究應(yīng)通過項(xiàng)目和產(chǎn)品研制支撐能力的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)和持續(xù)優(yōu)化迭代。

一是應(yīng)緊密結(jié)合航空工業(yè)當(dāng)前的直接業(yè)務(wù)需求，如對MBSE模型的管理需求，實(shí)現(xiàn)需求、功能和架構(gòu)模型的連續(xù)與關(guān)聯(lián)追溯，以及設(shè)計制造高度并行過程中BOM的構(gòu)建、轉(zhuǎn)變和關(guān)聯(lián)需求推進(jìn)等相關(guān)能力的應(yīng)用和探索。

二是要基于多年工程應(yīng)用和未來持續(xù)發(fā)展的思考，航空工業(yè)各廠所共同為自主全生命周期管理軟件產(chǎn)品的發(fā)展出謀劃策，并通過持續(xù)的工程驗(yàn)證幫助自主全生命周期管理軟件產(chǎn)品發(fā)展成熟。