陳彥林，許藝峰

(航天推進(jìn)技術(shù)研究院，陜西 西安 710100)

0 引言

液體動(dòng)力是運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈武器的核心裝置，系統(tǒng)組成復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，涉及的行業(yè)和學(xué)科多，其研制過(guò)程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程[1]。從最初的方案設(shè)計(jì)到成熟應(yīng)用需要研制系統(tǒng)內(nèi)外大量的工作協(xié)同，經(jīng)歷復(fù)雜的工程實(shí)踐和反復(fù)的技術(shù)迭代，才能成功。在這個(gè)過(guò)程中，原有研制體系發(fā)揮了重要作用，保證了以載人航天、月球探測(cè)等為代表的國(guó)家重大工程的順利實(shí)施[2]。在國(guó)家深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展、實(shí)施中國(guó)制造2025戰(zhàn)略的大背景下，如何利用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)重構(gòu)液體動(dòng)力研制體系，支撐液體動(dòng)力技術(shù)和能力的綜合提升，進(jìn)一步夯實(shí)航天數(shù)字化發(fā)展的基石，成為當(dāng)下亟需解決的問(wèn)題。

1 國(guó)內(nèi)外航空航天企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀與趨勢(shì)

近年來(lái)，隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興信息通信技術(shù)[3-7]與先進(jìn)制造業(yè)的不斷深度融合，制造業(yè)正在邁向體系重構(gòu)的新階段，加速向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向延伸拓展，萬(wàn)物互聯(lián)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、軟件定義、組織重構(gòu)成為當(dāng)前制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要趨勢(shì)[8]，作為制造業(yè)重頭戲的航空航天企業(yè)明顯加快了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐。

1.1 國(guó)外航空航天企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀與趨勢(shì)

在數(shù)字時(shí)代，為繼續(xù)保持國(guó)防系統(tǒng)的能力優(yōu)勢(shì)，美國(guó)接連發(fā)布《國(guó)防部數(shù)字工程戰(zhàn)略》和《國(guó)防部數(shù)字現(xiàn)代化戰(zhàn)略》，指導(dǎo)整個(gè)國(guó)防系統(tǒng)數(shù)字工程轉(zhuǎn)型的規(guī)劃、開(kāi)發(fā)和實(shí)施，推動(dòng)從以文檔為中心的線性采辦流程向以模型為中心的數(shù)字工程生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，建立無(wú)縫、敏捷、彈性、透明和安全的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)，提高國(guó)防部的信息優(yōu)勢(shì)，簡(jiǎn)化與任務(wù)伙伴的信息共享，加快推動(dòng)國(guó)防系統(tǒng)完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

洛克希德·馬丁公司提出了“數(shù)字織錦”計(jì)劃，將復(fù)雜的裝備系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營(yíng)和保障等全面地交織起來(lái)，構(gòu)建覆蓋全生命周期、全業(yè)務(wù)領(lǐng)域、數(shù)據(jù)高度集成、各學(xué)科建模和仿真緊密耦合的新一代數(shù)字化設(shè)計(jì)制造體系，加速推進(jìn)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型。泰雷茲公司深化數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用，基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期中產(chǎn)品數(shù)字化價(jià)值流的連續(xù)、無(wú)縫的傳遞與貫通，在法國(guó)、加拿大、新加坡等地投資建設(shè)了多家數(shù)字工廠，加速自身及所有客戶的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。為深化數(shù)字化轉(zhuǎn)型，歐空局開(kāi)發(fā)了協(xié)同工程環(huán)境(CEE)，并在虛擬航天器環(huán)境工程(VSEE)、數(shù)據(jù)映射編輯器和空間系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)等項(xiàng)目上應(yīng)用，有效地解決了需求管理、項(xiàng)目管理等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)流程、文檔、方法、工具、架構(gòu)和成果的重用，顯著提升了型號(hào)研制效率，降低了項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。美國(guó)航空航天局(NASA)開(kāi)發(fā)了全新的工程開(kāi)發(fā)環(huán)境(AEE)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)門戶和設(shè)計(jì)過(guò)程管理、設(shè)計(jì)與工程分析工具集成以及產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)集成管理，支撐NASA在RLV的研制過(guò)程中可以方便、靈活地實(shí)現(xiàn)多構(gòu)型、多方案、多技術(shù)的比較和融合，確保了優(yōu)化方案的可靠性。

1.2 國(guó)內(nèi)航空航天企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀與趨勢(shì)

航空工業(yè)在基于模型的定義方面起步較早，當(dāng)時(shí)主要解決設(shè)計(jì)和制造的協(xié)同，最典型的應(yīng)用是主機(jī)廠所在飛機(jī)設(shè)計(jì)階段就采用全數(shù)字量表達(dá)飛機(jī)的幾何特征，同時(shí)將數(shù)字樣機(jī)傳遞到制造單位，在數(shù)字樣機(jī)之上開(kāi)展工藝設(shè)計(jì)、工藝仿真以及部分環(huán)節(jié)自動(dòng)加工指令的生成。如大型客機(jī)C919全面采用MBD技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品定義，設(shè)計(jì)返工減少40%，設(shè)計(jì)周期縮短60%，制造周期縮短30%。目前，正在構(gòu)建以模型驅(qū)動(dòng)、連續(xù)傳遞為特征的先進(jìn)工程環(huán)境，面向復(fù)雜系統(tǒng)的生命周期流程，有效解決工具和知識(shí)碎片化的問(wèn)題，加速推進(jìn)航空工業(yè)研制體系數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

航天科工集團(tuán)以“信息互通、資源共享、能力協(xié)同、開(kāi)放合作、互利共贏”為核心理念打造我國(guó)第一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)——航天云網(wǎng)，并以此為基礎(chǔ)推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。開(kāi)展數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了基于虛擬樣機(jī)的總體與分系統(tǒng)并行協(xié)同設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證，總體成本降低20%以上，飛行試驗(yàn)減少10%，產(chǎn)品返修率呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)。開(kāi)展智能制造，逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)備、管理流程、企業(yè)互聯(lián)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，航天某液壓系統(tǒng)生產(chǎn)效率提升30%，一次加工合格率提升30%。

航天科技集團(tuán)采用并行協(xié)同設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)理念，將數(shù)字樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用于新一代運(yùn)載火箭研制全過(guò)程，并推行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)制造，其中CZ-7運(yùn)載火箭打造成為我國(guó)第一枚“數(shù)字火箭”，樹(shù)立了“設(shè)計(jì)數(shù)字化、模裝數(shù)字化、試驗(yàn)預(yù)示化、生產(chǎn)自動(dòng)化、管理信息化”的應(yīng)用標(biāo)桿。目前正在重型運(yùn)載火箭上深入推進(jìn)基于模型的系統(tǒng)工程的應(yīng)用，規(guī)劃了需求模型、架構(gòu)模型、參數(shù)模型、系統(tǒng)模型、產(chǎn)品模型、仿真模型、工藝模型、測(cè)試性模型這八大模型，取代文檔成為信息傳遞的載體，逐漸形成全環(huán)節(jié)數(shù)字化設(shè)計(jì)、異地網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、關(guān)鍵工藝過(guò)程智能化制造的新一代運(yùn)載火箭研制新模式。

2 液體動(dòng)力數(shù)字化研制體系的構(gòu)建

目前，液體動(dòng)力與數(shù)字化技術(shù)的融合還處于一邊摸索一邊試點(diǎn)應(yīng)用的階段，其數(shù)字化應(yīng)用水平與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的數(shù)字化制造業(yè)還有一定差距。為加快液體動(dòng)力研制體系的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，需要運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)和理念對(duì)現(xiàn)有研制流程進(jìn)行數(shù)字化再造，在保持當(dāng)前布局和管理架構(gòu)不變的前提下，構(gòu)建新型數(shù)字化研制體系，建成基于模型驅(qū)動(dòng)的一體化研制模式，實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力協(xié)同模式向流程化實(shí)時(shí)在線轉(zhuǎn)變、研發(fā)模式向數(shù)字化并行協(xié)同轉(zhuǎn)變、生產(chǎn)模式向透明化精益可控轉(zhuǎn)變、驗(yàn)證模式向虛擬化結(jié)果預(yù)示轉(zhuǎn)變、組織模式向集成化高效運(yùn)作轉(zhuǎn)變、管理模式向精細(xì)化集中管控轉(zhuǎn)變，用“數(shù)字表征、過(guò)程量化、軟件定義、智能主導(dǎo)”的手段不斷化解液體動(dòng)力研制過(guò)程中的不確定性，支撐液體動(dòng)力研制效率、產(chǎn)品質(zhì)量、核心能力的不斷提升。

2.1 數(shù)字化技術(shù)與液體動(dòng)力融合過(guò)程分析

液體動(dòng)力研制體系數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心是數(shù)字化技術(shù)與液體動(dòng)力研制過(guò)程的深度融合。結(jié)合液體動(dòng)力研制實(shí)際，參照國(guó)內(nèi)外先進(jìn)行業(yè)數(shù)字化應(yīng)用的最佳實(shí)踐，數(shù)字化技術(shù)與液體動(dòng)力研制的融合過(guò)程可分為單點(diǎn)工具應(yīng)用、數(shù)字化摸索、數(shù)字化試點(diǎn)推廣、一體化應(yīng)用等4個(gè)階段，經(jīng)過(guò)加入、改造、優(yōu)化、創(chuàng)新流程的4次融合，從傳統(tǒng)單純的產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)創(chuàng)建、管理及三維建模，發(fā)展到全周期產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理支持下的數(shù)字化定義、虛擬化驗(yàn)證、智能化制造，從液體動(dòng)力數(shù)字化向數(shù)字化液體動(dòng)力不斷轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字化與液體動(dòng)力的一體化融合，如圖1所示。

圖1 數(shù)字化與液體動(dòng)力融合的過(guò)程

2.2 基于模型的液體動(dòng)力研制流程再造

60多年來(lái)，液體動(dòng)力通過(guò)開(kāi)展自主研制和工程驗(yàn)證，形成了比較完善的型號(hào)研制技術(shù)迭代過(guò)程和工程階段劃分，包括方案可行性論證、模樣、初樣、試樣、定型和批生產(chǎn)等多個(gè)階段[9]，在建設(shè)航天大國(guó)的過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。由于缺少數(shù)字化條件的支撐，每一個(gè)階段中各個(gè)環(huán)節(jié)之間相互協(xié)同不足。圍繞階段研制目標(biāo)，每一個(gè)階段都需要開(kāi)展相應(yīng)的實(shí)物驗(yàn)證以考核產(chǎn)品各部組件、零件的方案可行性、匹配性和工作性能，一旦不符合要求，都需要進(jìn)行方案更改和重新驗(yàn)證，不斷重復(fù)設(shè)計(jì)-制造-試驗(yàn)的工程化大循環(huán)，不但成本高、周期長(zhǎng)，而且質(zhì)量和可靠性保障難度大。

隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用的不斷深入，需要對(duì)現(xiàn)有研制流程加以優(yōu)化和改進(jìn)，逐步形成液體動(dòng)力數(shù)字化研制新模式。液體動(dòng)力研制的每一個(gè)階段，基本都遵循一個(gè)V字形的研制架構(gòu)，如圖2所示。V字圖的左邊是一個(gè)自頂向下的解耦與分解過(guò)程，右邊是一個(gè)自底向上的驗(yàn)證與綜合過(guò)程。具體到每一個(gè)階段需要根據(jù)階段研制目標(biāo)做適當(dāng)裁剪，但核心的流程與方法是一樣的。采用MBE[10-18](基于模型的企業(yè))系列技術(shù)，圍繞DMU[19-23](數(shù)字樣機(jī))，從需求分析開(kāi)始，基于成熟度開(kāi)展并行協(xié)同研制，從設(shè)計(jì)內(nèi)部協(xié)同到設(shè)計(jì)與工藝、制造及試驗(yàn)的協(xié)同，將設(shè)計(jì)-制造-試驗(yàn)的工程化物理大循環(huán)迭代變?yōu)榇罅吭O(shè)計(jì)-驗(yàn)證-綜合的數(shù)字化小循環(huán)迭代，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)之前盡可能多地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、優(yōu)化設(shè)計(jì)，縮短單次循環(huán)迭代周期，提高產(chǎn)品制造一次成功率，實(shí)現(xiàn)快速研制。同時(shí)，充分發(fā)揮數(shù)字化研制在可重復(fù)、低消耗、高效率等方面的優(yōu)勢(shì)，將有限的實(shí)物試驗(yàn)與大量的仿真分析和虛擬驗(yàn)證緊密結(jié)合，逐步減少實(shí)物驗(yàn)證頻次，節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)，縮短研制周期。在這種模式下，數(shù)字樣機(jī)是產(chǎn)品研制的單一數(shù)據(jù)源，在研制過(guò)程中不斷進(jìn)化完善，并與物理樣機(jī)聯(lián)動(dòng)，打通數(shù)字世界與物理世界，形成數(shù)字孿生[24-28]，打造虛實(shí)結(jié)合的新型數(shù)字化研制體系，創(chuàng)新研制模式，提升核心能力。

圖2 液體動(dòng)力數(shù)字化研制流程

2.3 液體動(dòng)力數(shù)字化研制體系總體框架設(shè)計(jì)

在研制流程梳理的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，液體動(dòng)力數(shù)字化研制體系以數(shù)字樣機(jī)為核心，分為經(jīng)營(yíng)管控層、工程研制層、基礎(chǔ)支撐層3個(gè)層次，與數(shù)字化質(zhì)量保證體系、數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系共同組成一個(gè)完整的數(shù)字化工程研制體系，如圖3所示。經(jīng)營(yíng)管控層以企業(yè)門戶為統(tǒng)一入口，以型號(hào)項(xiàng)目管理為主線，以人力、財(cái)務(wù)、資產(chǎn)、供應(yīng)鏈管理為支撐，圍繞計(jì)劃與進(jìn)度、質(zhì)量與可靠性、成本與收益，開(kāi)展指揮調(diào)度和決策支持，實(shí)現(xiàn)科研生產(chǎn)全過(guò)程、全要素、全周期管理。工程研制層圍繞數(shù)字樣機(jī)構(gòu)建，從應(yīng)用、工具、系統(tǒng)、協(xié)同4個(gè)維度為設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)單位提供數(shù)字化平臺(tái)支撐，實(shí)現(xiàn)型號(hào)研制全生命周期高效協(xié)同和基于多BOM的技術(shù)狀態(tài)控制，是整個(gè)數(shù)字化研制體系的核心。基礎(chǔ)支撐層由數(shù)據(jù)中心和軟硬件基礎(chǔ)條件組成，其中數(shù)據(jù)中心是關(guān)鍵，存儲(chǔ)和管理型號(hào)研制全過(guò)程數(shù)據(jù)、經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)以及全局性基礎(chǔ)共用數(shù)據(jù)，通過(guò)開(kāi)展基于大數(shù)據(jù)的垂直集成、治理整合與挖掘分析，從數(shù)據(jù)中洞察規(guī)律，為科研生產(chǎn)業(yè)務(wù)運(yùn)行提供指導(dǎo)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供支持。數(shù)字化質(zhì)量保證體系圍繞數(shù)字樣機(jī)質(zhì)量評(píng)估與技術(shù)狀態(tài)控制，在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的支持下，實(shí)現(xiàn)數(shù)字樣機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)質(zhì)量的有效管控和可追溯。數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系以規(guī)范數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)、注重實(shí)踐與應(yīng)用為原則，采用“臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)踐檢驗(yàn)、不斷完善、正式標(biāo)準(zhǔn)”的方式逐步推進(jìn)，最終形成涵蓋通用基礎(chǔ)、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化仿真、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理、數(shù)字化服務(wù)六大方面的數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，指導(dǎo)數(shù)字化研制工作順利開(kāi)展。

圖3 液體動(dòng)力數(shù)字化研制體系

液體動(dòng)力數(shù)字化研制體系主要包含以下六個(gè)方面內(nèi)容。

2.3.1 以數(shù)據(jù)全集為依托的數(shù)字化管控

以精益理論為指導(dǎo)，以項(xiàng)目管理為龍頭，以管理會(huì)計(jì)為核心，以打通物流、資金流、信息流，優(yōu)化價(jià)值鏈為目標(biāo)，建立基于主數(shù)據(jù)的人、財(cái)、物、計(jì)劃、質(zhì)量和決策等數(shù)據(jù)全集與數(shù)據(jù)共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)科研生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理核心業(yè)務(wù)的數(shù)字化集中管控。開(kāi)展大數(shù)據(jù)智能分析，從數(shù)據(jù)中洞察規(guī)律，為科研生產(chǎn)業(yè)務(wù)運(yùn)行提供指導(dǎo)，為領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)營(yíng)決策提供支持。

2.3.2 以數(shù)字樣機(jī)為載體的數(shù)字化協(xié)同

采用IPT(集成產(chǎn)品團(tuán)隊(duì))、MBD(基于模型的定義)、DMU等新技術(shù)、新方法[29-36]，建設(shè)平臺(tái)松耦合、數(shù)據(jù)緊耦合的液體動(dòng)力協(xié)同體系，打通型號(hào)研制全流程協(xié)同數(shù)據(jù)流，強(qiáng)化多專業(yè)、多學(xué)科、跨地域的并行協(xié)同，提供多站點(diǎn)協(xié)同、業(yè)務(wù)組件協(xié)同、IPT協(xié)同和可視化會(huì)議協(xié)同等服務(wù),提升液體動(dòng)力研制的整體協(xié)同效率。

2.3.3 以模型驅(qū)動(dòng)為核心的數(shù)字化研發(fā)

采用MBSE(基于模型的系統(tǒng)工程)理念與方法[37-44]，建立發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)多視圖、多領(lǐng)域統(tǒng)一模型，用模型表征設(shè)計(jì)過(guò)程與結(jié)果，打通需求分析-架構(gòu)設(shè)計(jì)-仿真驗(yàn)證的閉環(huán)鏈路，達(dá)到系統(tǒng)方案優(yōu)選、參數(shù)整體優(yōu)化、指標(biāo)合理分配的目標(biāo)，突破傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)設(shè)計(jì)模式的局限，提升研發(fā)效率和創(chuàng)新能力。

2.3.4 以智能互聯(lián)為基礎(chǔ)的數(shù)字化制造

在工業(yè)控制系統(tǒng)與涉密信息系統(tǒng)安全互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上，圍繞工藝與生產(chǎn)流程優(yōu)化、質(zhì)量與工藝可靠性保證，加快推進(jìn)三維結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃精準(zhǔn)排產(chǎn)、質(zhì)量評(píng)價(jià)手段提升、物流供應(yīng)模式變革、生產(chǎn)線(單元)自動(dòng)化改造、制造過(guò)程仿真、智能車間等條件建設(shè)，打通全流程制造的數(shù)字化鏈條，用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)制造效率和產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升[45-53]。

2.3.5 以虛實(shí)結(jié)合為手段的數(shù)字化試驗(yàn)

進(jìn)一步優(yōu)化液體動(dòng)力試驗(yàn)試車業(yè)務(wù)流程，深化試驗(yàn)綜合管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)流程規(guī)范化、試驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)入庫(kù)自動(dòng)化、試驗(yàn)過(guò)程可視化、數(shù)據(jù)處理智能化。推進(jìn)試驗(yàn)試車數(shù)據(jù)深度利用，支撐液體動(dòng)力設(shè)計(jì)的快速迭代與優(yōu)化。采用數(shù)字孿生技術(shù)，研究建立與物理試驗(yàn)系統(tǒng)相匹配的虛擬試驗(yàn)系統(tǒng)[54-56]，逐步減少實(shí)物試驗(yàn)的頻次。

2.3.6 以“互聯(lián)網(wǎng)+”為基礎(chǔ)的數(shù)字化支撐

采用互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等，兼顧傳統(tǒng)業(yè)務(wù)要求穩(wěn)定性、新興業(yè)務(wù)要求敏捷性的需求，完善和升級(jí)現(xiàn)有信息化基礎(chǔ)條件，包括數(shù)據(jù)中心、標(biāo)準(zhǔn)件元器件原材料庫(kù)、工程知識(shí)庫(kù)、高性能計(jì)算、設(shè)計(jì)仿真軟件、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、可視化協(xié)同指揮、桌面云與IPT協(xié)同環(huán)境、安全保密條件等，支撐液體動(dòng)力研制的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

液體動(dòng)力數(shù)字化研制體系的構(gòu)建是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，按照“總體規(guī)劃、重點(diǎn)先行、分步實(shí)施、注重實(shí)效”原則，以模型為核心推進(jìn)數(shù)字化研發(fā)平臺(tái)與能力建設(shè)是重中之重，也是支撐液體動(dòng)力數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在。

3 液體動(dòng)力研制體系數(shù)字化轉(zhuǎn)型的探索

針對(duì)液體動(dòng)力研制的瓶頸與短板，圍繞業(yè)務(wù)流程并行化、管理模式精細(xì)化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)化、科研生產(chǎn)虛擬化開(kāi)展數(shù)字化轉(zhuǎn)型的探索。

3.1 開(kāi)展協(xié)同研制，突破串行模式，探索設(shè)計(jì)制造一體化

建立基于IPT的協(xié)同工作模式，工藝、工裝、制造、材料人員提前參與設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)反復(fù)；建立基于MBD的協(xié)同設(shè)計(jì)模式，基于骨架模型實(shí)現(xiàn)自頂向下設(shè)計(jì)，基于三維模型實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)三維標(biāo)注模型下廠，取消紙質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)書和二維工程圖，打通從設(shè)計(jì)到工藝的數(shù)據(jù)流。研制模式實(shí)現(xiàn)從以二維工程圖為中心到以三維模型為中心、從傳統(tǒng)串行到協(xié)同并行的轉(zhuǎn)變，初步估算縮短研制周期30%。

3.2 開(kāi)展集成設(shè)計(jì)，探索工具、方法、流程和知識(shí)有機(jī)融合

建立集成設(shè)計(jì)平臺(tái)，集成各專業(yè)、各學(xué)科的設(shè)計(jì)仿真工具，并以流程的形式驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程高效協(xié)同。建設(shè)知識(shí)管理平臺(tái)，對(duì)研制經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分類和結(jié)構(gòu)化處理，形成知識(shí)條目和知識(shí)地圖，自動(dòng)推送到集成設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)積累與高效利用。探索了一條以模型為核心實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)力快速設(shè)計(jì)的實(shí)用工程化技術(shù)途徑，初步估算提高設(shè)計(jì)效率30%。

3.3 開(kāi)展數(shù)字化制造，探索透明化、無(wú)紙化、精益化制造

圍繞產(chǎn)品質(zhì)量保證和制造效率提升，基本實(shí)現(xiàn)從液體動(dòng)力生產(chǎn)計(jì)劃投產(chǎn)、工藝設(shè)計(jì)管理、生產(chǎn)制造執(zhí)行、質(zhì)量追蹤管理到最終產(chǎn)品交付全過(guò)程的數(shù)據(jù)集成和傳遞應(yīng)用，主要制造過(guò)程數(shù)據(jù)鏈路基本貫通，數(shù)字化制造框架體系初步建立，關(guān)鍵制造過(guò)程信息化覆蓋率達(dá)80%以上，生產(chǎn)線數(shù)字化應(yīng)用、信息化管理能力顯著提升。

4 液體動(dòng)力研制體系數(shù)字化轉(zhuǎn)型的思考

4.1 數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑選擇

研制體系的數(shù)字化轉(zhuǎn)型包含建立數(shù)字化認(rèn)知與思維、制定數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案、實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型、開(kāi)展數(shù)字化評(píng)估與反思四個(gè)階段：

1)建立全員數(shù)字化認(rèn)知與思維是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的起點(diǎn)，也是統(tǒng)一思想、取得共識(shí)的過(guò)程。

2)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案明確轉(zhuǎn)型目標(biāo)與計(jì)劃，應(yīng)由業(yè)務(wù)部門與IT部門一起，圍繞企業(yè)愿景與發(fā)展戰(zhàn)略制定，對(duì)業(yè)務(wù)而言是數(shù)字化技術(shù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，對(duì)IT而言是業(yè)務(wù)問(wèn)題的技術(shù)解決方案。

3)成立領(lǐng)導(dǎo)小組和實(shí)施團(tuán)隊(duì)，采取試點(diǎn)與速贏項(xiàng)目相結(jié)合的方式開(kāi)展數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)施，先快速見(jiàn)效，樹(shù)立信心，再推廣實(shí)施。

4)對(duì)每一個(gè)階段的數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)施進(jìn)行及時(shí)總結(jié)和評(píng)估，推廣轉(zhuǎn)型成果，反思存在的不足，在下一階段改進(jìn)。如此循環(huán)迭代，直到轉(zhuǎn)型成功。

研制體系的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是新興IT技術(shù)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)型，需要在開(kāi)展數(shù)字化技術(shù)研究、掌握其本質(zhì)的基礎(chǔ)上，圍繞“項(xiàng)目、流程、模型、數(shù)據(jù)、知識(shí)、數(shù)字樣機(jī)”六要素，統(tǒng)籌推進(jìn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的管理、流程驅(qū)動(dòng)的協(xié)同、模型驅(qū)動(dòng)的研發(fā)、知識(shí)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)、樣機(jī)驅(qū)動(dòng)的驗(yàn)證，按照“強(qiáng)化規(guī)劃引領(lǐng)、加強(qiáng)方案論證，推動(dòng)項(xiàng)目分步實(shí)施”的思路，開(kāi)展液體動(dòng)力數(shù)字化研制體系建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

4.2 信息化建設(shè)模式升級(jí)

液體動(dòng)力的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是數(shù)字技術(shù)向研制過(guò)程不斷賦能的過(guò)程，數(shù)字技術(shù)成為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)型的重要力量，對(duì)信息化建設(shè)提出了更高要求。

需要從單模IT向雙模IT[57]的轉(zhuǎn)變。基于傳統(tǒng)IT架構(gòu)的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)如PLM、ERP、MES等強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)連續(xù)、安全可靠和穩(wěn)定性，繼續(xù)運(yùn)行，并建立業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)、技術(shù)中臺(tái)架構(gòu)[58-59]對(duì)其進(jìn)行改造。新型IT架構(gòu)強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)的敏捷性和快速響應(yīng)，適用于基于大數(shù)據(jù)開(kāi)展科研生產(chǎn)管理，輔助領(lǐng)導(dǎo)智能決策。兩種模式建設(shè)的信息系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)中心貫通。

需要從被動(dòng)支撐向主動(dòng)賦能轉(zhuǎn)變。與傳統(tǒng)的科研生產(chǎn)信息化將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、IT起支撐作用不同，數(shù)字化是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化，基于大量數(shù)據(jù)對(duì)研制體系的運(yùn)作邏輯進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，經(jīng)優(yōu)化后反過(guò)來(lái)指導(dǎo)科研生產(chǎn)的開(kāi)展，IT成為流程優(yōu)化與模式創(chuàng)新的主要手段和前提條件。

需要從以應(yīng)用為中心向以數(shù)據(jù)為中心轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)以應(yīng)用為中心的信息化建設(shè)模式按照業(yè)務(wù)需求分別建設(shè)應(yīng)用系統(tǒng)，容易形成信息孤島，系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)交換困難，難以適應(yīng)業(yè)務(wù)快速變化的需要。數(shù)字時(shí)代，數(shù)據(jù)是企業(yè)的寶貴資產(chǎn)，需要圍繞數(shù)據(jù)構(gòu)建不同應(yīng)用系統(tǒng)，從底層打通應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)充分共享，增強(qiáng)應(yīng)用柔性，快速響應(yīng)業(yè)務(wù)變化。

5 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字化浪潮滾滾而來(lái)，未來(lái)只有兩種企業(yè)，要么是數(shù)字化原生企業(yè)，要么是數(shù)字化轉(zhuǎn)型企業(yè)。液體動(dòng)力研制體系的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是IT技術(shù)驅(qū)動(dòng)研制體系不斷變革、研制體系融合IT技術(shù)不斷創(chuàng)新的漫長(zhǎng)重塑過(guò)程，貫穿研制管理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、智能制造以及服務(wù)交付的全過(guò)程，包括發(fā)展戰(zhàn)略制定、研制模式創(chuàng)新、IT架構(gòu)升級(jí)、流程化組織重構(gòu)、數(shù)字化人才培養(yǎng)、數(shù)字化企業(yè)文化重塑等內(nèi)容，是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的系統(tǒng)工程，沒(méi)有現(xiàn)成的模式和固定的路徑，需要結(jié)合液體動(dòng)力的研制特點(diǎn)和管理實(shí)際開(kāi)展，需要不斷地迭代方案、優(yōu)化流程與投入資源，需要企業(yè)高層的全力推動(dòng)、全員的充分參與、IT的賦能到位，才能取得最終的成功，為支撐液體動(dòng)力核心能力提升與航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)、實(shí)現(xiàn)“高質(zhì)量、高效率、高效益”發(fā)展目標(biāo)提供有力保障。