集成环境下的适航管理信息平台应用研究

曹友明

（中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001）

0 引言

民用航空器，被誉为“现代工业之巅”，是现代科技高度集成的产物，是衡量一个国家科技、工业水平和综合国力的重要标志之一。适航管理作为民用航空器研制过程的重要组成部分，通过适航管理进行的适航取证工作是制约民用航空器取得研制和商业成功的最关键因素之一。适航管理是以保障民用航空器（包括飞机、发动机、螺旋桨和机载设备）的安全性为目标的技术管理；是政府适航部门以制定的各种最低安全标准为基础，对民用航空器的设计、制造、使用和维修等环节进行的科学统一的审查、鉴定、监督和管理的工作。这意味着适航管理业务办理过程与民用航空器全生命周期各类信息化系统存在实时、大量的数据交互。针对适航管理信息化平台建设，国内的中国民航总局、中国商飞、上海适航审定中心、中国民航大学、中航一飞院等都开发了服务于不同业务类型的适航管理信息系统，但这些系统仅提供了适航信息的跟踪、整理、查询等功能，缺乏对适航业务办理过程中各输入信息来源的获取，也无法充分利用已有民用航空器研制系统提供必要的适航符合性信息，容易形成信息孤岛。因此，为了充分利用民用航空器已有信息数据资源，需要进行适航管理信息平台与民用航空器研发各平台的初步集成研究。

该文以典型业务型号合格取证业务为例进行研究，通过利用IDEF0建模方法，梳理适航管理信息平台中的输入、输出信息并依据信息属性和来源将其进行分类重组。并在此基础上进一步确定适航管理信息平台与已有民用航空器信息化系统的信息交连关系，从具体适航符合性验证的角度设计适航管理信息平台与PDM、ERP、SDM等系统的初步集成方案，并用典型型号验证案例验证了该模式的可行性。

1 适航管理与民用航空器研制各过程的信息交互

适航管理作为约束民用航空器整个研制过程，满足“适航性”要求，并是民用航空器获得市场认可的有效保证。适航管理作为民用航空器研制过程的重要组成部分，其可分为初始适航管理和持续适航管理，初始适航管理是对设计与制造的维护，持续适航管理是对民用航空器交付使用之后的维护与管理。图1描述了适航管理平台与民用航空器研制各系统之间的信息交互关系。

从图1可以看出适航管理与民用航空器研制各系统之间的信息交互非常频繁。适航管理不但与CATIA（或CAD）、CAM、CAPP、CAE等进行信息、数据交互，并且与民用航空器研制全过程的所有体系都存在信息的交互，其作用范围也贯穿民用航空器研制所有过程。通过研究分析适航管理与设计、制造系统之间的信息交互，能够确定在适航业务办理的过程中输入信息来源，也能在一定基础上指导民用航空器研制进程，并进一步明细适航作用的范围，这将是实现适航管理平台与民用航空器研制其他体系进行协调控制的基础。

2 型号合格取证管理系统的输入、输出分析

按照中国民航局最新颁布的航空器型号合格审定程序（AP-21-AA-2011-03-R4）规定，并借助IDEF0建模分析方法，建立型号合格取证管理系统的A0运行模型如图2所示。

型号合格取证管理系统的输入信息有PSCP、CP、等效安全、豁免、型号设计资料、型号工艺资料、试验资料等。

输出信息包括型号合格证、特许飞行证、型号资料批准表、制造符合性检查记录、符合性检查单及清单等。

通过对型号合格取证管理系统各输入、输出信息的来源和作用对象的分析和研究，可将其划分为自有型信息与继承型信息两种不同类型。

定义2-1 自有型输入。本身并不存在，根据适航业务需要而即时产生。如，审定计划、制造符合性请求单、制造符合性检查项目清单等。

定义2-2 自有型输出。此类信息产生于适航管理信息平台，只适用于适航业务办理，与其他业务和信息系统无关联关系。象：型号合格证、型号设计批准书、符合性检查单及清单等。

定义2-3 继承型输入。此类信息本身存在于航空企业内的其他信息系统，在适航业务需要时从外部调入。典型的继承型输入有型号设计资料（如图纸、工艺文件等）以及一部分符合性验证资料（如鸟撞验证技术）等。

图1 适航管理与民用航空器研制各系统之间的信息交互关系

图2 型号合格取证管理系统A0系统运行图

定义2-4 继承型输出。该类信息产生于适航管理信息平台，不仅用于适航业务，也可用于其他业务，并可以作为其他信息系统的输入并能为其他所利用。象，旋翼系统防除冰验证技术、已批准工艺规范等。

上述4种类型的输入、输出信息来源与作用对象如图3所示。

从图3中不难看出，适航管理信息平台与企业其他系统进行信息交互的主体内容为继承型输入和继承型输出，因此，解决信息集成问题的关键在于理清适航管理业务各阶段的详细输入、输出。

图3 4种类型信息的输入、输出

参照航空器型号合格审定程序AP-21-AA-2011-03-R4的规定，该文分别按概念设计、要求确定、符合性计划制定、计划实施和证后控制这5个阶段来对航空器型号合格取证过程的输入、输出信息进行了分析与研究。按照前文对继承型输入和继承型输出的定义（定义2-3，定义2-4），分析出型号合格取证过程涉及的典型继承型输入和继承型输出信息分别列举如下。

继承型输入：供应商信息、型号设计特征、图纸和基本设计；设计保证手册；航空器设计资料及更改特征；生产工艺信息；试验大纲、试验任务书、试验分析报告等。

继承型输出：符合性验证试验过程经验数据、一部分型号设计资料和审定过程信息等。

3 适航管理信息平台与PDM系统的集成方案

航空企业的PDM系统是管理所有与航空产品相关的信息和过程的系统，它包括2个方面内容。1）与航空产品相关的所有信息，即描述航空产品的各种信息，包括部件信息、结构配置、文件、CATIA图、审批信息等。2）与航空产品相关的所有过程，即对这些信息的定义和管理，包括信息的审批、分配以及更改等。

为了实现航空企业PDM系统中产品设计/制造数据向适航管理信息平台的共享与传递，需分析这两种系统各自的信息组织方式，利用两者直接的链接关系，进行集成方案设计。该文主要对型号合格取证业务中的审定计划（CP）结构、国际上通用并用于航空器维修的ATA结构和PDM中常用的产品零部件结构进行了分析，其特点如下。1）合格审定计划结构：面向适航业务，面向审定计划的制定，结构简单，涵盖航空器整个设计和验证过程的符合性。2）ATA结构：面向适航，尤其是维修，结构复杂程度一般，可覆盖飞机的各系统和结构。3）PDM产品结构：面向全机的数据管理，结构复杂，包括各种系统和结构，能够细化至零件层。

很显然，ATA结构可以与审定计划结构建立联系，又因为其覆盖飞机全部系统与结构的特点，使得建立ATA结构与PDM产品结构之间的联系成为可能。因此，通过以ATA为中心的结构转换，可以初步建立审定计划结构与PDM产品结构的间接联系，从而为实现PDM系统中设计、制造数据向适航系统的共享与传递提供了可能，如图4所示。

另外，适航管理信息平台还应实现与航空企业ERP系统在知识、标准和文件等基础信息领域的共享。主要的基础信息包括：航空产品型号信息、批/架次信息、部门信息、用户信息和质控文件信息等。适航管理信息平台与PDM/ERP的集成原理如图5所示。

4 集成环境下的典型业务应用场景设计

航空器的型号合格取证过程包括大量的设计符合性验证工作，这项工作的主要内容是编制审定计划（CP），并根据该合格审定计划实施航空器符合性验证任务，以表明航空产品的设计符合相应适航标准。

在实际的符合性验证工作中，需要直接或间接地用到大量已经存在的设计、工艺、试验等信息（继承型输入），同时，验证工作中产生的部分信息也可作为描述产品的信息而存入PDM系统中（继承型输出）。在集成环境下，符合性验证工作的实施过程可归纳为6个步骤。

图4 设计/制造数据向适航管理信息平台的共享与传递过程

图5 适航管理信息平台与PDM/ERP的集成原理

4.1 编制审定计划（CP）

审定计划的组织结构应至少能与ATA结构建立联系，以保证适航系统的数据能和PDM系统中的产品设计/制造数据实现交互与共享。

4.2 启动验证任务

启动验证任务并从PDM系统获取已存在的文件和数据。由于适航系统中所有的验证任务均通过审定计划的结构进行组织，所以通过CP结构与PDM中相应BOM的关联，可以获取PDM系统中相应结构下已经存在的文件和数据。

4.3 筛选适航验证需求的信息

根据具体验证任务的需要，对从PDM系统中获取的信息进行筛选。

4.4 执行验证任务

在流程的指导下执行验证任务。

4.5 验证任务执行完毕，产生“适航驱动”的相关信息

“适航驱动”的信息即通过适航管理信息平台产生的信息，分为自有型输出和继承型输出。

4.6 归档有用信息到PDM系统

通过CP结构与BOM的关联，将一部分信息（继承型输出）归档到PDM系统的相应结构下，成为PDM系统中描述产品适航特性的信息。

图6展示的是“舱门功能地面试验”的执行流程，该流程比较完整的体现了符合性验证工作在集成环境下的6个步骤。

5 结语

现代先进制造模式呈现出网络化、信息化、集成化、智能化、柔性化和敏捷化的发展趋势。实现民用航空器研制体系的信息化，是实现我国民用航空取得成功的一个重要条件。型号合格取证是民用航空器进入市场的必要前提，该文通过对民用航空器型号合格取证过程中的输入、输出信息来源的分析与研究将其划分为自有型信息与继承型信息，并在此基础上初步设计了适航管理信息平台和PDM/ERP等系统的集成方案，实现适航管理平台与民用航空器研制各体系的协调与控制。以期能够提高民用航空器的适航取证效率，实现适航快速取证的目的。

图6 舱门功能地面试验流程