教練機(jī)工程信息化架構(gòu)研究

趙 影，張石英，李 利，陳令國(guó)

（航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024）

0 引 言

某企業(yè)目前承擔(dān)某教練機(jī)的研制以及型號(hào)預(yù)研工作，具有產(chǎn)品研制過程復(fù)雜，研制周期漫長(zhǎng)且又涉及到多專業(yè)、多領(lǐng)域的特點(diǎn)。目前的產(chǎn)品研發(fā)仍停留在各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)軟件工具分散林立，自成一體的模式中，給設(shè)計(jì)帶來了極大的不便。飛機(jī)研制過程中各專業(yè)設(shè)計(jì)用到的相應(yīng)設(shè)計(jì)組件也并不完整，設(shè)計(jì)效率相對(duì)較低。在研發(fā)體系的建設(shè)上，迫切需要建立一種基于全新理念的工程信息化架構(gòu)系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的各個(gè)軟件供應(yīng)商提供標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和分立的應(yīng)用實(shí)施模式，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)?“平臺(tái)” + “專業(yè)組件” 的靈活的、可定制的企業(yè)應(yīng)用實(shí)施模式。

該研發(fā)模式主要以 “基于組件的協(xié)同設(shè)計(jì)” 理念為指引，以 “研發(fā)核心業(yè)務(wù)” 為出發(fā)點(diǎn)，以 “工具、數(shù)據(jù)、過程、知識(shí)” 一體化先進(jìn)思想為指導(dǎo)，建設(shè)的飛機(jī)集成研發(fā)平臺(tái)。通過平臺(tái)化，集成各種研發(fā)工具和系統(tǒng)，融合專業(yè)方法、規(guī)則、流程、規(guī)范等知識(shí)，實(shí)現(xiàn)分散林立的工程軟件系統(tǒng)的互聯(lián)互通，在工具集成、過程集成、數(shù)據(jù)集成三方面有效整合各種資源。

1 項(xiàng)目目標(biāo)

通過對(duì)基于組件的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)研究，基于集團(tuán)統(tǒng)一的IT 架構(gòu)建立一套飛行器協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，將科研計(jì)劃管理、研發(fā)流程管理、研發(fā)數(shù)據(jù)管理、專業(yè)工具集成應(yīng)用在教練機(jī)產(chǎn)品研制各專業(yè)方向中。開發(fā)科研計(jì)劃管理、研發(fā)流程管理以及研發(fā)數(shù)據(jù)管理模塊，建立科研計(jì)劃、研發(fā)流程和研發(fā)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，構(gòu)建統(tǒng)一的通用組件框架，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、流程及數(shù)據(jù)的一體化管理； 以此平臺(tái)為基礎(chǔ)構(gòu)建統(tǒng)一的專業(yè)集成設(shè)計(jì)環(huán)境，開展專業(yè)組件建設(shè)，先推進(jìn)總體、結(jié)構(gòu)專業(yè)組件建設(shè)進(jìn)程，建設(shè)飛機(jī)總體快速設(shè)計(jì)組件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)優(yōu)化組件，結(jié)合已有的強(qiáng)度校核平臺(tái)，初步實(shí)現(xiàn)總體、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的設(shè)計(jì)協(xié)同和快速迭代。在總體、結(jié)構(gòu)組件化進(jìn)程相對(duì)成熟并且有明顯成果的時(shí)候，開展機(jī)電、動(dòng)力、飛控等專業(yè)的組件建設(shè)需求分析和建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)多型號(hào)、全專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多型號(hào)、全專業(yè)的快速迭代和全數(shù)字無紙化設(shè)計(jì)，最終通過該平臺(tái)的建設(shè)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)（如圖1 所示）：

1）以計(jì)劃為牽引，提高多型號(hào)多專業(yè)的科研管控能力；

2）建立以型號(hào)為核心的數(shù)據(jù)鏈，實(shí)現(xiàn)研發(fā)過程數(shù)據(jù)的管理和共享；

3）建立各專業(yè)集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)同化，知識(shí)組件模塊化。

2 建設(shè)思路

2.1 總體架構(gòu)

飛機(jī)綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)以統(tǒng)一的業(yè)務(wù)模型和數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，基于主界面構(gòu)建了五個(gè)功能模塊，主要包括科研計(jì)劃管理、研發(fā)數(shù)據(jù)管理、研發(fā)流程管理、專業(yè)集成設(shè)計(jì)環(huán)境、業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成以及系統(tǒng)管理，如圖2 所示。

1）科研計(jì)劃管理：提供多項(xiàng)目管理視圖、單項(xiàng)目全過程管理、單任務(wù)全面管理各相關(guān)功能；

2）研發(fā)數(shù)據(jù)管理：包括數(shù)據(jù)視圖管理、數(shù)據(jù)查詢、任務(wù)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)版本管理、數(shù)據(jù)權(quán)限管理等相關(guān)功能；

3）研發(fā)流程管理：包括數(shù)據(jù)/活動(dòng)/流程/成熟技術(shù)模板、活動(dòng)與成熟技術(shù)模板關(guān)聯(lián)、研發(fā)流程與科研計(jì)劃生成對(duì)接等相關(guān)功能；

圖1 企業(yè)IT 架構(gòu)下的研發(fā)體系建設(shè)目標(biāo)

圖2 研發(fā)體系功能架構(gòu)

4）專業(yè)集成設(shè)計(jì)環(huán)境： 包括多個(gè)專業(yè)的專有集成設(shè)計(jì)分析環(huán)境，是設(shè)計(jì)分析人員直接面對(duì)的主要工作環(huán)境，可進(jìn)行各專業(yè)具體設(shè)計(jì)分析流程的封裝和專業(yè)軟件包配置；

5）業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成： 包括與外部系統(tǒng)及工具軟件的集成；

6）系統(tǒng)管理：包括三員管理、數(shù)據(jù)字典、全局屬性配置等相關(guān)功能。

2.2 構(gòu)建方法

基于集團(tuán)統(tǒng)一IT 架構(gòu)，以系統(tǒng)工程思想為指導(dǎo)，采用基于組件的技術(shù)構(gòu)建飛機(jī)產(chǎn)品研發(fā)基礎(chǔ)平臺(tái)通用框架，實(shí)現(xiàn)科研計(jì)劃、研發(fā)流程和研發(fā)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理；在已有的平臺(tái)通用框架基礎(chǔ)上構(gòu)建統(tǒng)一的專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，封裝各專業(yè)知識(shí)組件，基于專業(yè)組件的飛機(jī)產(chǎn)品研制過程中的專業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)同和快速迭代。

2.2.1 以計(jì)劃為牽引，提高科研管控能力

構(gòu)建科研計(jì)劃管理模塊，實(shí)現(xiàn)科研計(jì)劃在系統(tǒng)中的編制、分發(fā)、分解、執(zhí)行反饋以及計(jì)劃工時(shí)申報(bào)與管理功能，實(shí)現(xiàn)以計(jì)劃為牽引的多型號(hào)多專業(yè)的科研管控能力。

2.2.2 以流程驅(qū)動(dòng)、計(jì)劃牽引的研發(fā)數(shù)據(jù)管理

基于通用業(yè)務(wù)組件構(gòu)建科研計(jì)劃管理、研發(fā)數(shù)據(jù)管理以及研發(fā)流程管理，建立研發(fā)流程、科研計(jì)劃與設(shè)計(jì)管控的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過核心業(yè)務(wù)流程化管理，提高多型號(hào)多專業(yè)的科研管控能力； 同時(shí)以計(jì)劃為載體，實(shí)現(xiàn)研發(fā)過程數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)資源的管理、共享以及研發(fā)數(shù)據(jù)的可追溯；

1）整合研發(fā)活動(dòng)，構(gòu)建研發(fā)流程；

2）基于研發(fā)流程實(shí)現(xiàn)科研計(jì)劃分解；

3）以流程驅(qū)動(dòng)，基于計(jì)劃實(shí)現(xiàn)對(duì)研發(fā)數(shù)據(jù)的管控

2.2.3 構(gòu)建專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)基于組件的設(shè)計(jì)協(xié)同

通過統(tǒng)一的專業(yè)集成設(shè)計(jì)環(huán)境，調(diào)用封裝的專業(yè)組件實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的快速迭代和設(shè)計(jì)協(xié)同。

2.2.4 業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成

集成研發(fā)平臺(tái)的運(yùn)行輸出產(chǎn)生了研發(fā)數(shù)據(jù)，多個(gè)研發(fā)數(shù)據(jù)構(gòu)成了研發(fā)數(shù)據(jù)中心，通過統(tǒng)一的研發(fā)平臺(tái)，與需求管理系統(tǒng) （DOORS）、多項(xiàng)目管理系統(tǒng)（MPM）、蘭臺(tái)檔案系統(tǒng)以及企業(yè)級(jí)PDM(ePDM 系統(tǒng)）的集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與需求、項(xiàng)目管理、檔案信息的快速有效傳遞。打通平臺(tái)與已有其他業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，打破信息 “孤島” ，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞。

2.3 數(shù)據(jù)安全及可靠性

在 “平臺(tái)+專業(yè)組件” 的協(xié)同研發(fā)體系建設(shè)中，要保證數(shù)據(jù)的安全性與可靠性。

1）最小權(quán)限連接

為了保證應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的連接安全，框架環(huán)境采取了最小權(quán)限連接原則，確保連接用戶只能訪問當(dāng)前所必需的數(shù)據(jù)和資源。

2）數(shù)據(jù)備份策略

為了保證數(shù)據(jù)的安全及MTTR 平均故障修復(fù)時(shí)間，數(shù)據(jù)備份采用兩種方式：

策略一:

數(shù)據(jù)庫備份采用RMAN 加歸檔的方式。通過編寫RMAN 腳本實(shí)現(xiàn)定期的備份及數(shù)據(jù)壓縮，根據(jù)實(shí)際需求靈活配置差異型備份及增量型備份來減少M(fèi)TTF。

策略二：

在方案一的基礎(chǔ)上，添加ORACLE dg 結(jié)點(diǎn)進(jìn)一步增強(qiáng)備份安全，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)熱備的功能，在主結(jié)點(diǎn)失效時(shí)可隨時(shí)切換到備份結(jié)點(diǎn)。備份結(jié)點(diǎn)可同時(shí)提供查詢功能減輕主結(jié)點(diǎn)壓力。

3 應(yīng)用驗(yàn)證

1）基于集成研發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)3226 個(gè)研發(fā)活動(dòng)，基于活動(dòng)梳理出的1592 條輸入輸出數(shù)據(jù)的管理，并基于研發(fā)活動(dòng)搭建了研制流程2540 個(gè)。

2）整合各專業(yè)設(shè)計(jì)流程中的工具軟件、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、方法和數(shù)據(jù)，基于綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)室已有的飛機(jī)設(shè)計(jì)、計(jì)算分析工具的封裝集成，共封裝工程組件103 個(gè)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)工具、成熟經(jīng)驗(yàn)和方法的固化。

3）依托飛機(jī)綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)，以某教練機(jī)的 “翼面設(shè)計(jì)” 任務(wù)為背景進(jìn)行環(huán)境的應(yīng)用驗(yàn)證。

驗(yàn)證結(jié)論：通過各專業(yè)集成設(shè)計(jì)環(huán)境，基于模型化研制流程的研發(fā)設(shè)計(jì)資源重用技術(shù)完成總體、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度專業(yè)快速迭代和協(xié)同設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了研發(fā)數(shù)據(jù)資源的可傳遞和可追溯性，最終實(shí)現(xiàn)總體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)過程中典型設(shè)計(jì)流程貫通的驗(yàn)證。

4 結(jié) 語

目前綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)總體、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度三個(gè)專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)整體業(yè)務(wù)流程的貫通，以計(jì)劃為牽引，通過流程的驅(qū)動(dòng)已經(jīng)打通了總體、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度專業(yè)間的數(shù)據(jù)流。后續(xù)工作主要集中在對(duì)專業(yè)研發(fā)數(shù)據(jù)的深度挖掘分析和應(yīng)用上； 除此之外基于當(dāng)前建設(shè)總體、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度三個(gè)專業(yè)的集成設(shè)計(jì)環(huán)境，分析航電、機(jī)電、飛控、動(dòng)力等專業(yè)集成設(shè)計(jì)環(huán)境建設(shè)的需求及可行性，擴(kuò)充開發(fā)航電、機(jī)電、飛控、動(dòng)力等系統(tǒng)專業(yè)組件的開發(fā)和擴(kuò)充，最終實(shí)現(xiàn)飛機(jī)研發(fā)全專業(yè)的設(shè)計(jì)協(xié)同和快速迭代。