基于数字孪生技术（Digital Twin）的运营物料清单（OBOM）构建技术综述

2018-08-11赵妮妮上海飞机客户服务有限公司技术出版物部

数码世界 2018年7期

赵妮妮上海飞机客户服务有限公司技术出版物部

引言：设想在人员很少的情况下，需要在短时间内收集某架飞机所有的信息，并提出维修方案，你怎么办？

如果依靠传统的方法，可通过查找该架飞机的基本信息、3D模型、零组件信息、航材信息、运行数据、维修数据、可靠性信息等，依靠多个专业的技术人员配合工作，分别开展各自领域的收集和分析，才能为下一步的任务提供输入。但如果有一个始终伴随真实飞机的“影子飞机”，包含了完整的真实飞机信息并与真实飞机保持数据同步，上述问题就迎刃而解，只需要调出“影子飞机”的相关信息并加以分析即可。这种始终伴随真实飞机的“影子飞机”，就是数字孪生技术的未来应用场景之一。

1 概述

1.1 数字孪生技术的提出

数字孪生（DigitalTwin）的概念最早出现于2003年，由美国密歇根大学的迈克尔.格里菲斯教授在他所讲授的产品生命周期管理课程上引入，并且于2014年在其所撰写的白皮书中进行了详细的阐述。康维护等问题中。

图1 美国航天器数字孪生技术

首先在数字空间建立真实飞机的模型，并通过传感器实现与飞机真实状态完全同步，这样每次飞行后，根据结构现有情况和过往载荷，及时分析评估是否需要维修，能否承受下次的任务载荷等。

1.2 数字孪生技术特点

数字孪生是产品全生命周期的数据中心，贯通到产品设计、仿真、工艺及后面的使用和维护。数字孪生也是全价值链的数据中心，数字孪生的主要特征是：

（1）规模性：涵盖产品所有数据，机器可读，单一数据源。

（2）互操性：设计的“理论”和制造的“实测”可进行直接比较和分析。

（3）保真性：可用于生产模拟，对自动或手工作业进行模拟，包括制造、装配等。

（4）可扩展性：价值网络协作的基础，包括厂际、供应链上下游之间乃至全球范围的协

1.3 数字孪生技术的应用

数字孪生技术目前制造领域已经得到广泛使用。2011年，空客在A350XWB 总装线上部署了企业定位智能解决方案，实时连接其工业物体，通过在关键工装、物料和零部件上安装射频识别（RFID）单元，生成A350XWB 总装线的数字孪生，见下图。使工业流程和设备应用更加透明化。

图2 空客生产线数字孪生

2 基于数字孪生的OBOM构建

数字孪生技术在航空工业运行支持领域还处于研究阶段，目前还未有航空企业运用于实践，属于待开发的“黑科技”。美国《航空周报》预计：到2035年，当航空公司接受一架飞机的时候，将同时还验收另外一套数字模型。每个飞机尾号都伴随着一套高度详细的数字模型。”每一特定架次飞机都不再孤独。因为它将拥有一个忠诚的影子，终生相伴，永不消失。这是对数字孪生技术在客服领域使用的构想。

随着我国运行支持技术的不断进步，在构建服务物料清单(SBOM)和单机物料清单（OBOM）技术上与国外飞机制造商的差距正在逐步缩小。服务物料清单(SBOM)是基于3D模型的服务工程数据管理系统，该系统的支撑技术如构型管理技术和S1000D编码技术目前已经趋于成熟，单机物料清单（OBOM）是基于SBOM的单架次飞机的数字化飞机，从交付开始，伴随真实飞机一生。