何靜，耿延升，何永為，武寧

(第一飛機設計研究院 質(zhì)量適航安全部，西安 710089)

0 引 言

近幾十年，全球經(jīng)濟一體化的不斷加快和信息技術的飛速發(fā)展使得市場競爭日益激烈，作為高端裝備的典型代表，飛機研制具有集成與綜合化程度高，多元化廣域協(xié)同等顯著特征，迫切需要航空企業(yè)從研制過程集成的全局和整體化的角度，充分利用先進的數(shù)字化協(xié)同技術，構建多層次、多方位的全價值鏈協(xié)同業(yè)務體系和應用體系[1]。

傳統(tǒng)的適航管理手段由于數(shù)據(jù)分散、關聯(lián)性差等原因無法對高度協(xié)同與集成的民機研制過程形成有效的適航管控，與現(xiàn)代飛機數(shù)字化集成協(xié)同發(fā)展需求不適應的矛盾越來越突出[2]，因此，迫切的需要一個與協(xié)同研制模式相匹配的、完善的、協(xié)調(diào)的適航管理體系，實現(xiàn)對協(xié)同研制各個環(huán)節(jié)的適航管控，保證航空產(chǎn)品滿足適航規(guī)章和環(huán)境保護要求。對此，空客和波音公司等國外飛機公司采用了數(shù)字化的適航管控平臺，空客公司在2007年實施了PHENIX項目[3]，以推進產(chǎn)品全生命周期管理(Product Lifecycle Management，簡稱PLM)等信息化平臺在三大子公司和擴展企業(yè)(Extend Enterprise，簡稱EE)范圍內(nèi)的應用、工具及流程統(tǒng)一?；谠擁椖?，空客公司面向產(chǎn)品全生命周期構建了市場營銷、研發(fā)、生產(chǎn)、客戶服務，適航的一體化應用體系。該應用體系通過xBOM實現(xiàn)了單一數(shù)據(jù)源管理和全生命周期構型管理，通過構建面向全球的協(xié)同環(huán)境實現(xiàn)了EE的廣域協(xié)同，以支撐空客內(nèi)部以及17 000多名供應商之間的協(xié)同開發(fā)，基于協(xié)同研制的適航管理與監(jiān)控平臺NECTAR，管控了所有的適航活動和適航數(shù)據(jù)。加速適航審查進程，縮短了研制周期，保證了A380/A350/A400M等型號的研制成功和商業(yè)成功。面對市場與研制的全球一體化趨勢，我國在飛機研制中逐步實施并行協(xié)同研制，經(jīng)過幾十年的努力取得了顯著成效，航空企業(yè)從原來的一廠一所的獨立研制模式向多場所聯(lián)合研制甚至國際合作研制模式轉(zhuǎn)變，借助ARJ21-700飛機、C919大型客機以及大型運輸機，中國商用飛機有限責任公司和航空工業(yè)第一飛機設計研究院開展布置數(shù)字化協(xié)同研制平臺的建設[4]，型號研制中的多家單位可以基于該協(xié)同虛擬工作環(huán)境開展協(xié)同工作、數(shù)據(jù)共享、構型管理和控制等，以消除多家單位的地域障礙，提高協(xié)同效率，確保型號研制成功。但是，與空客波音的數(shù)字化協(xié)同能力建設相比，國內(nèi)航空企業(yè)雖然構建了相應的數(shù)字化協(xié)同應用體系，但是傳統(tǒng)的業(yè)務模式仍然沒有發(fā)生大的改變，工程協(xié)同的建設內(nèi)容主要局限于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收、現(xiàn)場單據(jù)協(xié)調(diào)等，缺少與業(yè)務的緊密融合和相互促進，數(shù)字化協(xié)同技術的效能和價值未完全發(fā)揮。隨著ARJ21-700飛機、C919大型客機、新舟700等一批國家重點民機項目的不斷起步和發(fā)展，適航管理作為協(xié)同研制平臺建設中的一個重要的業(yè)務模塊也在逐步的建立和完善。隨著型號研制的不斷推進，適航業(yè)務會越來越細化和分解在研制的各個環(huán)節(jié)，從而達到對研制環(huán)節(jié)的適航管控，變“被動適航”為“主動適航”，縮短型號合格審定取證周期，提高管理效率，規(guī)范審查活動和進度。

本文系統(tǒng)地分析協(xié)同研制模式下適航管理的特點和作用范圍，提出該模式下適航管理的建設目標。結合新機研制的實踐經(jīng)驗，給出型號合格審定過程中適航工程協(xié)同管理的構建方案。

1 民用飛機協(xié)同研制的模式和特點

計算機支持的協(xié)同工作(Computer Supported Cooperative Work，簡稱CSCW)的思想是1984年由Iren Grief和Paul Cashman提出的[5]，其目的是構建一個計算機支撐下的虛擬共享環(huán)境，使分布在異地的人員能夠基于該環(huán)境進行快速、高效的協(xié)同工作。民用飛機的協(xié)同研制模式，就是把設計研發(fā)部門、主制造商、供應商、局方、客戶等不同個體通過統(tǒng)一的規(guī)范化流程，對接各自的具體工作，以項目目標為核心，各企業(yè)共同、同時、同步地按計劃完成工作任務，并實現(xiàn)全過程工作的相互協(xié)調(diào)、協(xié)助和協(xié)作。這種協(xié)同貫穿于飛機設計、制造，保障整個產(chǎn)品全生命周期的各個階段，以初步設計評審(Preliminary Design Review，簡稱PDR)為例，其協(xié)同工作內(nèi)容包括：①設計內(nèi)部協(xié)同，完成總體技術方案；②設計與主制造商協(xié)同，完成制造總方案、工藝總方案、工藝構型定義；③完成材料供應商選擇和規(guī)范確認；④主制造商與機體結構供應商協(xié)同，完成資源規(guī)劃；⑤設計與局方協(xié)同，完成審定基礎和初始審定計劃；⑥設計與供應商協(xié)同，完成工作包確認；⑦設計與客戶協(xié)同，完成客戶服務總方案。

民用飛機協(xié)同研制框架如圖1所示，描述民用飛機協(xié)同研制的總體架構和特點，該架構包括三個層次：業(yè)界先進的管理思想，四個維度的數(shù)字化協(xié)同技術和標準化工程中間件技術。

①業(yè)界先進的管理思想包括：系統(tǒng)工程、并行協(xié)同工程、精益化管理、全球產(chǎn)業(yè)鏈分散管理四個方面。

②協(xié)同技術包括：以模塊化為核心(Module Centric)的產(chǎn)品全壽命周期價值鏈一體化協(xié)同技術；以模型為核心(Model Centric)的多專業(yè)/多學科協(xié)同技術；以規(guī)劃和計劃為核心(Plan Centric)的工程管理協(xié)同技術；以合同協(xié)議為核心(Contract Centric)的全球產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同技術。四個維度的協(xié)同技術體系涵蓋產(chǎn)品全壽命期、多層次、多要素的協(xié)同業(yè)務。其中，全壽命周期包括專業(yè)內(nèi)、多專業(yè)、企業(yè)間的協(xié)同；多層次包括管理、工程、多級供應商、用戶方等協(xié)同；多要素包括進度、質(zhì)量、適航、構型等管理的協(xié)同。

③標準化工程中間件技術主要為不同層次、不同維度的協(xié)同提供通用技術支持，從而實現(xiàn)信息集成、流程協(xié)同和數(shù)據(jù)共享[6]。

圖1 民用飛機協(xié)同研制框架

2 協(xié)同研制模式下適航管理體系分析

2.1 適航管理體系組成

民用航空器或航空器零部件的適航性是指達到必要的安全標準，使得在許用限制內(nèi)的飛行處于安全狀態(tài)。適航符合性驗證是為了保障航空器的安全，采用不同的驗證方法獲得所需的證據(jù)資料，向?qū)彶榉奖砻骱娇债a(chǎn)品對于適航條款的符合性[7-8]。適航管理作為組織適航符合性驗證的主體，在民機適航管控的過程中發(fā)揮著重要的作用。適航管理是以保障民用航空器的飛行安全為目標的管理，是全方位、全過程的控制管理，最終目的是為公眾和社會提供安全、經(jīng)濟、舒適的航空運輸工具[9]。

宏觀而言，適航管理體系由動態(tài)和靜態(tài)兩部分組成，如圖2所示。靜態(tài)主要包括局方的適航體系(包括證件體系、組織機構體系、法規(guī)文件體系)和申請人通過對適航、法規(guī)、標準的解讀，及經(jīng)驗積累等形成的適航技術體系(設計技術、驗證技術、審定技術)。動態(tài)主要是指對民機在研制過程中進行動態(tài)的適航業(yè)務和流程的管控。適航技術和適航管理組成了民機適航領域研究的兩個主題。適航技術作為適航審定中的關鍵方法群，在剝離適航管理的情況下，它們只是諸多的“技術孤島”。只有將適航技術的一粒?！懊髦椤鼻度脒m航管理的過程中，才能在適航審定時發(fā)揮作用。適航管理要完成民機適航符合性的驗證，應當進行動態(tài)的業(yè)務控制，因此需建立適航管理的業(yè)務體系；而適航管理業(yè)務的辦理和控制體系的建立，則需有流程管控體系的參與，進而在業(yè)務體系和流程管控體系的協(xié)同下實現(xiàn)適航審定體系的運行。動態(tài)的適航審定體系的運行必須與飛機協(xié)同研制過程、組織、信息和資源之間進行不斷地交互，才能真正實現(xiàn)對研制活動的適航管控。支撐動態(tài)適航業(yè)務執(zhí)行、審定流程控制的知識和信息，則來源于對靜態(tài)條件下的適航技術、法規(guī)文件等知識的解析和轉(zhuǎn)換，而靜態(tài)法規(guī)知識技術的不斷更新和完善，則來源于動態(tài)驗證過程業(yè)務流程及審定過程的實踐和經(jīng)驗。動靜態(tài)之間的不斷循環(huán)使得民用飛機的適航性和安全性標準朝著越來越高的方向發(fā)展。

圖2 適航管理體系的組成

2.2 適航管理體系的特性分析

適航管理對民機的研制過程而言是一種約束的機制，在民機研制的過程中，這種約束機制通過適航條款對民機及零部件的設計、制造與維修進行約束和控制，使民機產(chǎn)品得以滿足適航條款的要求。簡而言之，適航管理是一個立法、執(zhí)法和監(jiān)督法規(guī)貫徹的過程。但由于審定、驗證工作的復雜性及審定、驗證工作與民機設計、制造活動之間較強的交互性，若將適航管理進行拆解，使其分散于研制活動的各個環(huán)節(jié)中，對民機研制流程而言，會造成各體系在權限上的模糊性，導致研制活動流程的混亂，并使適航審定信息離散化。對適航管理本身而言，則會因缺少統(tǒng)一的管理，而使適航審定、驗證處于無組織、無管控的狀態(tài)。因此，適航管理在體系結構上是獨立的，這種獨立性有利于適航管理體系有序地組織適航審定業(yè)務，且獨立的適航管理體系將具有對自身進行優(yōu)化的能力，不但能夠使適航管理體系實現(xiàn)組織、信息、過程等方面的優(yōu)化與標準化，而且能促進適航業(yè)務與民機研制流程的協(xié)同與集成[10]。

2.3 適航管理體系在協(xié)同研制中的作用范圍

我國的數(shù)字化協(xié)同研制技術處在發(fā)展初期，目前國內(nèi)對適航管理體系在協(xié)同研制中的作用范圍進行的分析與研究的資料和文獻相對較少。如果適航管理的作用范圍及作用邊界沒有得到清晰地界定，那么特別容易導致適航管理業(yè)務不清楚，研制人員在研制過程中考慮適航條款要求時困難較大，從而造成適航管理過程與民機研制過程相互剝離。因此，對適航管理體系的作用范圍進行界定，有利于實現(xiàn)適航管理體系對自身職能的描述，同時也能為適航審定與研制過程的融合奠定基礎，為“主動適航”的實現(xiàn)創(chuàng)造條件。對管理范圍的廣度而言，適航管理干預民機研制的整個周期。從干預深度而言，則是比較復雜的協(xié)調(diào)機制。適航管理在民機研制活動中的作用機制如圖3所示，適航管理體系通過適航性要求的形式，在研制活動進行的某個時機介入設計、制造活動，對研制過程形成約束(虛線部分)，在約束完成的合適時機向適航管理體系輸出結果，以達到“適航性”控制的目的，申請人通過對“適航性”要求的分析，基于研制流程，可以獲得適航管控流程與驗證活動的流程。但獨立的適航管控流程無法完成適航的審定工作，需要與研制活動進行協(xié)同和交互，以實現(xiàn)對民機設計、制造實施同步的、節(jié)點性的適航性控制和監(jiān)督，從而達到可以輸出一個滿足適航要求的產(chǎn)品的目的。對適航管理約束民機研制活動機制進行說明，能夠使設計人員清楚適航管理介入研制活動的時機及其對研制活動所發(fā)揮的導向作用，亦可使適航管理和適航技術人員清楚各自的職責，為適航審定過程與民機的研制過程實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)造有利的條件[11-12]。

圖3 適航管理在民機研制活動中的作用機制

2.4 協(xié)同研制模式下適航管理體系的建設目標

由國際主流航空企業(yè)適航管理的模式和我國民機研制體系的發(fā)展方向可知，適航管理體系正在朝著標準化、信息化、集成化、柔性化的方向發(fā)展，以此來適應飛機研制體系向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、集成化、敏捷化、智能化等的發(fā)展趨勢。如果能夠?qū)m航管理體系建設目標進行準確的定位，那么必能為適航管理體系的建設提供方向性的指導。

飛機研制活動是一個復雜的系統(tǒng)工程，適航管理體系作為飛機研制體系這個整體系統(tǒng)工程中的一個個體，其自身完成發(fā)展的同時，也必須實現(xiàn)與研制體系之間的協(xié)調(diào)和融合，而適航管理體系在自身發(fā)展的時候，它也不是靜止的一成不變的，隨著適航規(guī)章和適航理念地不斷革新和變化，適航管理體系自己也是不斷完善和發(fā)展。因此，以靜態(tài)、動態(tài)、個體、整體的四維度來描述適航管理體系的建設目標，如圖4所示。

圖4 協(xié)同研制模式下適航管理體系的建設目標

(1) 靜態(tài)目標：在知識工程理論基礎上，實現(xiàn)適航體系內(nèi)適航法規(guī)體系、文件體系、證件體系、適航標準體系及適航技術體系的完善，為適航管理提供全面知識上的支撐，建立與協(xié)同研制模式相適應的適航組織體系，實現(xiàn)權限與職責的劃分，實現(xiàn)體系各領域的建設與國際接軌。

(2) 動態(tài)目標：梳理適航審定的各類業(yè)務流程，實現(xiàn)適航審定驗證流程的標準化、柔性化，在宏觀及實施細節(jié)上均建立清晰的流程執(zhí)行路徑，并形成完善的流程控制體系，使工程設計人員、適航技術人員、符合性核查人員、適航管理人員均熟悉適航流程的運行及各自在審定過程中的角色和作用，實現(xiàn)全過程、全方位的控制管理。

(3) 個體目標：基于信息化手段，在適航管理體系內(nèi)實現(xiàn)資源、組織、過程、信息等的全面協(xié)調(diào)和集成，使適航管理體系具備獨立運行的能力，并且還應具備與其他體系協(xié)調(diào)完成適航審定、驗證活動的能力，具有體系自身在知識、組織、技術、資源及過程控制等理論方面的支撐，實現(xiàn)適航管理的數(shù)字化、信息化。

(4) 整體目標：基于民機協(xié)同研制模式，充分利用協(xié)同理論、標準化工程技術等，實現(xiàn)適航管理體系與民機集成協(xié)同研制系統(tǒng)之間在信息、過程、資源等上的交互與共享，實現(xiàn)適航管理與研制過程的協(xié)同與交互，由“被動適航”轉(zhuǎn)向“主動適航”。在適航人員及研制人員之間建立協(xié)同的業(yè)務過程，并實現(xiàn)業(yè)務控制的協(xié)調(diào)、智能及柔性，使適航管理在具備自主體系完善的同時，能夠與研制流程進行無縫對接，實現(xiàn)其與民機集成協(xié)同研制系統(tǒng)的深度融合[13-14]。

3 適航工程協(xié)同管理方案的構建

適航管理體系建設必須采用信息化、標準化手段，來適應民用飛機研制體系的數(shù)字化、集成化和智能化模式。適航工程協(xié)同管理的總體核心目標為：①適航管理全生命周期業(yè)務流程程序化；②適航工作與工程研制過程的集成化；③內(nèi)部適航與外部適航的協(xié)同順暢化；④適航法規(guī)管理及知識推送。

按照階段劃分，適航管理可以分為：型號合格審定過程適航管理、生產(chǎn)許可審定過程適航管理和持續(xù)適航管理。本文以型號合格審定過程適航管理為目標，重點介紹型號合格審定過程適航工程協(xié)同管理構建方案。

型號合格審定過程主要分為五個階段：概念設計階段、要求確定階段、符合性計劃制定階段、計劃實施階段和證后階段。適航工程協(xié)同管理工作在型號合格審定階段的業(yè)務流程如圖5所示。

圖5 型號合格審定階段的總體業(yè)務流程圖

適航當局和申請人根據(jù)飛機的設計特點和預期使用條件梳理適用的適航條款，并結合對有類似設計特征的飛機審定經(jīng)驗以及與領域?qū)＜业难杏懡ㄗh，協(xié)商確定該飛機是否存在潛在的專用條件、豁免和等效安全以及其他需求，確定該型號的合格審定基礎；申請人根據(jù)專業(yè)分工對適航條款進行分配；各個專業(yè)根據(jù)分配到的條款選擇合適的符合性驗證方法(Method of Compliance，簡稱MOC)；編制全機合格審定計劃(Certification Plan，簡稱CP)和專業(yè)合格審定計劃；進而按照審定計劃進行符合性驗證任務的執(zhí)行和跟蹤管理，局方參與這個流程的各個環(huán)節(jié)，審閱和批準申請人提交的型號設計資料和符合性驗證資料，召開適航審查會議，進行制造符合性檢查，目擊驗證試驗等活動實現(xiàn)對每個條款驗證過程中局方的監(jiān)控。在這期間，申請人要接受局方對設計保證系統(tǒng)的定期評審和航空器評審組(Aircraft Evaluation Group，簡稱AEG)對航空器運行符合性的評審，確保設計保證系統(tǒng)的有效運行，最后使得列入審定基礎的每個條款在充分驗證后得到關閉，設計保證系統(tǒng)得到局方的認可，召開最終型號合格審定委員會 (Type Certification Board，簡稱TCB)會議，獲得局方頒發(fā)型號合格證書(Type Certificate，簡稱TC)。

通過對型號合格審定過程管理業(yè)務總流程進行分析，建立業(yè)務管理模型如圖6所示。審定基礎管理和審定計劃管理通過符合性驗證方法相關聯(lián)，從審定條款的分配、符合性方法的選擇、驗證計劃的制定及驗證任務的執(zhí)行、驗證任務交付物的管理、供應商文件的管理到局方送審及局方反饋單的管理、會議管理，形成一個完整的數(shù)據(jù)鏈，方便各級人員對型號合格審定業(yè)務中相關數(shù)據(jù)的管理、查詢和追蹤。

圖6 型號合格審定總體業(yè)務管理模型

通過對型號合格審定總體業(yè)務流程的梳理和管理模型的建立，基于民機協(xié)同研制平臺，將適航管理業(yè)務集成于民機協(xié)同研制的環(huán)境中，并通過構建適航規(guī)劃環(huán)境、適航與工程協(xié)同管理環(huán)境、適航外部協(xié)同環(huán)境，全面實現(xiàn)型號合格審定過程適航管理方案，如圖7所示，對于適航法規(guī)和知識、審定基礎管理和審定計劃管理，符合性方法的管理放入適航規(guī)劃環(huán)境，實現(xiàn)條目化的適航規(guī)章數(shù)據(jù)，供不同的型號調(diào)用，形成該型號的審定基礎，完成條款分配，創(chuàng)建符合性方法，完成審定計劃；對于適航符合性驗證過程管理、制造符合性檢查管理、適航會議管理，設計保證系統(tǒng)管理、AEG專項管理等動態(tài)的業(yè)務流程放入適航工程協(xié)同管理環(huán)境，并對每一個模塊開展詳細的子業(yè)務流程分析，將適航管控要求和任務分解到工程研制的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)與項目管理系統(tǒng)、文件管理系統(tǒng)，關聯(lián)設計系統(tǒng)等相關系統(tǒng)的交互與對接，保證型號合格審定中提交局方的所有型號設計資料和符合性驗證資料、數(shù)據(jù)單等證據(jù)資料的一致性、有效性、安全性和可追溯性；對于與局方、供應商、試驗、試飛單位和航空公司的協(xié)同等放入適航外部協(xié)同環(huán)境，實現(xiàn)送審資料、供應商文件，試飛數(shù)據(jù)等與工程研制活動的協(xié)同開展。

圖7 適航工程協(xié)同管理方案

4 結束語

(1) 本文策劃的型號合格審定過程適航工程協(xié)同管理方案可以實現(xiàn)對適航規(guī)章條款驗證的閉環(huán)管理，形成完整的分配、分解、驗證數(shù)據(jù)鏈；針對型號合格審定過程中的適航活動、審查活動、適航數(shù)據(jù)資料等可以進行全過程的動態(tài)管理和監(jiān)督；適航管理人員、適航技術人員、設計研發(fā)人員、供應商、局方審查代表等角色人員參與流程的各個環(huán)節(jié)，使適航管理業(yè)務與研制活動建立“捆綁”式閉環(huán)管理；消除了地域障礙，實現(xiàn)了適航管理的廣域在線協(xié)同。

(2) 但在實際應用中，適航工程協(xié)同業(yè)務流程仍然存在很多細節(jié)問題，需要適航管理人員進一步梳理和細化各業(yè)務流程及子流程，完善適航工程協(xié)同管理平臺的功能。從而使型號合格審定工作程序化，業(yè)務流程柔性化、標準化，數(shù)據(jù)管理規(guī)范化，提高型號合格審定的效率，為我國民用飛機基于協(xié)同研制模式的適航管理體系建設提供實踐參考。

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