曹友明

（中國直升機(jī)設(shè)計研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001）

0 引言

民用航空器，被譽為“現(xiàn)代工業(yè)之巔”，是現(xiàn)代科技高度集成的產(chǎn)物，是衡量一個國家科技、工業(yè)水平和綜合國力的重要標(biāo)志之一。適航管理作為民用航空器研制過程的重要組成部分，通過適航管理進(jìn)行的適航取證工作是制約民用航空器取得研制和商業(yè)成功的最關(guān)鍵因素之一。適航管理是以保障民用航空器（包括飛機(jī)、發(fā)動機(jī)、螺旋槳和機(jī)載設(shè)備）的安全性為目標(biāo)的技術(shù)管理；是政府適航部門以制定的各種最低安全標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，對民用航空器的設(shè)計、制造、使用和維修等環(huán)節(jié)進(jìn)行的科學(xué)統(tǒng)一的審查、鑒定、監(jiān)督和管理的工作。這意味著適航管理業(yè)務(wù)辦理過程與民用航空器全生命周期各類信息化系統(tǒng)存在實時、大量的數(shù)據(jù)交互。針對適航管理信息化平臺建設(shè)，國內(nèi)的中國民航總局、中國商飛、上海適航審定中心、中國民航大學(xué)、中航一飛院等都開發(fā)了服務(wù)于不同業(yè)務(wù)類型的適航管理信息系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)僅提供了適航信息的跟蹤、整理、查詢等功能，缺乏對適航業(yè)務(wù)辦理過程中各輸入信息來源的獲取，也無法充分利用已有民用航空器研制系統(tǒng)提供必要的適航符合性信息，容易形成信息孤島。因此，為了充分利用民用航空器已有信息數(shù)據(jù)資源，需要進(jìn)行適航管理信息平臺與民用航空器研發(fā)各平臺的初步集成研究。

該文以典型業(yè)務(wù)型號合格取證業(yè)務(wù)為例進(jìn)行研究，通過利用IDEF0建模方法，梳理適航管理信息平臺中的輸入、輸出信息并依據(jù)信息屬性和來源將其進(jìn)行分類重組。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定適航管理信息平臺與已有民用航空器信息化系統(tǒng)的信息交連關(guān)系，從具體適航符合性驗證的角度設(shè)計適航管理信息平臺與PDM、ERP、SDM等系統(tǒng)的初步集成方案，并用典型型號驗證案例驗證了該模式的可行性。

1 適航管理與民用航空器研制各過程的信息交互

適航管理作為約束民用航空器整個研制過程，滿足“適航性”要求，并是民用航空器獲得市場認(rèn)可的有效保證。適航管理作為民用航空器研制過程的重要組成部分，其可分為初始適航管理和持續(xù)適航管理，初始適航管理是對設(shè)計與制造的維護(hù)，持續(xù)適航管理是對民用航空器交付使用之后的維護(hù)與管理。圖1描述了適航管理平臺與民用航空器研制各系統(tǒng)之間的信息交互關(guān)系。

從圖1可以看出適航管理與民用航空器研制各系統(tǒng)之間的信息交互非常頻繁。適航管理不但與CATIA（或CAD）、CAM、CAPP、CAE等進(jìn)行信息、數(shù)據(jù)交互，并且與民用航空器研制全過程的所有體系都存在信息的交互，其作用范圍也貫穿民用航空器研制所有過程。通過研究分析適航管理與設(shè)計、制造系統(tǒng)之間的信息交互，能夠確定在適航業(yè)務(wù)辦理的過程中輸入信息來源，也能在一定基礎(chǔ)上指導(dǎo)民用航空器研制進(jìn)程，并進(jìn)一步明細(xì)適航作用的范圍，這將是實現(xiàn)適航管理平臺與民用航空器研制其他體系進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)。

2 型號合格取證管理系統(tǒng)的輸入、輸出分析

按照中國民航局最新頒布的航空器型號合格審定程序（AP-21-AA-2011-03-R4）規(guī)定，并借助IDEF0建模分析方法，建立型號合格取證管理系統(tǒng)的A0運行模型如圖2所示。

型號合格取證管理系統(tǒng)的輸入信息有PSCP、CP、等效安全、豁免、型號設(shè)計資料、型號工藝資料、試驗資料等。

輸出信息包括型號合格證、特許飛行證、型號資料批準(zhǔn)表、制造符合性檢查記錄、符合性檢查單及清單等。

通過對型號合格取證管理系統(tǒng)各輸入、輸出信息的來源和作用對象的分析和研究，可將其劃分為自有型信息與繼承型信息兩種不同類型。

定義2-1 自有型輸入。本身并不存在，根據(jù)適航業(yè)務(wù)需要而即時產(chǎn)生。如，審定計劃、制造符合性請求單、制造符合性檢查項目清單等。

定義2-2 自有型輸出。此類信息產(chǎn)生于適航管理信息平臺，只適用于適航業(yè)務(wù)辦理，與其他業(yè)務(wù)和信息系統(tǒng)無關(guān)聯(lián)關(guān)系。象：型號合格證、型號設(shè)計批準(zhǔn)書、符合性檢查單及清單等。

定義2-3 繼承型輸入。此類信息本身存在于航空企業(yè)內(nèi)的其他信息系統(tǒng)，在適航業(yè)務(wù)需要時從外部調(diào)入。典型的繼承型輸入有型號設(shè)計資料（如圖紙、工藝文件等）以及一部分符合性驗證資料（如鳥撞驗證技術(shù)）等。

圖1 適航管理與民用航空器研制各系統(tǒng)之間的信息交互關(guān)系

圖2 型號合格取證管理系統(tǒng)A0系統(tǒng)運行圖

定義2-4 繼承型輸出。該類信息產(chǎn)生于適航管理信息平臺，不僅用于適航業(yè)務(wù)，也可用于其他業(yè)務(wù)，并可以作為其他信息系統(tǒng)的輸入并能為其他所利用。象，旋翼系統(tǒng)防除冰驗證技術(shù)、已批準(zhǔn)工藝規(guī)范等。

上述4種類型的輸入、輸出信息來源與作用對象如圖3所示。

從圖3中不難看出，適航管理信息平臺與企業(yè)其他系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的主體內(nèi)容為繼承型輸入和繼承型輸出，因此，解決信息集成問題的關(guān)鍵在于理清適航管理業(yè)務(wù)各階段的詳細(xì)輸入、輸出。

圖3 4種類型信息的輸入、輸出

參照航空器型號合格審定程序AP-21-AA-2011-03-R4的規(guī)定，該文分別按概念設(shè)計、要求確定、符合性計劃制定、計劃實施和證后控制這5個階段來對航空器型號合格取證過程的輸入、輸出信息進(jìn)行了分析與研究。按照前文對繼承型輸入和繼承型輸出的定義（定義2-3，定義2-4），分析出型號合格取證過程涉及的典型繼承型輸入和繼承型輸出信息分別列舉如下。

繼承型輸入：供應(yīng)商信息、型號設(shè)計特征、圖紙和基本設(shè)計；設(shè)計保證手冊；航空器設(shè)計資料及更改特征；生產(chǎn)工藝信息；試驗大綱、試驗任務(wù)書、試驗分析報告等。

繼承型輸出：符合性驗證試驗過程經(jīng)驗數(shù)據(jù)、一部分型號設(shè)計資料和審定過程信息等。

3 適航管理信息平臺與PDM系統(tǒng)的集成方案

航空企業(yè)的PDM系統(tǒng)是管理所有與航空產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程的系統(tǒng)，它包括2個方面內(nèi)容。1）與航空產(chǎn)品相關(guān)的所有信息，即描述航空產(chǎn)品的各種信息，包括部件信息、結(jié)構(gòu)配置、文件、CATIA圖、審批信息等。2）與航空產(chǎn)品相關(guān)的所有過程，即對這些信息的定義和管理，包括信息的審批、分配以及更改等。

為了實現(xiàn)航空企業(yè)PDM系統(tǒng)中產(chǎn)品設(shè)計/制造數(shù)據(jù)向適航管理信息平臺的共享與傳遞，需分析這兩種系統(tǒng)各自的信息組織方式，利用兩者直接的鏈接關(guān)系，進(jìn)行集成方案設(shè)計。該文主要對型號合格取證業(yè)務(wù)中的審定計劃（CP）結(jié)構(gòu)、國際上通用并用于航空器維修的ATA結(jié)構(gòu)和PDM中常用的產(chǎn)品零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，其特點如下。1）合格審定計劃結(jié)構(gòu)：面向適航業(yè)務(wù)，面向?qū)彾ㄓ媱澋闹贫ǎY(jié)構(gòu)簡單，涵蓋航空器整個設(shè)計和驗證過程的符合性。2）ATA結(jié)構(gòu)：面向適航，尤其是維修，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般，可覆蓋飛機(jī)的各系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。3）PDM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)：面向全機(jī)的數(shù)據(jù)管理，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括各種系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，能夠細(xì)化至零件層。

很顯然，ATA結(jié)構(gòu)可以與審定計劃結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系，又因為其覆蓋飛機(jī)全部系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的特點，使得建立ATA結(jié)構(gòu)與PDM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系成為可能。因此，通過以ATA為中心的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，可以初步建立審定計劃結(jié)構(gòu)與PDM產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的間接聯(lián)系，從而為實現(xiàn)PDM系統(tǒng)中設(shè)計、制造數(shù)據(jù)向適航系統(tǒng)的共享與傳遞提供了可能，如圖4所示。

另外，適航管理信息平臺還應(yīng)實現(xiàn)與航空企業(yè)ERP系統(tǒng)在知識、標(biāo)準(zhǔn)和文件等基礎(chǔ)信息領(lǐng)域的共享。主要的基礎(chǔ)信息包括：航空產(chǎn)品型號信息、批/架次信息、部門信息、用戶信息和質(zhì)控文件信息等。適航管理信息平臺與PDM/ERP的集成原理如圖5所示。

4 集成環(huán)境下的典型業(yè)務(wù)應(yīng)用場景設(shè)計

航空器的型號合格取證過程包括大量的設(shè)計符合性驗證工作，這項工作的主要內(nèi)容是編制審定計劃（CP），并根據(jù)該合格審定計劃實施航空器符合性驗證任務(wù)，以表明航空產(chǎn)品的設(shè)計符合相應(yīng)適航標(biāo)準(zhǔn)。

在實際的符合性驗證工作中，需要直接或間接地用到大量已經(jīng)存在的設(shè)計、工藝、試驗等信息（繼承型輸入），同時，驗證工作中產(chǎn)生的部分信息也可作為描述產(chǎn)品的信息而存入PDM系統(tǒng)中（繼承型輸出）。在集成環(huán)境下，符合性驗證工作的實施過程可歸納為6個步驟。

圖4 設(shè)計/制造數(shù)據(jù)向適航管理信息平臺的共享與傳遞過程

圖5 適航管理信息平臺與PDM/ERP的集成原理

4.1 編制審定計劃（CP）

審定計劃的組織結(jié)構(gòu)應(yīng)至少能與ATA結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系，以保證適航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能和PDM系統(tǒng)中的產(chǎn)品設(shè)計/制造數(shù)據(jù)實現(xiàn)交互與共享。

4.2 啟動驗證任務(wù)

啟動驗證任務(wù)并從PDM系統(tǒng)獲取已存在的文件和數(shù)據(jù)。由于適航系統(tǒng)中所有的驗證任務(wù)均通過審定計劃的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，所以通過CP結(jié)構(gòu)與PDM中相應(yīng)BOM的關(guān)聯(lián)，可以獲取PDM系統(tǒng)中相應(yīng)結(jié)構(gòu)下已經(jīng)存在的文件和數(shù)據(jù)。

4.3 篩選適航驗證需求的信息

根據(jù)具體驗證任務(wù)的需要，對從PDM系統(tǒng)中獲取的信息進(jìn)行篩選。

4.4 執(zhí)行驗證任務(wù)

在流程的指導(dǎo)下執(zhí)行驗證任務(wù)。

4.5 驗證任務(wù)執(zhí)行完畢，產(chǎn)生“適航驅(qū)動”的相關(guān)信息

“適航驅(qū)動”的信息即通過適航管理信息平臺產(chǎn)生的信息，分為自有型輸出和繼承型輸出。

4.6 歸檔有用信息到PDM系統(tǒng)

通過CP結(jié)構(gòu)與BOM的關(guān)聯(lián)，將一部分信息（繼承型輸出）歸檔到PDM系統(tǒng)的相應(yīng)結(jié)構(gòu)下，成為PDM系統(tǒng)中描述產(chǎn)品適航特性的信息。

圖6展示的是“艙門功能地面試驗”的執(zhí)行流程，該流程比較完整的體現(xiàn)了符合性驗證工作在集成環(huán)境下的6個步驟。

5 結(jié)語

現(xiàn)代先進(jìn)制造模式呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、信息化、集成化、智能化、柔性化和敏捷化的發(fā)展趨勢。實現(xiàn)民用航空器研制體系的信息化，是實現(xiàn)我國民用航空取得成功的一個重要條件。型號合格取證是民用航空器進(jìn)入市場的必要前提，該文通過對民用航空器型號合格取證過程中的輸入、輸出信息來源的分析與研究將其劃分為自有型信息與繼承型信息，并在此基礎(chǔ)上初步設(shè)計了適航管理信息平臺和PDM/ERP等系統(tǒng)的集成方案，實現(xiàn)適航管理平臺與民用航空器研制各體系的協(xié)調(diào)與控制。以期能夠提高民用航空器的適航取證效率，實現(xiàn)適航快速取證的目的。

圖6 艙門功能地面試驗流程