基于厂所协同的航空产品研发-制造集成平台架构研究

2012-12-02贠周会郑堂介

教练机 2012年1期

赵爽，贠周会，郑堂介，付彬

(洪都航空工业集团，江西南昌330024)

0 引言

为满足教练机型号研制过程中全数字研发-制造一体化的要求，实现对与产品相关的数据、过程、资源的统一管理，基于单一数据源，以全数字量传递为手段，以业务数据流为导向，充分发挥洪都集团“厂所合一”的企业体制机制优势，并根据教练机产品研发-制造的技术特点，创建厂所协同模式下的数字化研发-制造企业业务流程模型，结合企业现有的VPM、ePDM、DELMIA等商用软件平台及企业自研的三维CAPP系统，架构全新的基于全数字化流程的企业研发-制造集成应用平台，打造行业教练机数字化集成研发-制造应用示范工程。为实现航空制造业研发-制造业务模式的现代化转型夯实基础。

1 航空企业厂所体制模式

1.1 “厂所分离”模式下的产品研发-制造

沿用于原苏联航空体系建制，我国大部分航空制造联合体均采用了“厂所分离”体制模式，在这种建制下，以主机制造厂（简称主机厂）与配套设计所进行航空产品系统的研发与制造，如成飞——611所，西飞——603 所，沈飞——601 所，昌河——602所，均为在航空产品研发与制造之间采用这种“松耦合”的协作方式，由于主机厂和设计所是体制上互相独立而业务上又相互关联的两个互不隶属实体，目前，在我国航空制造行业，三维数字化产品数据基本取代二维纸介质图纸，产品设计数据从设计院所向制造工厂传递依赖于企业外部的数据传输网络，如图1所示。

图1 “厂所分离”模式下的基于数字量传递的产品数据传递方式

1.2 现代制造趋势下“厂所分离”模式产生的问题

设计院所与主机厂之间数据传输的网络可以是院所与主机厂之间的专用通讯网，或者是如互联网之类的公众通用网络，这就决定了厂、所之间的产品数据传递远不及企业自有的园区网速度快、实时性好与安全性高；由于院所与主机厂各有一套产品数据管理、存储平台，当产品设计数据发生设计更改或版次变更时，设计院所除维护自用的产品数据管理平台之外，还须及时将这种变更反馈给主机厂，在数据传输网络速度相对较慢、设计型号日益繁多、产品设计数据量不断增大、产品设计更改愈趋于频繁的今天，这种机制模式将不能保证有效的产品单一数据源，厂所之间将反馈不畅，响应迟滞，数据实时准确性难以保证，为了满足对产品的快速设计、制造与维护，主机厂对产品各类数据的维护压力可想而知。

1.3 “厂所一体”模式下的产品研发-制造

作为新中国最早成立的主机厂，洪都集团独有的“厂所一体”体制建制，使得集团能够从全局的角度，以“紧耦合”的方式对企业的研发-制造资源进行统一的部署与规划（图2）。

在这种体制下，设计所和制造车间作为企业应用节点通过高速光纤园区网（ESB总线）互联，基于统一的应用架构集成平台和编码标准以及软件接口，设计部门采用CATIA+VPM作为产品数据研发与管理平台；通过实施企业自研的中航CAPP系统，工艺工装部门实现了全数字化的工艺设计工作，同时，车间制造执行系统（MES），质量管控系统(IQS)等企业业务应用平台也在逐步推进中；集团公司架构了统一的数据管理平台，对产品设计数据、工艺工装设计数据等各类企业数据资产的存储集中管理，从根本上保障了企业业务需要的单一数据源；得益于企业ESB总线部署，企业应用反应快捷、数据传输准确、实时性好。

图2 “厂所合一”模式下的产品数据管理架构

1.4 厂所协同是实现产品数字化研发-制造一体化的最优选择

究其历史原因，航空产品制造业中无论是采取“厂所一体”这种“紧耦合”模式还是“厂所分离”这种“松耦合”运作模式，必然有它存在的价值与理由。从基于单一制造数据源，以业务数据流为导向，减少中间业务环节，降低企业人力物力等各类资产的投入，减轻企业数据维护压力，消除数据冗余存储、提高管理效率达到快速研发-制造抢占市场先机来看，厂所协同这种业务模式对产品数字化研发-制造一体化有着先天的适应性与优越性，这种模式将是实现现代航空产品数字化研发-制造一体化的最优选择。

2 数字化研发- 制造业务流程建模

2.1 当前企业业务流程不适合全数字化研发-制造

2.1.1 信息资源管理企业基础标准缺失

虽然洪都集团在体制上属于“厂所合一”的运营模式，在企业信息化建设方面也取得了一些阶段性的成果，限于当时信息工程理论和信息集成技术以及数据库技术发展水平，洪都集团在企业信息化建设的进程中，没有形成信息资源管理企业基础标准，依托企业自研与第三方软件供应商的支持，搭建了企业信息系统集成平台，考虑到各软件系统供应商不可能拥有相同的架构标准与开发规则，这些外购软件系统及企业自研的软件之间的数据传递与交互均需要开发专门的接口程序，随着企业应用部署的不断增长，各业务子系统之间的接口数也以n*（n-1）激增，对企业而言，接口的开发与维护都是一个亟待解决的棘手问题，VPM，ePDM,MES以及未来要部署实施的SCM、CRM莫不如是。

2.1.2 企业内部信息孤岛难以消除

众所周知，没有一个软件系统供应商能提供一个大型企业集团业务运营所需的全部应用解决方案，随着公司外购系统的增多，很多针对各职能部门根据各自的业务需求建立的应用系统，相互之间不可能有统一的组织、架构标准，虽然每个系统都可以发挥作用，但对于整个组织或企业来说，数据流动迟滞，数据实时性、准确性无法保证，信息孤岛难以有效消除。使得企业的数据既不能支持高层领导决策，也不能很好地服务于客户。当然不可能在更高层次上充分发挥系统中数据的整体效果，信息系统的作用就大打折扣。这不仅造成企业资产、人力资源的严重浪费，在管理上也是不可取的，因此对现有信息系统业务流程进行重新梳理设计是势在必行。

2.2 数字化研发-制造业务流程模型

在分析企业现有业务流程的基础上，结合现代企业管理理论，依托先进的信息集成技术与数据管理与存储手段，充分考虑厂所并行的特点，借助流程建模软件EPMS对企业现有信息化流程进行重新梳理与设计，利用EPMS的模型完整性检测功能，通过不断的分析与验证，最终经过人工修正后，建立了全数字化的研发-制造流程模型（图3）。

3 数字化研发-制造一体化集成应用平台

3.1 数字化研发-制造集成平台规划原则

图3 全数字化研发-制造流程模型

在兼顾企业现有资源的最大可用性的原则下，对企业研发-制造平台整体架构进行设计，最大限度利用企业现有资源（软硬件平台、人力资源、数据资源）的原则，从全局的角度对企业PDM进行规划，在保证各部门现有产品数据可用的前提下，实现企业元数据的统一规范；对部门数据字典转换、进行统一编码；开发、开放各部门业务数据传递、共享接口，确保各应用子系统中上、下游数据传输流畅，实时交互。

3.2 数字化研发-制造集成平台架构

根据企业数字化研发-制造流程模型实际，将集成平台架构划分为三大层：

第一层为企业数字化各应用子系统：用于产品设计数据管理的VPM子系统；用于工装、模线数据管理的TDM子系统；用于工艺部门的工艺设计数据管理的3D-CAPP子系统；用于工装设计数据管理的TDM子系统；用于质量管控的IQS子系统以及车间制造执行子系统MES和企业OA系统。各子系统数据以各类BOM进行产品数据数字量传递，各数据管理子平台系统基于企业ESB服务总线通过企业全息数据交换标准平台进行数据传输与交互。

第二层为企业统一数据管理协同平台，这是数字化研制-制造协同平台架构的核心，通过该子平台，对各子系统业务数据进行采集与统一维护与管理，在此完成各子系统业务数据的集成、转换与交互。

第三层即为企业门户系统，作为企业各类信息、数据的统一分布平台，企业用户通过门户系统单点登录，即可完成基本的业务应用操作。

系统架构平台如图4所示。本架构实现了真正意义上的可扩展的、开放式的研发-制造数字化协同。