“互聯(lián)網(wǎng)+”正影響著傳統(tǒng)制造企業(yè)的生存和發(fā)展模式，通過探討“互聯(lián)網(wǎng)+”下的航空發(fā)動機協(xié)同設(shè)計和制造，或?qū)⒔o整個行業(yè)注入全新的創(chuàng)新發(fā)展動力。

在2015年3月5日召開的第十二屆全國人大三次會議上，李克強總理在政府工作報告中首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”是在創(chuàng)新2.0背景下的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新業(yè)態(tài)，是知識社會創(chuàng)新2.0推動下的互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)演進及其催生的經(jīng)濟社會發(fā)展新形態(tài)。通俗地說，“互聯(lián)網(wǎng)+”就是“互聯(lián)網(wǎng)+各個傳統(tǒng)行業(yè)”，但這并不是二者的簡單相加，而是利用信息通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺，讓互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)進行深度融合、創(chuàng)新發(fā)展生態(tài)。面對新的歷史形勢，“互聯(lián)網(wǎng)+航空發(fā)動機”概念應(yīng)運而生。依托“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新驅(qū)動，發(fā)動機行業(yè)或?qū)⒂瓉砭薮蟮膭?chuàng)新發(fā)展動力。

“互聯(lián)網(wǎng)+”下的航空發(fā)動機協(xié)同設(shè)計和制造模式

融合移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代數(shù)字化制造等技術(shù)的“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，對社會資源配置具有強大的優(yōu)化和集成作用。將“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新成果深度融合到航空發(fā)動機行業(yè)，將會改變航空發(fā)動機設(shè)計制造的固有模式。

基于互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，通過對信息和資源的高效利用，發(fā)動機設(shè)計和制造過程將變?yōu)閰f(xié)同化的工作模式。在發(fā)動機的設(shè)計過程中，設(shè)計人員協(xié)同工作；所需要的超高速計算機等設(shè)計資源將實現(xiàn)共享；對航空發(fā)動機知識的大數(shù)據(jù)進行充分挖掘以實現(xiàn)設(shè)計過程的自動化。在發(fā)動機的制造過程中，基于大數(shù)據(jù)驅(qū)動的資源配置使得生產(chǎn)更加智能化，云模式的供應(yīng)鏈協(xié)同保證生產(chǎn)資料交互合理化，網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同制造將會極大地提高生產(chǎn)效率。“互聯(lián)網(wǎng)+”下的航空發(fā)動機協(xié)同設(shè)計和制造模式如圖1所示。

航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺

航空發(fā)動機協(xié)同化設(shè)計和制造過程的關(guān)鍵是對航空發(fā)動機大數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)和利用，構(gòu)建航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺是實現(xiàn)航空發(fā)動機協(xié)同化設(shè)計制造的基礎(chǔ)。航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺包含全生命周期中設(shè)計、制造、裝配、檢驗、試驗、使用、維護的所有信息，如圖2所示，同時航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中的大數(shù)據(jù)還包含了不同時間、不同空間的多維度信息。

在航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中，數(shù)據(jù)的來源為跨時間、跨空間的發(fā)動機全生命周期的所有數(shù)據(jù)。依托于無線信號傳輸、無線互聯(lián)網(wǎng)、智能工廠、智能機器人等技術(shù)，實現(xiàn)發(fā)動機全生命周期的數(shù)據(jù)上傳到航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺。

航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中的大數(shù)據(jù)信息是龐大、無序的，要實現(xiàn)對發(fā)動機數(shù)據(jù)信息的有效利用，必須將航空發(fā)動機相關(guān)數(shù)據(jù)信息“有序”地上傳到航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺。首先是要對航空發(fā)動機數(shù)據(jù)信息的格式標準、數(shù)據(jù)接口標準、數(shù)據(jù)通信協(xié)議進行制定；然后對設(shè)計/制造的數(shù)據(jù)信息進行有效的標識和記錄，再上傳至發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺形成大數(shù)據(jù)。在航空發(fā)動機制造過程中，為了對數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)有效的標識，采用條碼/二維碼信息標識技術(shù)作為發(fā)動機整機和零組件數(shù)據(jù)信息的唯一性標識。發(fā)動機全生命周期的所有數(shù)據(jù)都將依賴于條碼標識技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的標識、關(guān)聯(lián)，最終上傳到發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中?；跅l碼標識技術(shù)的航空發(fā)動機全生命周期信息標識如圖3所示，發(fā)動機全生命周期過程管理的數(shù)據(jù)信息如表1所示。

航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)的存儲，采用的是分布式的存儲方式，如圖4所示，利用航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺，將上傳的航空發(fā)動機數(shù)據(jù)存儲到不同地域的數(shù)據(jù)服務(wù)器；如果數(shù)據(jù)使用端有數(shù)據(jù)獲取的需求，發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺將從分布式存儲端“抓取”所需數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)使用者。

表1 全生命周期過程發(fā)動機管理數(shù)據(jù)信息列表

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的航空發(fā)動機協(xié)同設(shè)計制造的關(guān)鍵是構(gòu)建航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺，而構(gòu)建航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺的關(guān)鍵技術(shù)是對航空發(fā)動機全生命周期數(shù)據(jù)的有效標識、采集、上傳和存儲。發(fā)動機數(shù)據(jù)信息的條碼標識技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機數(shù)據(jù)的標識；智能工廠、無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和上傳；分布式的數(shù)據(jù)存儲方式能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中數(shù)據(jù)信息的存儲。

航空發(fā)動機協(xié)同設(shè)計

在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境背景下，知識的共享效率得到了進一步的提高，航空發(fā)動機的設(shè)計過程將廣泛引入全行業(yè)的人力和物力資源。設(shè)計過程整合和吸取最高水平的最新成果和技術(shù)，使航空發(fā)動機真正站在科技工業(yè)的頂端。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，硬件資源、人力資源、知識資源在航空發(fā)動機設(shè)計過程中實現(xiàn)了共享，如圖5所示。

設(shè)計人員異地協(xié)同

基于互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)設(shè)計人員資源的共享和異地協(xié)同設(shè)計，達到知識跨時間跨空間的充分利用。航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺的構(gòu)建，保證世界各地專家通過云數(shù)據(jù)平臺提供在線/離線技術(shù)支持，提升發(fā)動機設(shè)計的效率。世界各地專家只需坐在計算機前，通過互聯(lián)網(wǎng)的即時通信技術(shù)，就能夠方便地參與航空發(fā)動機的設(shè)計論證、研討等過程。

設(shè)計硬件資源共享

隨著互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速度的提升，“瀏覽器/服務(wù)器”模式的設(shè)計硬件資源共享將在發(fā)動機設(shè)計過程中得到發(fā)揮，極大地提高設(shè)計人員的設(shè)計效率。設(shè)計人員的電腦不再需要安裝龐雜的CAD、CAE等設(shè)計軟件，只需要在設(shè)計端利用輕量化的界面（網(wǎng)頁形式）提供設(shè)計輸入，通過航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺將設(shè)計輸入數(shù)據(jù)傳輸給多地的數(shù)據(jù)計算中心和仿真中心，利用其超強的計算能力進行計算分析，得出結(jié)果，最后通過航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺將設(shè)計結(jié)果反饋給設(shè)計人員?；诤娇瞻l(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺的設(shè)計硬件資源共享模式如圖6所示。

基于航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)異地協(xié)同和設(shè)計硬件資源共享的關(guān)鍵技術(shù)是超高速網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，超高速互聯(lián)網(wǎng)使用專門的纖維光纜和現(xiàn)代線路設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度達到1Gb/s。

基于知識挖掘的自動設(shè)計

在航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺的支持下，航空發(fā)動機的設(shè)計過程發(fā)生改變。充分利用航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中的大數(shù)據(jù)，根據(jù)發(fā)動機的設(shè)計需求，通過對大數(shù)據(jù)的挖掘和整理，自動地形成發(fā)動機設(shè)計方案，并進行整機匹配性分析。例如，依據(jù)設(shè)計需求“發(fā)動機具有矢量推力能力，具有隱身特性，質(zhì)量不超過2000kg”，在航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中對發(fā)動機噴管的大數(shù)據(jù)進行挖掘和整理，得到噴管的常見結(jié)構(gòu)有收擴噴管、二維矢量噴管、軸對稱矢量噴管等。依據(jù)設(shè)計要求自動挖掘匹配出的軸對稱矢量噴管滿足設(shè)計需求中隱身、矢量、質(zhì)量輕的設(shè)計要求，因此將該種噴管結(jié)構(gòu)推薦給發(fā)動機設(shè)計人員。發(fā)動機的其他單元體也通過這種基于航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中數(shù)據(jù)的挖掘分析自動化的形成設(shè)計方案，進而形成整機設(shè)計方案，并完成發(fā)動機的整機匹配性分析?；诤娇瞻l(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中知識數(shù)據(jù)挖掘的自動設(shè)計過程如圖7所示。

發(fā)動機方案論證階段依托于航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中的設(shè)計經(jīng)驗和知識，自動得出最優(yōu)化的設(shè)計方案，極大地縮短發(fā)動機的設(shè)計周期，預(yù)計設(shè)計周期將縮短50%。減少了設(shè)計錯誤帶來的經(jīng)濟和時間損失，設(shè)計質(zhì)量得到提升。

基于知識挖掘的航空發(fā)動機自動設(shè)計過程的關(guān)鍵技術(shù)是大數(shù)據(jù)挖掘整合技術(shù)。數(shù)據(jù)挖掘是指從大量的數(shù)據(jù)中通過算法搜索隱藏于其中信息的過程。數(shù)據(jù)挖掘與計算機科學(xué)相關(guān)，并通過統(tǒng)計、在線分析處理、情報檢索、機器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)和模式識別等諸多方法來實現(xiàn)。

航空發(fā)動機協(xié)同制造

“互聯(lián)網(wǎng)+”將傳統(tǒng)的航空發(fā)動機制造和裝配轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)同化的運行模式。航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺將為“發(fā)動機制造廠—下級生產(chǎn)廠”“發(fā)動機裝配廠—發(fā)動機配套零組件生產(chǎn)廠”“發(fā)動機零組件生產(chǎn)廠—發(fā)動機零組件生產(chǎn)廠”之間構(gòu)建起信息和物質(zhì)資料的流通橋梁。基于航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺的協(xié)同制造和裝配模式如圖8所示。

大數(shù)據(jù)驅(qū)動的資源配置

航空發(fā)動機的零組件生產(chǎn)廠通過發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中的大數(shù)據(jù)，獲得發(fā)動機零組件的生產(chǎn)需求信息，同時獲得相同零組件的全部庫存信息，根據(jù)生產(chǎn)需求和當前的庫存信息，智能化的協(xié)調(diào)生產(chǎn)。當某零組件的庫存降低，生產(chǎn)需求大，企業(yè)就投入生產(chǎn)；當某零組件的庫存量大，生產(chǎn)需求低，則縮減生產(chǎn)。從而保證企業(yè)生產(chǎn)的合理化，生產(chǎn)效益的最優(yōu)化，形成面向市場化的生產(chǎn)機制。

云模式供應(yīng)鏈協(xié)同

發(fā)動機的制造和裝配廠在航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中發(fā)布生產(chǎn)需求和裝配需求，同時從航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺中獲取發(fā)動機零組件的庫存情況，這里的發(fā)動機零組件庫存不局限于本地倉庫庫存，而是包括全球發(fā)動機生產(chǎn)廠的庫存。通過智能的篩選，選擇最優(yōu)化零組件庫存來源，基于物流技術(shù)實現(xiàn)零組件的異地智能集件，滿足發(fā)動機的制造和裝配需求，降低發(fā)動機制造廠、裝配廠的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)裝配效率。

網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造

發(fā)動機制造廠、裝配廠和發(fā)動機零組件生產(chǎn)廠之間基于發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)發(fā)動機零組件的快速流轉(zhuǎn)，通過飛機、輪船、汽車等運輸工具全方位地保證運輸?shù)男?。通過全球定位系統(tǒng)對發(fā)動機的物流進行定位和監(jiān)控，保證發(fā)動機裝配廠能夠?qū)崟r掌握零組件的物流狀態(tài)，對于存在滯后風險的零組件及時處理和報警，保證裝配集件的效率。協(xié)同制造將生產(chǎn)廠之間或者同一個生產(chǎn)廠不同工段之間串行的工作變成并行的工作。信息和物質(zhì)資料在生產(chǎn)廠之間和工段之間高速的流轉(zhuǎn)，生產(chǎn)快速的響應(yīng)，有效銜接，極大地提高了航空發(fā)動機生產(chǎn)效率。

基于航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺的協(xié)同裝配模式，發(fā)動機的裝配周期將減少30%。發(fā)動機裝配集件過程得到優(yōu)化，集件周期縮短，集件需求及時地反應(yīng)到零組件生產(chǎn)廠，通過最優(yōu)化的物流方式送到裝配廠。發(fā)動機零組件生產(chǎn)廠的生產(chǎn)計劃將變得合理化，面向航空發(fā)動機行業(yè)市場的需求和庫存情況進行生產(chǎn)，避免了產(chǎn)生大量的庫存，節(jié)約生產(chǎn)成本。同時，制造廠、裝配廠采用自動化智能車間形成的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造也將縮短航空發(fā)動機的生產(chǎn)裝配周期。

基于航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺的航空發(fā)動機協(xié)同制造的關(guān)鍵技術(shù)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是全球工業(yè)系統(tǒng)與高級計算、分析、感應(yīng)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)連接融合的結(jié)果。它通過智能機器間的連接最終將人機連接，并結(jié)合軟件和大數(shù)據(jù)分析重構(gòu)全球工業(yè)、激發(fā)生產(chǎn)力，讓世界更美好、更快速、更安全、更清潔且更經(jīng)濟。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，也就是物物相息。通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)束語

目前“互聯(lián)網(wǎng)+”給社會各個行業(yè)帶來的改變尚處于初級階段，而給航空發(fā)動機行業(yè)帶來的改變尚處于探索階段。如果要抓住“互聯(lián)網(wǎng)+”給航空發(fā)動機設(shè)計和制造帶來的機遇，就要充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢作用，構(gòu)建航空發(fā)動機云數(shù)據(jù)平臺。利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的相關(guān)先進技術(shù)，實現(xiàn)航空發(fā)動機數(shù)據(jù)信息和物質(zhì)資料的合理配置以及高效流轉(zhuǎn)。同時，要最終實現(xiàn)航空發(fā)動機的協(xié)同設(shè)計制造，必須要依托于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、現(xiàn)代制造等相關(guān)技術(shù)的進一步發(fā)展。這些技術(shù)在航空發(fā)動機行業(yè)中的應(yīng)用，將會逐漸改變航空發(fā)動機的現(xiàn)有設(shè)計制造模式。