從航空發動機的產品設計、工藝規劃到產品制造是一個緊密聯系的業務過程，我國航空發動機行業的特點是設計和制造分別由不同的單位來完成，并且各自有一套不同的管理方式和系統環境，為了保障研制過程的順暢，實現對產品的全生命周期管理，建立產品數字化設計/制造協同平臺是完全必要和必需的。
數字化平臺建設背景
航空發動機產品零件結構復雜、零部件數量龐大、加工精度高、設計制造周期長、涉及的工藝方法繁多、生產線長，而且零件設計的標準化程度低、專用件達90%以上。所以航空發動機的設計制造是一項非常復雜的工程，涉及大量的人員、信息、技術、系統和資源，并需要在廠所分離的現狀下實現這些人員、技術和信息之間的交互和協作，以支持并行的、協同的發動機設計和制造業務過程。目前航空發動機在信息化建設方面的問題在于：
- 軟件環境不統一，多種平臺共存；
- 設計和制造分離，業務過程不連續；
- 數據量龐大，且格式各異；
- 標準化、通用化程度低。
因此，構建發動機行業統一的數字化協同研制平臺，運用數字技術改造傳統的生產研制模式，確定行業標準，實現發動機研制技術、產品信息和公共資源等在統一協同環境下的無縫集成，統一協同平臺的應用使得傳統發動機研制模式發生了根本性的變革。一方面使得分布于不同空間位置的多個發動機研制單位聯合起來實現信息資源共享和協同工作，共同完成整個發動機研制的過程；另一方面，統一協同平臺的構建增強系統的靈活性，企業可以將自身的組織由過去的金字塔式多層階梯結構向著網絡式扁平化結構的方向發展，研制方式也由以功能為中心的串行模式向以過程為中心的并行協同的研制模式轉變，實現企業/研制團隊之間以及研制人員間的協同工作。
圖1 協同平臺總體框架
數字化協同平臺建設
1 統一行業標準
為構建滿足航空發動機公司級的協同研制業務要求，支持航空發動機公司級以型號產品為中心的多個跨行業、跨地域、多廠所聯合研制的協同工作，協調型號全生命周期內的設計、制造、管理和支援服務能力，從整體上提升航空發動機數字化研制的產品研制和市場競爭能力，就必需在發動機公司及各單位搭建統一的協同平臺，保證產品信息版本統一，并落實協同平臺中共性技術，保證“五個統一”。
（1）數據編碼統一。定義整個發動機公司行業內部的統一數據編碼，保證各家單位之間編碼不沖突并具有標識性，編碼方案：發動機公司前綴+各家單位代號+八位流水碼。
（2）ITEM分類統一。統一發動機公司設計單位、制造單位的七大類公共數據模型，包括零件類、技術文件類、反饋類、工程更改類等。
（3）ITEM的屬性統一。統一發動機公司七大類數據模型的屬性，屬性分類包括：基本屬性、設計屬性、制造屬性、配置屬性、分類與編碼屬性、任務屬性、發放屬性、備注屬性等。
（4）數據組織模式統一。定義行業內統一的文件夾、零件、技術文件、反饋對象之間的關聯關系，如共享關系、內部關系、變更關系等。
（5）公共資源管理統一。定義行業內統一的公共資源庫，包括標準件、材料類、標準類，并定義統一的公共資源框架、編碼及屬性。同時，發動機公司總部成立管理組，對公共資源進行統一控制（包括評判、增加、更改、有效性等）。各業務單位必須只能使用公共資源，不能自己創建；當各業務單位需要新資源時，可以提交申請，經過管理組評定后，管理組在庫中增加新資源，方可使用；各業務單位可以提交新資源，經過管理組評定后增加到庫中，供共享使用。
在協同平臺的基礎功能和遵循共性技術的原則下，重點實現能夠支撐在發動機公司內進行設計與設計、設計與制造、制造與制造間的核心協同功能，包括數據協同、流程協同、即時協同以及數據安全管控。圖1為協同平臺的總體框架。
2 零組件階段設計管理
圖2 設計制造協同總體思路圖
數字化協同平臺對設計制造并行工程的支持是通過對產品數據基于成熟度的管理方式實現的。其主要目的是在設計單位與制造單位之間共同定義階段點及每個階段點所需協同的內容。圖2為設計制造協同總體思路圖，設計發圖過程分為3個階段。第1、2階段協同數據供工藝進行前期準備使用，為設計文件預發放；第3階段協同數據為試制依據性文件，進行正式發放。如在M1階段，制造廠相關工藝部門可并行了解設計思想，進行工藝可行性論證，對新工藝、新材料進行有效論證，并時刻與上游設計單位進行溝通，及早發現存在的問題，從而實現設計制造的并行工程，以加快發動機研制進度。
基于階段設計的數字化協同的管理主要包括以下功能內容：
（1）在上游設計單位進行階段設計數據的預發放以后，下游制造單位數據接收人員確認接收數據后啟動相關工作，使得相關業務部門人員及時查看瀏覽到階段設計數據，并對該數據進行分析、反饋。
（2）在上游設計單位，可通過報表查看階段設計數據的狀態、更新時間、發布時間、發往單位、反饋記錄（已反饋、未反饋）及審簽記錄。對于緊急待處理的階段設計數據，給予高亮顯示。
3 數據/流程協同管理
數字化協同平臺在數據/流程協同管理的主要功能包括以下幾個方面：
（1）階段設計零件管理。確定階段設計零組件的階段劃分及劃分標準，定義每個階段設計與制造單位的業務內容。對于零組件是否需要階段設計增加判斷，在型號設計過程中，判斷零組件需要階段設計，則必須遵從設計與制造階段設計管理業務規范。
（2）數據協同區。提供設計與制造單位數據協同共享區目錄的批量創建，批量創建的目錄根據協同關系和數據類型進行劃分，有利于數據的同步和查找，在協同共享區中可查看各種數據的狀態與反饋情況。
（3）數據自動放置功能。對于設計與制造單位需要共享同步的數據，根據發往單位與協同共享區目錄對應關系，協同平臺提供了共享數據流程審批后即自動放置到對應共享區的對應共享目錄下的功能，大大降低了人為操作出錯及人工操作時間。
（4）數據同步功能。對于設計與制造單位的數據同步，協同平臺提供了自動定時批量同步及手動批量同步或發布等多種方式，滿足了各業務單位之間數據同步的各種需求。
（5）數據接收/發放清單。對于設計與制造單位之間每次發往與接收的數據，協同平臺都會在設計、制造單位共享區目錄下產生接收、發放數據清單，以便于系統管理人員可以清楚地查看到已經接收與發放的數據及同步結果。
（6）流程協同管理。協同平臺提供了跨系統的階段設計流程簽審。使制造單位的業務人員無需再到設計單位現場進行簽審或代簽，大大減少了項目成本，并提高了工作效率。
在網絡連通情況下（同時兼顧考慮個別單位網絡不通情況），通過協同平臺的遠程任務箱功能，制造單位即可登陸到設計單位系統內，進行零組件的階段流程會簽任務，并在審批過程中給予簽審意見。審批通過后，設計單位人員登陸系統，可以查看到審批通過后的具有階段狀態的階段零組件對象，如M1階段，圖3為遠程流程會簽示意圖。
圖3 遠程流程會簽示意圖
4 即時協同管理
數字化協同平臺的即時協同管理部主要包括以下功能內容：
（1）提供了1個用于實時交換信息的框架結構以及網絡視頻會議功能。
（2）提供了與Teamcenter生命周期可視化的緊密集成，并支持JT格式，以提供一個豐富的可視協同環境用于進行二維和三維查看。
（3）利用會議管理功能，能夠安排和管理會議，并可以與微軟Outlook同步。
（4）利用應用程序和桌面共享以及即時通訊集成，團隊能夠實時地一起工作。
（5）與Siemens PLM Software的NX和Teamcenter可視化集成，用于實時的三維會議，如圖4所示。
圖4 協同平臺的即時管理
結束語
航空發動機數字化協同平臺的建設，主要就是支持設計和制造單位數據的發放與接收、設計與制造的異地并行協同、數據在制造單位的分發和瀏覽、在線會議和可視化協同。實現跨地域及不同數據庫支持下協同研制平臺之間的數據交互，從而形成順暢的型號工程研制業務過程，并通過集成的數字化環境，實現數據的共享和關鍵流程的無縫鏈接，構建一個統一、高效、安全的協同平臺，實現縮短發動機的研制周期、提高研制效率、降低生產成本、提高數據重用率，并對數據的狀態進行有效管理，從而為我國航空發動機的數字化研制模式的變革及并行工程戰略的實施起到了重大的作用。
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本文標題：航空發動機數字化協同平臺建設
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