國內外航空發動機企業信息化發展概述

王壽菊

摘要：信息化是企業持續發展的推動力，本文介紹了國外先進航空發動機企業信息化發展概況，總結分析國內航空發動機企業信息化的現狀，通過對標先進，找準差距和不足，并對中國航空發動機企業信息化的發展規劃給出了相應建議。

關鍵詞：航空發動機;大數據;人工智能;統一IT架構

0 ?引言

航空發動機作為航空領域的核心裝備之一，是裝備制造業的尖端，也是一個國家科技水平和經濟實力的綜合體現。當前在工業互聯網、云計算和人工智能等先進科學技術的推動下，以“數字化、網絡化、智能化”為特征的產品研制理念和發展模式，已經成為國際先進制造業技術創新發展的主流方向。

如何充分利用信息技術、開發利用信息資源、促進信息交流和知識共享，將信息技術融入到企業的業務流程中，融入到企業的發展過程中，成為國內外航空發動機企業信息技術發展的思考和切入點。

1 ?國外航空發動機信息化發展及借鑒

歐美等航空強國在開展航空發動機研制和生產時，以信息化仿真技術為手段，實現了發動機的全球化生產、低成本制造、高效率運營保障。廣泛開展了信息化單元技術研究與應用，針對各單元系統間存在的信息孤島，圍繞產品研發集成化，突破了航空發動機產品的CIMS和PDM技術，實現了網絡化異地協同設計制造;通過開發CFD仿真分析系統，實施并行工程，建立發動機典型零件的數字化生產線。近幾年，國外先進航空發動機制造技術呈現出多元化發展的趨勢，重點向高精度、整體化、輕量化、智能化、低成本方向發展，不斷涌現出智能制造、增材制造和裝配仿真等新型制造技術，而先進制造技術的出現保證了新型結構的實現。

GE航空不斷向基于模型（MBE）的數字化企業持續邁進，業務模式的變化包括：建立知識驅動的產品研發模式;推廣MBD技術應用;建立可配置的數字化樣機等。三維數字化模型實現了設計、工藝、制造和服務全生命周期的貫穿應用。從2011年開始，GE各業務設立首席數字官CDO，重構業務流程和業務數字化，研發設計數字化，產品數字化、生產制造數字化，構建Predix工業數字化服務平臺，通過優化制造設備和制造工藝，能將工廠數據處理速度提升50%，降低工廠的數據存儲成本，構建連接各種工業機械產生的數字主線，收集全過程的工業機械運行的數據，預測故障;在售后服務端，基于數字孿生技術為航空公司提供發動機運行監控和維護保障數據，能夠提前一個月預測哪些發動機急需維護修理，提升設備效率和降低維護成本。

普惠公司強調制造、成本核算、產品維護等專業人員與供應商和用戶一起在產品設計的早期階段即行介入。在集成產品開發（IPD）環境的建設過程中，“人、過程、技術”構成了最基本的要素。三者相互依賴、相互支持，是IPD的關鍵所在，普惠公司針對這三個基本要素，以并行工程為核心開展建設。近期，普惠公司正著手建立數字化修理站和機隊維修管理庫，通過提供以大數據為依據的決策和預防性維修工具，可以“提前很長一段時間識別出可預見的維修”，告知發動機客戶某一零件可能發生的故障，為及時替換零件和保持發動機運轉提供支持。同時，于近期啟動了互聯網工廠計劃，通過構建數字主線，實現運營工作的端到端可視化，提高生產能力化設備利用率。

羅羅公司積極推進面向全球化設計和全球化制造的設計制造一體化，將全球成百上千的IT系統整合到四大平臺（PLM、MES、SDM和ERP）。全面采用系統工程思想及三維主模型技術，進行整機及系統層面的數字化設計，實現了瑞達系列發動機的自頂向下設計。目前，數字化技術已經實現“從設計到飛行試驗”大全面應用。同時，羅羅公司將物聯網、云計算、大數據等新一代信息技術應用到制作現場，提升生產質量和管理效率;利用微軟Azure物聯網套件收集和匯總數據，對UltraFan新型發動機數百萬個測試數據點進行挖掘分析。羅羅公司與卡塔爾航空合作利用虛擬現實技術培訓工程師，讓工程師能夠在沉浸式環境中利用視覺、聽覺和觸覺來拆卸瑞達XWB發動機。

通過長期發展，先進國家的航空制造業數字化建設以及覆蓋了產品研發設計、生產制造、供應鏈、維修保障各個環節。航空制造企業普遍采用基于模型的系統工程方法，通過全球協同網絡環境實現了協同研制、設計制造一體化;從設計到飛行試驗全面實現數字化，進行整機及系統層面的數字化設計，三維數字化模型實現了設計、工藝、制造和服務全周期的貫穿應用，基于數字孿生技術對發動機運行進行監控和維護保障，更重要的一點，這些國外航空發動機企業都注重遵循流程分類框架（APQC）的搭建，APQC是端到端的業務視角，基于客戶為中心，基于角色而不是部門，遵從統一的流程架構，消除“智能化段到段”。

2 ?國內航空發動機信息技術發展現狀及差距

在國家大力推進航空發動機自主研制的大趨勢下，我國航空發動機的信息化應用受到空前重視并取得了長足發展。航空發動機設計部門普遍采用數字化設計技術，初步實施了PDM系統，并在新研制的發動機型號中基本實現了對發動機產品結構、設計審簽、數據發放、設計文檔的管理與控制;“十五”期間，由國內高校完成的第一代“航空發動機數值仿真系統-CANSS”，初步實現了發動機整機、部件、系統、學科等方面若干軟件模塊的開發和集成，并完成了在部分在研/現役整機及部件中的計算和分析。

由于我國航空發動機信息化發展起步較晚，整體并沒有完全形成業務流程牽引的信息化協同，信息化應用時效性不足，不能滿足發動機自主創新研制、精益穩定制造、敏捷優質服務和高效運營的需要，主要表現在：

①產品研發方面。

面向整機的需求管理、數字化集成設計和驗證環境缺失，設計、工藝、測試知識積累不足，全生命周期的正向研發流程尚未形成。

②生產制造方面。

結構化工藝設計、工裝設計、制造過程控制、制造資源利用缺乏有效的關聯及信息化支撐環境，數字化制造基礎薄弱，使產品工藝穩定性、產品質量和試制周期難以保證。

③試驗驗證方面。

尚未建立完整有效的試驗數據庫;試驗全流程數字化管理手段較弱，缺少數據融合和智能分析工具;試驗數據管理標準尚未統一;試驗仿真技術仍處于探索階段，尚未將實物試驗驗證與仿真虛擬驗證有機結合。

④服務保障方面。

其技術能力薄弱，體現在航材管理上，各供應商的航材工程數據和供應鏈數據沒有有效全面系統采集和管理，缺乏大數據分析能力，數據資產尚未管理和增值;技術出版物上，國內發動機制造商在數字化出版物方面處于起步階段，相應的工具和方法都有待完善;在運行監控方面，發動機故障檢測手段、故障診斷能力和故障隔離技術欠缺，且維修手段單一，維修效率和效能低，在發動機裝配、試驗和維護階段，缺乏數據收集手段，使得發動機在排故、維修、壽命管理等方面工作很難開展。

⑤系統集成方面。

數字化基礎條件及設施仍需完善。缺乏端到端的業務流程管理體系及持續化機制，信息化平臺仍然以面向條塊和局部職能管理的運行流程電子化為主，綜合管控能力有待提高。

⑥IT管理模式方面。

未構建集團統一的IT架構，各單位的IT架構是經獨立發展而形成的，各單位信息化投資相對獨立，集團的IT統籌管理能力正在形成，但集團信息化資源分散，信息化技術人才匱乏，支撐能力有待進一步加強，網絡運維模式仍是傳統的、被動的和“救火式”的，大量網絡運維工作仍主要依靠人工完成，缺乏覆蓋多網絡的安全態勢感知并能與安全運維流程聯動的運維系統。

3 ?中國航空發動機信息化發展規劃建議

3.1 創新信息化管理模式，構建協同布局模式

航空發動機信息化建設應以規劃為導引、業務為主導，更加注重集團對信息化統籌協調管理，建立“集團統籌、協同推進、組織融合、成效評價”的信息化管理模式。

統籌決策全局性和關鍵性問題，開展各單位信息化規劃、年度工作計劃及重大項目建設方案符合性審查工作，推動集團信息化統籌建設。加強協調管理，強化信息化年度工作考核、通過項目管理實現信息化試點項目的過程管控。

建立業務、管理創新與信息化聯合工作機制，推動MBD的協同研制平臺建設。同時，突出業務主導責任，積極發展業務主導推進信息化建設。將業務與信息化融合成為工作常態，以業務成熟度為立項依據，以用戶需求貫穿項目全過程，以用戶評價為驗收條件，創新信息化項目管理機制。

3.2 推動全集團公司IT統一架構，帶動全局業務協同

IT架構的統一是航空發動機企業在IT發展過程中必須遵循的基本要求，只有建立不斷統一的IT架構，才能使集團層面的IT運營更加卓越，才能使IT價值更大化體現和發揮，才能使集團層面的協同成為可能，才能使對所有供應商具有統一語言，建立面向集團統一的IT架構已經成為IT建設和進一步發展的關鍵需求。無論從解決成本，還是從規范業務流程，實現業務集成等方面看，IT架構的統一已經成為實現全局業務協同的瓶頸，而且對未來的集成和協同將會產生更大的助力。

3.3 建立IT管理與業務高度交叉和融合的治理架構

公司的核心運營、市場及效益快速增長型的業務是IT首要支持的方向，為保證IT創新應用與業務改進發展方向的高度一致，建立基于業務驅動的IT組織架構和IT實施策略。IT作為工程、運營和技術環節中的通用、共性要素，為整個公司提供人員和技術支持，并參與公司業務流程和運營效能的分析、改進等管理活動，發揮規劃、實施和運行維護的職能。

建立面向業務發CIO組織架構，每個業務部門的CIO均具有業務流程及數據領域的專業知識和專門技能。同時，在所有業務計劃實施過程中，均要考慮IT對項目的支撐需求。IT與業務聯合的IT項目管理方式，業務部門/用戶的深度參與有利于嚴格控制業務范圍和系統功能，更有利于系統的應用推廣和持續的改進。用此連接企業的戰略、業務、IT目標，鼓勵應用IT系統，使企業從IT中獲得價值。

參考文獻：

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