教练机工程信息化架构研究

赵 影，张石英，李 利，陈令国

（航空工业洪都，江西 南昌，330024）

0 引 言

某企业目前承担某教练机的研制以及型号预研工作，具有产品研制过程复杂，研制周期漫长且又涉及到多专业、多领域的特点。目前的产品研发仍停留在各个专业设计软件工具分散林立，自成一体的模式中，给设计带来了极大的不便。飞机研制过程中各专业设计用到的相应设计组件也并不完整，设计效率相对较低。在研发体系的建设上，迫切需要建立一种基于全新理念的工程信息化架构系统，将传统的各个软件供应商提供标准产品和分立的应用实施模式，逐步转变为 “平台” + “专业组件” 的灵活的、可定制的企业应用实施模式。

该研发模式主要以 “基于组件的协同设计” 理念为指引，以 “研发核心业务” 为出发点，以 “工具、数据、过程、知识” 一体化先进思想为指导，建设的飞机集成研发平台。通过平台化，集成各种研发工具和系统，融合专业方法、规则、流程、规范等知识，实现分散林立的工程软件系统的互联互通，在工具集成、过程集成、数据集成三方面有效整合各种资源。

1 项目目标

通过对基于组件的协同设计技术研究，基于集团统一的IT 架构建立一套飞行器协同设计平台，将科研计划管理、研发流程管理、研发数据管理、专业工具集成应用在教练机产品研制各专业方向中。开发科研计划管理、研发流程管理以及研发数据管理模块，建立科研计划、研发流程和研发数据的关联，构建统一的通用组件框架，实现计划、流程及数据的一体化管理； 以此平台为基础构建统一的专业集成设计环境，开展专业组件建设，先推进总体、结构专业组件建设进程，建设飞机总体快速设计组件、飞机结构快速设计优化组件，结合已有的强度校核平台，初步实现总体、结构、强度的设计协同和快速迭代。在总体、结构组件化进程相对成熟并且有明显成果的时候，开展机电、动力、飞控等专业的组件建设需求分析和建设，最终实现多型号、全专业的协同设计，实现多型号、全专业的快速迭代和全数字无纸化设计，最终通过该平台的建设实现以下目标（如图1 所示）：

1）以计划为牵引，提高多型号多专业的科研管控能力；

2）建立以型号为核心的数据链，实现研发过程数据的管理和共享；

3）建立各专业集成设计系统，实现专业设计协同化，知识组件模块化。

2 建设思路

2.1 总体架构

飞机综合设计平台以统一的业务模型和数据模型为基础，基于主界面构建了五个功能模块，主要包括科研计划管理、研发数据管理、研发流程管理、专业集成设计环境、业务系统集成以及系统管理，如图2 所示。

1）科研计划管理：提供多项目管理视图、单项目全过程管理、单任务全面管理各相关功能；

2）研发数据管理：包括数据视图管理、数据查询、任务数据、数据版本管理、数据权限管理等相关功能；

3）研发流程管理：包括数据/活动/流程/成熟技术模板、活动与成熟技术模板关联、研发流程与科研计划生成对接等相关功能；

图1 企业IT 架构下的研发体系建设目标

图2 研发体系功能架构

4）专业集成设计环境： 包括多个专业的专有集成设计分析环境，是设计分析人员直接面对的主要工作环境，可进行各专业具体设计分析流程的封装和专业软件包配置；

5）业务系统集成： 包括与外部系统及工具软件的集成；

6）系统管理：包括三员管理、数据字典、全局属性配置等相关功能。

2.2 构建方法

基于集团统一IT 架构，以系统工程思想为指导，采用基于组件的技术构建飞机产品研发基础平台通用框架，实现科研计划、研发流程和研发数据的统一管理；在已有的平台通用框架基础上构建统一的专业协同设计环境，封装各专业知识组件，基于专业组件的飞机产品研制过程中的专业设计协同和快速迭代。

2.2.1 以计划为牵引，提高科研管控能力

构建科研计划管理模块，实现科研计划在系统中的编制、分发、分解、执行反馈以及计划工时申报与管理功能，实现以计划为牵引的多型号多专业的科研管控能力。

2.2.2 以流程驱动、计划牵引的研发数据管理

基于通用业务组件构建科研计划管理、研发数据管理以及研发流程管理，建立研发流程、科研计划与设计管控的关联关系，通过核心业务流程化管理，提高多型号多专业的科研管控能力； 同时以计划为载体，实现研发过程数据、设计资源的管理、共享以及研发数据的可追溯；

1）整合研发活动，构建研发流程；

2）基于研发流程实现科研计划分解；

3）以流程驱动，基于计划实现对研发数据的管控

2.2.3 构建专业协同设计环境，实现基于组件的设计协同

通过统一的专业集成设计环境，调用封装的专业组件实现多专业的快速迭代和设计协同。

2.2.4 业务系统集成

集成研发平台的运行输出产生了研发数据，多个研发数据构成了研发数据中心，通过统一的研发平台，与需求管理系统 （DOORS）、多项目管理系统（MPM）、兰台档案系统以及企业级PDM(ePDM 系统）的集成，实现设计与需求、项目管理、档案信息的快速有效传递。打通平台与已有其他业务信息系统的关联关系，打破信息 “孤岛” ，实现异构系统之间的数据传递。

2.3 数据安全及可靠性

在 “平台+专业组件” 的协同研发体系建设中，要保证数据的安全性与可靠性。

1）最小权限连接

为了保证应用程序与数据库的连接安全，框架环境采取了最小权限连接原则，确保连接用户只能访问当前所必需的数据和资源。

2）数据备份策略

为了保证数据的安全及MTTR 平均故障修复时间，数据备份采用两种方式：

策略一:

数据库备份采用RMAN 加归档的方式。通过编写RMAN 脚本实现定期的备份及数据压缩，根据实际需求灵活配置差异型备份及增量型备份来减少MTTF。

策略二：

在方案一的基础上，添加ORACLE dg 结点进一步增强备份安全，同时也实现了双机热备的功能，在主结点失效时可随时切换到备份结点。备份结点可同时提供查询功能减轻主结点压力。

3 应用验证

1）基于集成研发平台，实现了对3226 个研发活动，基于活动梳理出的1592 条输入输出数据的管理，并基于研发活动搭建了研制流程2540 个。

2）整合各专业设计流程中的工具软件、经验、知识、方法和数据，基于综合设计平台，实现各专业室已有的飞机设计、计算分析工具的封装集成，共封装工程组件103 个，实现专业工具、成熟经验和方法的固化。

3）依托飞机综合设计平台，以某教练机的 “翼面设计” 任务为背景进行环境的应用验证。

验证结论：通过各专业集成设计环境，基于模型化研制流程的研发设计资源重用技术完成总体、结构、强度专业快速迭代和协同设计，验证了研发数据资源的可传递和可追溯性，最终实现总体结构强度专业协同设计过程中典型设计流程贯通的验证。

4 结 语

目前综合设计平台已实现总体、结构、强度三个专业协同设计整体业务流程的贯通，以计划为牵引，通过流程的驱动已经打通了总体、结构、强度专业间的数据流。后续工作主要集中在对专业研发数据的深度挖掘分析和应用上； 除此之外基于当前建设总体、结构、强度三个专业的集成设计环境，分析航电、机电、飞控、动力等专业集成设计环境建设的需求及可行性，扩充开发航电、机电、飞控、动力等系统专业组件的开发和扩充，最终实现飞机研发全专业的设计协同和快速迭代。