我国民用航空工业数字化发展的思考与建议

胡桂新， 彭 鹏

（1.工业和信息化部装备工业发展中心， 北京 100846； 2.重庆凯瑞机器人技术有限公司， 重庆 400722）

0 引言

我国的民用航空工业数字化经过多年的发展， 取得了一定的成效， 在产品的三维数字化设计、 异地协同设计、数字样机应用、产品数字仿真与试验、工艺数值模拟与仿真、 产品数据和制造过程管理等方面有了较深入的应用。 但是，我们也应清醒地认识到，产品全生命周期的信息通道尚未打通，数字化工程体系还未形成，数字化技术的巨大效能远未发挥。

现今的航空装备所含零件数量达到百万级， 软件代码更高达数百万行。 为了实现产品的敏捷研制、智能制造和柔性保障， 迫切需要系统工程思维的支持。 为此，必须全面引入数字化、网络化和智能化等更为先进的设计和制造手段，从而打造全新的航空工业体系，构建强大的数字核心竞争力， 以加速推动航空产业的发展，从而提升产品质量和效率。 本文根据相关的研究和实践，总结我国民用航空工业数字化发展情况，分析目前数字化发展面临的挑战，并提出促进数字化转型的建议。 航空产业的数字化、智能化和灵活化发展势必将成为未来的发展趋势，这也是推动航空产业持续提升的必然选择。

1 我国航空工业数字化发展现状

1.1 航空领域数字化应用场景广泛

在民用航空工业领域， 数字化涵盖产品整个生命周期，包括但不限于设计研发（航空工业软件、CAE 仿真、发动机等关键零部件、数字化试验体系）、生产制造（核心部件制造、复合材料数字化、数字化质量管理）、维修保障和运营管理（智慧民航、民机数字化软件平台、关键部件状态监测、故障分析、数字化航油、数字化维修和维护）等。未来，民用航空必然在设计研发、生产制造、维修保障和运营管理等方面实现全面数字化转型。

1.2 航空产品研制的数字化应用已取得显著成效

航空产品研制中数字化技术的应用已经取得了显著的成效，特别是在我国航空制造业中，数字化技术已迈出了长足的发展步伐，并在若干关键领域掌握了核心技术，接近国际先进水平。

在数字样机设计方面， 取得了重大进展。 现已实现100%的三维建模和100%的数字化虚拟装配。 这意味着数字样机已完全取代了传统的物理样机， 在多个飞机型号的研制中，数字样机的应用有效加快了飞机研发进程。我国飞机制造业在数字化技术的应用上也做了大量研究，并在飞机产品的数据管理、异地协同设计等方面取得了深入成果。CAD（计算机辅助设计）、CAPP（计算机辅助工艺规划）、CAM（计算机辅助制造）、PDM（产品数据管理）和ERP （企业资源计划） 等单项技术和系统得到广泛应用，这极大地缩短了产品研制周期，并且显著提高了设计制造质量。 这些成就展现了数字化技术在航空产品研制中的重要作用，使得我国航空制造业更具竞争力。通过数字化应用的不断推进， 我国航空产业不仅在技术创新方面取得了突破， 而且在提升产品研发效率和质量上也迈出了坚实的步伐。

1.3 维修数字化技术仍被国际知名飞机维修企业所垄断

国外一些知名的飞机维修企业如美国AAR 公司、加拿大KF Aerospace 公司等，在基于对产品数模、装配技术保密以及适航要求的前提下使用维修手册， 而在研究发展方面实施全数字化设计维修技术、 运用数字化技术对修理方案的结构性能进行力学分析、 对维修过程产品航材的准确定位以及航材订购的管控， 以保证修理的可靠性和维修过程管控性。目前波音、空客等国际领先的飞机制造厂商，已经实现了数字化转型，能够为客户提供实时的数字化维修和维护。而对于国内维修企业，这些数字化技术被牢牢控制在OEM 手中。 OEM 严格控制飞机部件的三维电子数模， 导致大型维修企业只能根据多年的维修经验以及OEM 维修手册进行维修工作，超过手册限度的方案仍受到OEM 的制约。

1.4 我国航空制造企业数字化转型总体处于初步阶段

我国航空制造企业数字化转型目前仍处于初步阶段，系统性布局推进不足。数字化转型的根本目的在于提升产品和服务的竞争力，从而增强企业整体竞争优势。这种变革涵盖技术、组织方式、业务管理以及安全运行等多方面。然而，目前的数字化转型在我国航空制造企业中主要集中在数字技术的局部应用。 数字化转型所需的投入明显不足，有些企业过于集中于打造特定系统，而忽视了数字化转型应该全面贯穿于企业战略层面的事实。 数字化转型并不仅仅是技术层面的变革。其涵盖了组织架构、业务流程、安全标准等多个方面，需要系统性地规划和全面推进。 当前大部分企业未能将数字化转型提升至战略层面进行全面布局。

我国航空制造企业的数字化转型尚未达到全面系统化的程度，存在着局部应用集中、投入不足以及缺乏战略规划的挑战。 为了提升数字化转型的效果，企业需要将数字化战略纳入企业整体发展规划，加大投入力度，并全面贯彻于企业的各个层面， 以实现更高水平的竞争力和效率。

2 我国航空工业数字化发展存在的问题

波音、 空客等国外飞机制造企业其数字化转型已深入到产品研发、制造、供应链管理以及售后服务等众多方面，实现了生产流程的高度数字化和智能化。我国民航飞机制造企业虽然已经在设计、 部件生产等领域实现了数字化应用，但整体而言，数字化转型在全面覆盖生命周期各个环节、 实现智能制造和数据驱动的程度上还需进一步提升。

2.1 航空软件存在明显短板，受制于人

我国缺少自主可控的飞机数字化软件， 且在短时期内难以形成自主能力。现有的自研软件系统数目较多，但无法实现数据互通，业务联动性有待提高。数字飞机与数字孪生已经成为全球飞机制造的重点研究领域， 发达国家的飞机制造工业主要依赖法国达索软件， 但国产飞机购入的达索软件对每一部件有特定的权限， 各部件软件无接口。目前国内的软件无法替代国外的工具体系，缺乏自主可控的能力，难以实现民机数字化、系统化研发。

2.2 数字化技术应用场景有限，缺乏系统应用布局

目前， 我国数字化技术仅是部分应用于航空工作环节，尚未彻底改变传统设计、制造和试验方式。 虽然提高了效率，但未在根本上转变工作模式。 数字化技术需全面渗透产品生命周期各环节，实现更智能、高效、创新的生产。 挑战在于突破传统束缚，推动数字化技术广泛运用于产品研发全过程，促进航空制造业的智能化和创新性发展。

飞机各专业领域的技术人才培养存在难度大、 周期长、投入大等特点，技术人才短缺已是行业共识。 随着电子技术、计算机技术、材料工程技术和信息化技术的高速发展，研发先进的数字化装备，充分利用各种新技术、新方法保持业务运行， 降低生产制造中对人的要求迫在眉睫，而我国装备能力尚不能满足。

2.3 “重技术轻管理”现象普遍，数字化管理占比低

我国航空制造企业在数字化制造上， 更偏重数字化制造硬件投资和数字化制造技术的获取， 而对数字化制造管理重视不够。 要实现数字化、 需要将工程文件数字化、运行管理数字化以及飞机故障诊断数字化，而且还需要完成生产制造资源的数字化。目前，依然在各系统间存在互不联通的“孤岛”现象，在某些信息化发展较为落后的企业中，仍采用原始数据记录方式，数据采集和整理面临极大困难，获取高质量数据十分困难。

2.4 企业内部组织结构不健全，多部门数字化协同难

我国航空制造企业现有的组织模式中，设计、工艺、生产、供应、试验和试飞等部门职责之间界面过于清晰，缺乏统一性和协调性，产品制造中的一些工作，需要上级领导的协调才能进行下去，造成反应速度缓慢。如在我国航空装备制造业，设计部门完成设计工作，即向制造部门发放冻结的产品设计数据，数据传送到此，不再连续。 因此，制造部门、设计部门各有自己的工程数据库。 数据缺乏统一的组织，出现了各自为政的现象，企业部门之间形成了“信息孤岛”，数据共享差。

3 促进我国航空工业数字化转型的建议

3.1 加大政策支持力度

建议通过资助基金和专项项目，大力支持国产工业软件的研发，以促进航空数字化系统工程的发展。 支持多厂所、异地协同的研制模式，建立贯穿整个行业的数字化协同系统，涵盖设计、分析、试验、生产、交付、服务、维修等全流程管理。 这个系统将打通需求分析、装备研发和使用保障等环节，形成一体化的民机数字化工具链，最终构建大飞机协同的系统平台。 这样的系统平台将提高生产效率、优化产品质量，并推动航空产业向智能化、高效化迈进。

3.2 构建统一的协调机制

建议航空制造企业应以并行工程和协同工作的理念为指导，对企业的组织结构进行再造。为构建通用而合理的组织架构体系，针对工作流程提出可操作的解决方式。可考虑实施组织结构的扁平化调整， 建立基于产品部件或系统的小组，促进各部门内权限范围的产品数据共享。这种改变将有助于实现真正意义上的产品全生命周期管理，提高生产效率，减少冗余环节，促进团队协作，并在企业内部激发更高效的工作模式。

3.3 推进航空数字化示范

推进航空数字化转型，培育产业链协同发展，综合利用建模与仿真、高性能计算、物联网、大数据、数字孪生、人工智能等先进手段， 孕育一批具有数字化转型示范效应的标杆企业， 并对典型且具有代表性的数字化转型场景建设给予支持，打造“政产学研用”共建共享的示范工程。

4 结束语

实践已经证明了工业数字化的优势， 民用航空必须坚定不移地走数字化发展之路。在此过程中，要努力实现工业数字化核心技术的自主可控； 在推进高端制造业数字化的同时，也要同步推进中、低端制造业数字化改造升级，进行全面系统的数字化布局。 加强系统谋划，进一步优化资源配置，解决关键问题，大力提升我国航空制造数字化与信息化能力，实现航空事业的可持续发展。