王寿菊

摘要：信息化是企业持续发展的推动力，本文介绍了国外先进航空发动机企业信息化发展概况，总结分析国内航空发动机企业信息化的现状，通过对标先进，找准差距和不足，并对中国航空发动机企业信息化的发展规划给出了相应建议。

关键词：航空发动机;大数据;人工智能;统一IT架构

0  引言

航空发动机作为航空领域的核心装备之一，是装备制造业的尖端，也是一个国家科技水平和经济实力的综合体现。当前在工业互联网、云计算和人工智能等先进科学技术的推动下，以“数字化、网络化、智能化”为特征的产品研制理念和发展模式，已经成为国际先进制造业技术创新发展的主流方向。

如何充分利用信息技术、开发利用信息资源、促进信息交流和知识共享，将信息技术融入到企业的业务流程中，融入到企业的发展过程中，成为国内外航空发动机企业信息技术发展的思考和切入点。

1  国外航空发动机信息化发展及借鉴

欧美等航空强国在开展航空发动机研制和生产时，以信息化仿真技术为手段，实现了发动机的全球化生产、低成本制造、高效率运营保障。广泛开展了信息化单元技术研究与应用，针对各单元系统间存在的信息孤岛，围绕产品研发集成化，突破了航空发动机产品的CIMS和PDM技术，实现了网络化异地协同设计制造;通过开发CFD仿真分析系统，实施并行工程，建立发动机典型零件的数字化生产线。近几年，国外先进航空发动机制造技术呈现出多元化发展的趋势，重点向高精度、整体化、轻量化、智能化、低成本方向发展，不断涌现出智能制造、增材制造和装配仿真等新型制造技术，而先进制造技术的出现保证了新型结构的实现。

GE航空不断向基于模型（MBE）的数字化企业持续迈进，业务模式的变化包括：建立知识驱动的产品研发模式;推广MBD技术应用;建立可配置的数字化样机等。三维数字化模型实现了设计、工艺、制造和服务全生命周期的贯穿应用。从2011年开始，GE各业务设立首席数字官CDO，重构业务流程和业务数字化，研发设计数字化，产品数字化、生产制造数字化，构建Predix工业数字化服务平台，通过优化制造设备和制造工艺，能将工厂数据处理速度提升50%，降低工厂的数据存储成本，构建连接各种工业机械产生的数字主线，收集全过程的工业机械运行的数据，预测故障;在售后服务端，基于数字孪生技术为航空公司提供发动机运行监控和维护保障数据，能够提前一个月预测哪些发动机急需维护修理，提升设备效率和降低维护成本。

普惠公司强调制造、成本核算、产品维护等专业人员与供应商和用户一起在产品设计的早期阶段即行介入。在集成产品开发（IPD）环境的建设过程中，“人、过程、技术”构成了最基本的要素。三者相互依赖、相互支持，是IPD的关键所在，普惠公司针对这三个基本要素，以并行工程为核心开展建设。近期，普惠公司正着手建立数字化修理站和机队维修管理库，通过提供以大数据为依据的决策和预防性维修工具，可以“提前很长一段时间识别出可预见的维修”，告知发动机客户某一零件可能发生的故障，为及时替换零件和保持发动机运转提供支持。同时，于近期启动了互联网工厂计划，通过构建数字主线，实现运营工作的端到端可视化，提高生产能力化设备利用率。

罗罗公司积极推进面向全球化设计和全球化制造的设计制造一体化，将全球成百上千的IT系统整合到四大平臺（PLM、MES、SDM和ERP）。全面采用系统工程思想及三维主模型技术，进行整机及系统层面的数字化设计，实现了瑞达系列发动机的自顶向下设计。目前，数字化技术已经实现“从设计到飞行试验”大全面应用。同时，罗罗公司将物联网、云计算、大数据等新一代信息技术应用到制作现场，提升生产质量和管理效率;利用微软Azure物联网套件收集和汇总数据，对UltraFan新型发动机数百万个测试数据点进行挖掘分析。罗罗公司与卡塔尔航空合作利用虚拟现实技术培训工程师，让工程师能够在沉浸式环境中利用视觉、听觉和触觉来拆卸瑞达XWB发动机。

通过长期发展，先进国家的航空制造业数字化建设以及覆盖了产品研发设计、生产制造、供应链、维修保障各个环节。航空制造企业普遍采用基于模型的系统工程方法，通过全球协同网络环境实现了协同研制、设计制造一体化;从设计到飞行试验全面实现数字化，进行整机及系统层面的数字化设计，三维数字化模型实现了设计、工艺、制造和服务全周期的贯穿应用，基于数字孪生技术对发动机运行进行监控和维护保障，更重要的一点，这些国外航空发动机企业都注重遵循流程分类框架（APQC）的搭建，APQC是端到端的业务视角，基于客户为中心，基于角色而不是部门，遵从统一的流程架构，消除“智能化段到段”。

2  国内航空发动机信息技术发展现状及差距

在国家大力推进航空发动机自主研制的大趋势下，我国航空发动机的信息化应用受到空前重视并取得了长足发展。航空发动机设计部门普遍采用数字化设计技术，初步实施了PDM系统，并在新研制的发动机型号中基本实现了对发动机产品结构、设计审签、数据发放、设计文档的管理与控制;“十五”期间，由国内高校完成的第一代“航空发动机数值仿真系统-CANSS”，初步实现了发动机整机、部件、系统、学科等方面若干软件模块的开发和集成，并完成了在部分在研/现役整机及部件中的计算和分析。

由于我国航空发动机信息化发展起步较晚，整体并没有完全形成业务流程牵引的信息化协同，信息化应用时效性不足，不能满足发动机自主创新研制、精益稳定制造、敏捷优质服务和高效运营的需要，主要表现在：

①产品研发方面。

面向整机的需求管理、数字化集成设计和验证环境缺失，设计、工艺、测试知识积累不足，全生命周期的正向研发流程尚未形成。

②生产制造方面。

结构化工艺设计、工装设计、制造过程控制、制造资源利用缺乏有效的关联及信息化支撑环境，数字化制造基础薄弱，使产品工艺稳定性、产品质量和试制周期难以保证。

③试验验证方面。

尚未建立完整有效的试验数据库;试验全流程数字化管理手段较弱，缺少数据融合和智能分析工具;试验数据管理标准尚未统一;试验仿真技术仍处于探索阶段，尚未将实物试验验证与仿真虚拟验证有机结合。

④服务保障方面。

其技术能力薄弱，体现在航材管理上，各供应商的航材工程数据和供应链数据没有有效全面系统采集和管理，缺乏大数据分析能力，数据资产尚未管理和增值;技术出版物上，国内发动机制造商在数字化出版物方面处于起步阶段，相应的工具和方法都有待完善;在运行监控方面，发动机故障检测手段、故障诊断能力和故障隔离技术欠缺，且维修手段单一，维修效率和效能低，在发动机装配、试验和维护阶段，缺乏数据收集手段，使得发动机在排故、维修、寿命管理等方面工作很难开展。

⑤系统集成方面。

数字化基础条件及设施仍需完善。缺乏端到端的业务流程管理体系及持续化机制，信息化平台仍然以面向条块和局部职能管理的运行流程电子化为主，综合管控能力有待提高。

⑥IT管理模式方面。

未构建集团统一的IT架构，各单位的IT架构是经独立发展而形成的，各单位信息化投资相对独立，集团的IT统筹管理能力正在形成，但集团信息化资源分散，信息化技术人才匮乏，支撑能力有待进一步加强，网络运维模式仍是传统的、被动的和“救火式”的，大量网络运维工作仍主要依靠人工完成，缺乏覆盖多网络的安全态势感知并能与安全运维流程联动的运维系统。

3  中国航空发动机信息化发展规划建议

3.1 创新信息化管理模式，构建协同布局模式

航空发动机信息化建设应以规划为导引、业务为主导，更加注重集团对信息化统筹协调管理，建立“集团统筹、协同推进、组织融合、成效评价”的信息化管理模式。

统筹决策全局性和关键性问题，开展各单位信息化规划、年度工作计划及重大项目建设方案符合性审查工作，推动集团信息化统筹建设。加强协调管理，强化信息化年度工作考核、通过项目管理实现信息化试点项目的过程管控。

建立业务、管理创新与信息化联合工作机制，推动MBD的协同研制平台建设。同时，突出业务主导责任，积极发展业务主导推进信息化建设。将业务与信息化融合成为工作常态，以业务成熟度为立项依据，以用户需求贯穿项目全过程，以用户评价为验收条件，创新信息化项目管理机制。

3.2 推动全集团公司IT统一架構，带动全局业务协同

IT架构的统一是航空发动机企业在IT发展过程中必须遵循的基本要求，只有建立不断统一的IT架构，才能使集团层面的IT运营更加卓越，才能使IT价值更大化体现和发挥，才能使集团层面的协同成为可能，才能使对所有供应商具有统一语言，建立面向集团统一的IT架构已经成为IT建设和进一步发展的关键需求。无论从解决成本，还是从规范业务流程，实现业务集成等方面看，IT架构的统一已经成为实现全局业务协同的瓶颈，而且对未来的集成和协同将会产生更大的助力。

3.3 建立IT管理与业务高度交叉和融合的治理架构

公司的核心运营、市场及效益快速增长型的业务是IT首要支持的方向，为保证IT创新应用与业务改进发展方向的高度一致，建立基于业务驱动的IT组织架构和IT实施策略。IT作为工程、运营和技术环节中的通用、共性要素，为整个公司提供人员和技术支持，并参与公司业务流程和运营效能的分析、改进等管理活动，发挥规划、实施和运行维护的职能。

建立面向业务发CIO组织架构，每个业务部门的CIO均具有业务流程及数据领域的专业知识和专门技能。同时，在所有业务计划实施过程中，均要考虑IT对项目的支撑需求。IT与业务联合的IT项目管理方式，业务部门/用户的深度参与有利于严格控制业务范围和系统功能，更有利于系统的应用推广和持续的改进。用此连接企业的战略、业务、IT目标，鼓励应用IT系统，使企业从IT中获得价值。

参考文献：

[1]周济.以数字化网络化智能化为主线创新驱动转型升级[R] 北京：中国工程院，2013.

[2]刘大响，陈光.航空发动机——飞机的心脏[M].北京：航空工业出版社，2003.

[3]张定华，李山.航空发动机数字化协同平台关键技术研究[J].现代设计与先进制造技术，2009（09）：35-39.