面向飞机MRO领域的产品全生命周期管理信息化模型研究

◎文/蒋晓弟 李 巍（国营芜湖机械厂技术中心）

当前，国内航空装备设计所、制造厂、使用部队与保障企业间各自独立，自成体系，产品全生命周期信息未实现在统一的信息化平台上建立与维护，加之不少现役航空装备设计时未充分考虑维修性，导致作为产业链下游的航空装备修理企业对航空装备的设计、制造和使用信息掌握不全，修理保障时缺乏单机技术状态数据信息支撑，尤其在装备跨代、换代时期，产品更新快、构型复杂、异构数据量大，传统修理保障模式已不能满足当前武器装备的保障发展趋势。

一、航空装备综合保障的现状分析

1.航空装备综合保障未来发展面临巨大挑战

由于航空工程的复杂性，小批量、多批次、整机和部件的混合维修等因素，给组织和管理带来了较大的难度。一方面，飞机技术水平的提高，工艺复杂性的增加，使得在设计数据接收、组织策划和修理保障实施上不能顺畅过渡，导致了产品修理周期延长；另一方面，整机和部件的混合维修，由于缺乏必要的维修工程管理的技术手段支持，导致维修组织的困难，而飞机的交付时间要求紧迫，目前的条件不能很好地适应当前任务的需要。

2.现有数据管理方法不适应产品维修管理的需要

产品维修过程中产生并传递大量的信息和数据，需要交流和共享，现有的数据管理手段已经不能满足现代维修的需要，越来越捉襟见肘。具体来说，目前维修保障单位基本采用Office软件、CATIA及各种辅助工具参与飞机的维修设计、工装设计，产生大量的电子数据，同时还要接收大量的设计、制造和使用数据用于维修准备，尽管部分单位各自建立了内部网络和信息化平台，但保密要求限制和平台种类各异[1]、互不连通等因素造成信息载体落后、相关的信息没有关联、缺乏单一的产品数据源，信息孤岛效应明显，已不能很好地满足航空装备综合保障进一步发展的需求。

3.传统的管理手段不适应复杂系统维修的需要

传统的维修过程的管理基本上还是以“碰头会”、电话或者纸质记录为主，缺乏一种数字化、可视化的手段动态监控维修项目全过程。

4.缺乏一体化的技术状态管理系统

部分航空装备修理单位虽然利用信息系统开发实现了部分技术状态管理功能模块，但因缺乏面向技术状态管理业务整体的设计，难以作为统一平台支持该项业务的系统开展。目前的技术状态管理的核心对象是各类图文档，而没有以物料清单为核心对象，没有建立起以产品结构为核心组织各种产品数据的管理机制，也没有建立涵盖设计、修理等的一体化更改控制流程。

二、总体方案

通过分析飞机MRO业务架构，研究提出面向飞机MRO业务领域的产品全生命周期管理平台业务模型和数据模型。以系统工程[2]为指导、技术状态管理活动为主线，充分借鉴了ATA标准和S1000D系列标准等相关国际先进规范，基于基地级修理主流程开展航空装备综合保障技术过程和技术管理过程的研究，按图1设计总体方案，提出面向飞机MRO领域的产品全生命周期管理信息化系统的构建[3]。

图1 面向飞机MRO领域的产品全生命周期管理信息化系统示意图

三、主要技术分析

根据总体方案重点开展业务文件数据的组织与管理、型号产品数据与实例产品数据的管控、企业公共协同工作平台搭建、MRO业务流程自动化、信息平台集成、专业成果与配套标准固化等相关技术的研究与准备。

集中存储、管理、组织和控制产品型号数据调拨、试修技术准备、试修实施、生产组织协调、现场技术支持等业务过程中产生的飞机维修保障工程相关的设计标准、技术文件、工艺文件、生产现场问题处理单据等图文档。支持按文档属性包括编号、密级、型号、专业等进行多维度组合查询，实现文档版本管理，并对这些数据进行严格控制，确保数据的一致性、有效性、完整性、安全性和可追溯性。

建立基于产品结构化管理的数据管理机制，在设计产生的EBOM（工程BOM）基础上，重构出维修所需的BOM，实现按架次或修理次数有效性的产品数据管理。引入技术状态管理理念，实现型号设计、维修数据构型的一体化管理，确保设计更改结果和生效架次等信息能够自动传递至维修等环节，通过智能影响性分析提示其进行相应更改，并在系统中记录整个更改的处理过程。

构建企业级（理论上可以跨企业）的公共协同工作环境，将型号维修过程中涉及到的设计、制造、维修、客户等角色人员紧密连接在一起，为各类角色提供统一安全的数据共享、交换和协作的区间，消除跨地域、跨业务造成的隔阂。

通过工作流程驱动飞机维修业务流程的规范自动执行，实现技术、生产、质量、资源保障等业务环节中工作流程的有效衔接和信息的顺畅流转，有序协调整个飞机生命周期过程中的各项业务活动。

有效整合并利用各部门的各种知识和信息资源，集成飞机维修过程中使用到的数字化设计、维修等应用工具和信息系统，并为其他系统提供必要的集成接口。

四、模型构建

MRO总体业务过程一般按技术准备、修理研发、修理生产和外场服务等开展（修理技术路线见图2），基于该业务过程构建以下主要信息系统模型 （信息系统架构见图 3）。

1.建立产品物料及其结构管理模型

根据产品图样及相关文件构建维修BOM，明确分解范围及交件路线，编制修理技术条件、工艺文件，完成审批并发布。

图2 修理技术路线

图3 信息系统架构

构建维修BOM：创建一对设计物料对象和维修物料对象，分别从设计角度和维修角度对产品物料进行属性定义和结构定义[4]；利用与外调资料项版本的关联关系，确保在外调资料项版本的审查结论发生更改时，设计物料项版本也会相应更改；利用设计物料与维修物料的关联关系，确保在设计物料项版本换版时，维修物料项版本会相应更改；设置专门的作废更改流程，确保设计物料和维修物料各自唯一的已发放项版本可同时被作废。

建立物料管理的单一数据源系统：采用中间数据库和数据仓库技术，实现产品全生命周期管理系统（PLM系统）与其他信息化系统的集成；设计物料对象一旦在PLM系统中发放，企业资源计划系统（ERP系统）通过中间数据库同步获得数据，相应地生成新的产品物料记录；将与工程技术定义无关的物料的其他属性归集到维修物料对象参考属性表单中，在维修物料对象发放时同步给ERP系统作为初始值，属性值的修改在ERP系统中进行；设计物料对象与维修物料对象中任意一个在PLM系统中完成换版更改，ERP系统可通过中间数据库同步获得数据，相应更新产品物料记录。

2.建立工艺及其结构管理模型

根据工艺规划，分析需修理的对象和修理流程，建立工艺及其结构管理模型。

引入维修服务对象：引入维修服务对象，用于表达对某种产品的维修要求；利用维修服务将被维修产品与维修方案串接起来。

主辅机维修方案分离：将辅机的维修方案从主机维修方案中剥离出来，二者的结构均包含针对整机及其零组件的工艺任务。

引入维修方案的PBOM与BOP：将维修方案规定需要对其进行工艺处理的被维修产品的零组件，组织为一个与维修方案唯一对应的物料层级结构（PBOM，工艺BOM），用于表达维修方案的总体规划；将维修方案所包含的工艺任务组织为维修方案自身的工艺层级结构（BOP），用于表达维修方案的详细设计。

将对工艺任务的定义限定在技术层面：仅从资质上定义工艺任务对人力资源的需求；为工艺任务定义全面的物料需求，以及需求类型。

提供责信度检查功能：提供责信度检查功能，用于识别BOP对PBOM的落实程度。

3.建立单机技术状态管理模型

实例机型进入修理线后，根据前期掌握的实物状态和故检结果建立单机技术状态模型。

引入维修项目，对维修方案实例化：引入维修项目对象，用于组织归集与一个产品进厂修理有关的所有数据；对维修方案及其结构中的所有工艺任务进行实例化，用于生产准备。

文实双线并行以确认进厂状态：设置履历本对象，并在实例履历本对象上登记辅机产品的件号和使用记录；开放实例BOP中的“配套”工序的编辑权限，便于故检员将实物清点结果记录在实例工序上；提供文实比对功能，检查履历本登记的信息与实物清点结果之间的一致性；在文实比对通过之后，生成单机实例BOM，并利用基线确认产品进厂时的单机技术状态。

4.建立更改与贯彻过程管理模型

落实上级通报或上游更改，建立更改与贯彻过程管理模型。

统一数据状态与更改模型：为数据设置若干个版本；为每一个数据版本设置若干种状态；控制不同状态数据的权限；引入更改对象，将更改过程中涉及到的所有业务数据和管理数据组织在一起。

五、结语

本项目以信息化平台为载体建立面向飞机MRO领域的产品全生命周期管理通用信息化模型，建设形成适用于航空装备MRO业务的产品全生命周期管理标准业务对象、业务流程和业务场景，并以某具体机型修理过程为试点开展工程化应用，实施过程中通过不断迭代优化，提高模型成熟度，固化后可向其他机型推广，为航空装备修理系统各单位开展数字化修理建设提供借鉴。同时，本项目实施过程中开发的部分功能模块为推进视情维修模式改革奠定了基础，也为其他相关业务流程创造了价值，对压缩装备在厂修理周期，提高我军航空装备修理质量和装备完好率具有重要意义。