基于S1000D规范的发动机技术出版物BOM架构研究

2021-10-19张晟昱张胜男

民用飞机设计与研究 2021年3期

蔡彬张晟昱张胜男

(中国航发商用航空发动机有限责任公司，上海 200241)

0 引言

随着国家布局民用航空领域，“大飞机”以及配套的发动机项目也随之立项。根据相关法规，民用航空发动机企业需编制形成一套技术出版物，来保障其发动机产品的持续适航性[1-3]。本文基于国际上普遍遵循的S1000D规范，通过深入研究各技术出版物间的逻辑关系，利用构型管理活动中的物料清单(Bill of Material，简称BOM)的方式，对航空发动机维修类技术出版物涉及的数据模块(Data Module，简称DM)按ATA章节从维修活动的划分、引用关系等角度进行树状层次化分解。为民用航空发动机维修类技术出版物的规划、编制、全寿命周期管理，以及满足适航法规要求的目标提供了一条可行方案。

1 技术出版物

1.1 技术出版物的编制需求

《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21)第21.50条，以及《航空发动机适航规定》(CCAR-33)第33.4/33.5条对技术出版物的编制、发布、修订等工作提出了要求，即在获取型号合格证前或首次向用户交付发动机时，必须形成满足适航规章要求的完整的技术出版物，并应当使得这些文件被要求符合它的其他人员或单位获得。同时，技术出版物也是航空公司和发动机维修单位作为其制定维修计划，编制维修和改装方案的主要依据，从而确保发动机及相应机队的安全可靠运营[1-3]。

1.2 S1000D规范及数据模块

S1000D规范的全称是“利用公共源数据的技术出版物国际规范”，是一个通过使用公共源数据库来规范数字格式技术出版物生成、维护和发布，全生命周期的过程，主要定位是维护修理类技术出版物。

为了利于通过数据库对产品技术信息进行管理及维护，以及便于技术出版物信息的生成及使用，S1000D规范以DM作为出版物技术数据编写和管理的要素，是一个自我包含的数据单元，不可分割，具有原子性，因此它的信息处理方法具有更高的通用性，DM作为S1000D的核心概念，是S1000D规范模块化、结构化的重要体现[4-5]。基于数据模块的概念也符合现代民用航空产品基于模块化的构型管理理念，有利于技术出版物全生命周期管理的要求，为数据模块采用BOM的途径开展管理的方式提供了基础。

1.3 国内外发展趋势

基于S1000D的技术出版物开发标准已逐渐被国内外OEM普遍采用，如空客的A350、波音的波音787，GE的LEAP、罗罗的TRENT1000和普惠的PW1100G；国内OEM中如中国商飞的C919和西飞的新舟600，以及608所的涡轴16等。各企业在相关项目上基本首选维修类手册(如ESM、AMM、IPC等)采用S1000D规范。

相对于国外成熟制造商，国内制造商在基于S1000D开发交互式电子技术出版物的工作上尚处于起步状态，相关工作尚不完善，如何规划并管理好多本手册中数以万计的数据模块，是各制造商面临的重大考验。

2 技术出版物工作涉及的主要维修类手册

2.1 主要维修类手册

基于《航空发动机适航规定》(CCAR-33)，以及S1000D等要求，民用航空发动机项目主要涉及到的维修类技术出版物包括：《发动机车间维修手册》(ESM)、《图解工具和设备手册》(EIETM及IETM发动机相关部分)、《无损检测手册》(NDTM)、《图解零件目录》、《发动机标准施工手册》(ESPM)、《消耗品手册》(CPM)、以及《动力装置航线维修程序》等[5]。

上述手册涉及相关数据模块近万个，如何规划管理好相应的数据模块，明确各数据模块之间的关联关系，是启动并开展民用航空发动机项目技术出版物编制的重要工作。

2.2 手册间相关数据模块间的关联关系

基于民用航空发动机技术出版物各手册的实际用途，民用航空发动机的维修活动主要以发动机车间维修以及航线维护为主线。

其中，发动机车间维修涉及的活动(IC码)主要包含：发动机本体拆卸(720)与装配(520)、清洗(250)、检查(310/351等)、储存(810)、测试(340)、修理(655/636/646等)等，对应的维修对象为ATA章节第72章发动机本体；发动机航线维修中的数据模块主要描述飞机航线维修时涉及发动机的维修活动，涉及的活动(IC码)主要包含：对发动机相关部件的拆卸(720)与装配(520)、检查(310)、储存(810)、测试(340)等，对应的维修对象为ATA章节第70章标准施工、第71章动力装置、第73章发动机燃油及控制、第74章发动机点火系统、第75章发动机空气系统、第76章发动机控制系统、第77章发动机指示系统、第78章发动机排气系统、第79章发动机滑油系统和第80章发动机启动系统[6]。

以上述活动形成的数据模块，编制形成《发动机车间维修手册》以及《动力装置航线维修程序》。其余的手册，如《图解工具和设备手册》、《无损检测手册》、《图解零件目录》、《发动机标准施工手册》，以及《消耗品手册》涉及的各相关数据模块，基于《发动机车间维修手册》和《动力装置航线维修程序》中各数据模块的类型，建立参引关系，并按各手册的实际内容需求，补充完善，如图1所示[7-8]。

图1 主要维修类手册关联关系

3 民用航空发动机维修类技术出版物BOM建设

民用航空发动机技术出版物业务需面对数量庞大的数据模块，提前规划管理好每个数据模块，以及建立起相互之间的引用关系，是后续基于S1000D启动并持续开展技术出版物编制和维护工作的重要前提，也是提升技术出版物编制质量的有效保证。

3.1 维修类技术出版物数据模块物料清单的主要功能

为管理企业信息化系统中的核心数据，串联起企业间不同部门、不同流程间的数据，各企业普遍采用物料清单这一组织产品数据的重要形式和手段。建立以BOM为基础的技术出版物数据模块架构是实现技术出版物编制和维护工作的保障之一。技术出版物数据模块物料清单(DM-BOM)的主要功能如下：

1) 联系与沟通各业务部门的纽带。如通过产品部件为对象使DM-BOM与工程物料清单(E-BOM)建立起关联关系，使得下游DM-BOM能够及时感知到上游E-BOM发生的构型等变化。

2) 支撑技术出版物数据模块业务规划。通过DM-BOM可以清晰地梳理发动机各相关需维护部件，并以《发动机车间维修手册》(ESM)以及《动力装置航线维修程序》(AMM中发动机相关部分)为主体，其余手册为辅助，规划技术出版物各数据模块，及相互引用关系。

3) 工作进展的跟踪。有了业务规划，即可基于规划以单个数据模块为最小颗粒度地开展编制计划的制定，以及计划进展的反馈。

4) 反查与追溯。通过DM-BOM可以查询任何一个数据模块所属的相互关系，为后续数据模块的维护变更提供便利。

5) 积累与传递。可为后续不同型号相似类型发动机的技术出版物编制工作提供数据基础和经验沉淀[9-13]。

3.2 维修类技术出版物物料清单(DM-BOM)架构

维修类技术出版物物料清单(DM-BOM)主要分三层主体架构。

第一层架构以ATA章节划分，可以方便与E-BOM迅速建立起关联关系，便于体现发动机各相关零组件的结构关系，以及反映发动机产品的属性和各个零件之间的设计关系等。同时，打通源数据与下层技术出版物数据模块间的数据通道，利用IT手段及时感知来自E-BOM的源数据变更，从而做到对DM-BOM源数据的内容管控等。

第二层、第三层架构以技术出版物各主要维修类手册数据模块为主。其中，第二层架构为主体活动层，基于上文分析，由《发动机车间维修手册》(ESM)以及《动力装置航线维修程序》(AMM中发动机相关部分)中各数据模块组成。第三层为关联信息层，按《发动机车间维修手册》(ESM)以及《动力装置航线维修程序》(AMM中发动机相关部分)中各数据模块的类别以及所描述的相关对象及活动的实际情况引用其他各相关手册。如，针对《动力装置航线维修程序》中对某一具体对象的拆装活动——引用《图解零件目录》(EIPC)中此对象相关数据模块，以提供件号、数量、历史构型等相关信息；如涉及工装则同时引用《图解工具和设备手册》中相关工装数据模块。又如，针对《发动机车间维修手册》中对某一具体对象的修理活动——引用《图解零件目录》(IPC)中此对象相关数据模块，以提供件号、数量、历史构型等相关信息；如涉及则引用《无损检测手册》(NDTM)中相关检测数据模块、《消耗品手册》(CPM)中相关消耗品数据模块，以及《发动机标准施工手册》(ESPM)中相关标准施工数据模块等。

技术出版物物料清单(DM-BOM)架构如图2所示。