单架次飞机产品数字档案构建内容研究

◎王茜 王志宏 匡志华

（作者单位：沈阳飞机工业（集团）有限公司）

如何有效地对飞机各零部件进行全生命周期管理，并在此基础上对飞机产品实物信息进行有效追溯是提高飞机研制效率和质量的迫切需求。建立基于BOM的单架次飞机产品数字档案，即实现单架次飞机全生命周期数字孪生，在数字孪生模式下，让每一架在制或交付的飞机产品，都包括物理实体和数字虚体两大成果，可为飞机研制阶段的管控提供多种能力，包括实时、动态、精准、可视化展示，上下游追溯，协同、联动等。

一、引言

飞机研制经过设计、工艺、采购、制造、装配、更改、试飞、维护等一系列过程，具有周期漫长、数据繁杂、并发事件多等特点，对设计信息、工艺记录及生产记录的保存、归档要求严格。且研制过程中的EBOM、工艺设计、器材供应、生产计划和执行、飞机试飞调试等数据都是以不同的形式（如数字模型、图形、文字等）分别储存在不同的管理系统中，再加上现场替换、替代等情况大量存在，使飞机产品实物信息的管理和追溯内容多、信息量大且错综复杂，缺乏系统的集成和实物信息的反馈，研制过程数据在时效性、准确性等方面都存在不足，给生产管控和管理决策带来困难。

二、单架次飞机产品数字档案构建意义

数字孪生是指通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字化，在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的数字世界同生共存、虚实交融的格局。数字孪生的关键技术包括数字化定义、数据检测与采集、大数据分析、多物理场建模等诸多技术，其中最基础也是关键的是如何构建一个包含产品全生命周期全过程的全要素的产品模型，这个产品模型能够实现与物理真实世界的一一映射，虚拟服务现实，数据驱动治理。

1.单架次飞机全生命周期定义数字孪生。

单架次飞机全生命周期定义数字孪生，是每架飞机的设计理论状态。通过单架次飞机全生命周期定义数字孪生，可以实现同一零件在不同BOM阶段的衍生数据以及相关数据集、技术文档、工艺规程等其他类数据的追溯。同时，可以根据选定的数据对象，向上游和下游的追溯，并根据追溯结果进行进一步的分析，让设计人员、工艺人员及维护保障人员实时获取到每架飞机的理论状态，为设计状态控制、项目管理等工作提供数据支持。

2.单架次飞机全生命周期管理数字孪生。

单架次飞机全生命周期管理数字孪生，详细记录了每架飞机的零件生产及装配的过程信息，是每架飞机从理论状态到实物状态的实现过程。

在质量管理层面，单架次飞机全生命周期管理数字孪生能够在发生产品质量问题时，快速响应、准确定位和追溯并分析后续影响，进而实现每架飞机研制过程各环节的可追溯性，以及通过物料采购信息及供应商信息，实现根据零件的实际材料使用情况追溯该材料所属批次在所有零组件中的使用情况，从而提升飞机研制阶段质量管控水平。

在项目管控层面，单架次飞机全生命周期管理数字孪生，可以实现理论零组件和实做零组件之间差异性的分析，实现加工过程中人员、设备、工装、检验信息等数据的追溯以及装配过程信息、试飞相关数据的追溯，进而提升飞机研制阶段数据管理与综合管控能力。

三、单架次飞机产品数字档案基本内容

1.单架次飞机产品数字档案内涵。

单架次飞机产品数字档案是支撑飞机研制过程中决策、管控的复杂综合技术体系，是全面追溯飞机研制过程的前沿先进模式，是物理维度上的实体飞机和信息维度上的虚拟数据同生共存、虚实交融的飞机研制未来发展形态。

建立单架次飞机产品数字档案，即单架次飞机全生命周期数字孪生，以飞机全研制过程信息化为数字孪生基础，以全机全量的数据资源（数据）、高性能的协同计算（算力）、深度学习的机器智能（算法）为信息中枢，以数字孪生模型平台为信息集成展示载体，操控器材物料、零件制造、装配试飞等各业务协同运转，形成持续迭代更新的数据互联机制和自我优化的智能制造管控模式。

2.单架次飞机产品数字档案具体内容。

（1）并行设计阶段。

并行设计阶段主要包括顶层文件编制及工艺性审查与评审两大部分。顶层文件编制包括工艺总方案、分工原则、并行工作管理办法、装配协调方案、工艺容差分配方案、质保大纲等文件的制定。工艺性审查与评审包括各专业的工艺性审查、互换检查、（公司级、系统级、单位级、零部件供方）工艺评审等内容。

（2）工艺准备阶段。

工艺准备阶段主要包括生产准备、工艺准备、数据管理系统搭建三大部分。生产准备包括工装工具准备、制造数据集设计、特殊过程确认等业务。工艺准备包括管理性文件、生产性文件、指令性文件的编制以及装配仿真等工作。数据管理系统搭建包括PLM、PDM、CAPP等系统的调整以及针对新研机型定制系统的开发测试工作。

（3）物料器材管理。

物料器材管理主要包括原材料管理、标准件管理、成品管理三部分。原材料管理包括原材料采购、入库与保管、发放与退库等相关业务的管理。标准件管理包括自制标准件的工艺规程编发、生产与交付，外购标准件的采购与验收，以及标准件的发放环节的管理。成品管理包括成品采购、验收入库与保管、成品件发放与退库管理。

（4）零件制造阶段。

零件制造阶段主要包括生产计划管理、零件生产过程控制、工艺现场管理、在制品管理四部分。生产计划管理包括主进度计划管理、站位计划管理、零件需求计划管理、生产作业计划管理以及临时计划管理。零件生产过程控制包括执行过程控制、零件无损检测、理化试验、零件产品终检以及不合格品的处理。工艺现场管理包括工艺问题处理、工艺超越问题处理、工艺纪律检查等业务。在制品管理包括零件移交、入库、转场等。

（5）装配试飞阶段。

装配试飞阶段主要包括部总装生产执行过程控制、试飞计划管理、试飞控制管理三部分。其中，试飞控制管理包括试飞数据分析评价、试飞问题处理、试飞安全信息报告及处理及试飞过程控制。