大型客机IDEAL平台实施规划第三章_V1 0_20100116

3 IDEAL平台框架3.1 总体架构在中国商飞统一的网络环境、数据库系统、信息安全及标准规范等基础支撑下，通过集成上游产生产品数据的MCAD（机械CAD）、ECAD（电子CAD）、CAE、CAM、TDM、Office以及机载软件配置管理等工具或系统，使得描述飞机的功能、性能和物理特性，如何制造、装配、维修、维护、使用等的产品数据都能方便进入到IDEAL平台中进行统一存储和管理，并在IDEAL平台中能够进行顺畅地传递和流动，对其动态变化过程进行严格控制和记录，使得大型客机全生命周期过程中不同角色的用户（包括中国商飞内部各单位的用户和外部供应商、适航当局、客户等用户）都能够基于统一的门户共享和交换产品数据，查看、配置及浏览权限控制范围内所需的产品信息，对过程信息进行追溯，打破大型客机研制过程中跨部门、跨企业、跨地域造成的隔阂和障碍，实现有效的协同工作，并作为单一的数据源头将准确产品信息发布给ERP、MES、航材管理等信息系统，从而构建大型客机完整的数字化飞机价值链。在整个IDEAL平台中，将提供集成产品数据管理、BOM管理、构型管理、数字样机管理、工程更改管理、协同工作管理、基础资源库管理、工作流程管理以及系统集成等方面的能力，为大型客机全生命周期过程中的产品数据管理和协同工作提供全方位支持。IDEAL平台的总体架构如下图所示： 图1 IDEAL平台的总体架构3.2 IDEAL平台主要功能整个IDEAL平台的功能将分为四个层次构建：l 集成层：通过该层中的功能实现IDEAL平台与其它信息系统之间的集成，建立大型客机统一的产品信息中枢，包括与ERP系统、MES、客户服务系统等之间的集成。l 基础层：通过该层构建整个IDEAL平台的功能基础，包括对各种类型产品数据的统一存储和管理，通过与生成产品数据的各类应用工具或系统进行集成使得产品数据能够方便进入到IDEAL平台中，这些数据包括技术文档，以及飞机总体设计、结构设计、系统设计、工艺、工装、维修工程、工程技术服务、航材支援等业务过程中生成的各类产品数据。在这一层次中还将实现包括标准件、材料、设备等在内基础支援信息库的管理。l 控制层：通过该层的功能建立以产品结构为核心的数据管理和组织方式，并对IDEAL平台中管理的产品数据或信息进行严格控制和管理，具体功能包括以产品结构为核心的BOM数据管理、实现架次有效性和研制阶段状态控制的构型管理、基于配置的数字样机管理及工程更改管理等功能。l 协同层：通过该层实现大型客机研制过程中中国商飞内部各单位之间以及中国商飞与外部企业之间的协同工作管理，使得大型客机全生命周期过程中不同角色人员能够方便地交换和共享产品数据，开展跨地域、跨企业的协同工作。IDEAL平台的功能层次如下图所示：图2 IDEAL平台的主要功能3.2.1 集成产品数据管理集成产品数据管理是IDEAL平台的基础功能，通过这部分功能的实施，将为大型客机全生命周期过程中，设计、工艺、制造、质量、检验、适航、客户服务等部门产生的各种类型产品数据，包括三维模型、二维图样、技术文档、工艺规程、质量规范等数据，进行统一的存放和管理，并将实现IDEAL平台和MCAD、ECAD、机载软件配置等工具软件的集成，确保数据的方便传递和有效组织，并通过对产品的严格控制保障数据的一致性、有效性、完整性、可追溯性和安全性。3.2.1.1 机械设计数据在大型客机的总体设计、结构设计、系统安装设计等过程中，中将大量使用CATIA V5、AutoCAD等MCAD工具生成三维模型、二维图样等数据。IDEAL平台将提供与这些工具的双向集成接口，并实现如下的能力：l 从MCAD环境中，直接连接、浏览Windchill服务器。l 创建、检入、检出、修订MCAD工具生成CAD数据模型并实现版本控制。l 建立MCAD产生的三维模型（装配与零件）及二维图数据之间的关联关系，并在IDEAL平台中维护这种关联关系。l 在IDEAL平台中进行三维模型之间参考关系的管理（例如CATIA V5三维模型之间的各种关联关系的管理）。l 实现在MCAD中建立的装配关系和IDEAL平台产品结构之间的双向传递。l 实现IDEAL平台中的属性信息与MCAD产生的模型文件参数之间的双向传递和映射。l 支持在MCAD工具进行基于上下文环境（Context）的设计，即给定某一个零组件的三维模型时，能够通过IDEAL平台设置一定的几何条件（例如该零组件的某一个周边距离内）方便地查找出满足条件的周边相邻三维模型，并在MCAD工具中构建相应的设计环境，方便用户的设计工作。l 自动将MCAD产生的3D/2D文件转换为IDEAL平台可视化工具ProductView能够识别的中性文件格式以进行浏览和批注。在飞机研制过程中，将可能采用VPD（虚拟产品开发）工具（例如ENOVIA VPM）对飞机的设计迭代过程进行管理，部分MCAD数据将首先基于VPD工具产生和存储，对于这些MCAD数据的有效管理和控制，可通过IDEAL平台和VPD工具的集成实现。一旦MCAD数据在VPD工具中达到一定成熟状况，即可通过该集成接口将这些数据传递至IDEAL平台，进行审批、发布、更改等方面的控制和管理。关于IDEAL平台和VPD的集成，将在后面章节中进行描述。3.2.1.2 系统设计数据在飞机的航电等系统的设计过程中，将采用Mentor等ECAD（电子CAD）进行相应的原理图、线路图等设计工作。IDEAL提供了与这些ECAD的集成接口，设计人员在ECAD中完成设计工作以后，能够通过该集成接口将ECAD的设计结果以及BOM表上载到IDEAL平台中进行管理和后续的签审工作。IDEAL平台和ECAD之间的集成接口主要提供以下的能力：l 界面集成：电子设计工程师能够在ECAD中，直接启动集成界面进行IDEAL平台中包括文档控制、BOM集成、可视化文档生成等各种集成操作。l 设计文档上传、下载及版本控制：系统能够自动将ECAD工具一个项目中的所有设计文档打包成一个压缩文档，上载到服务器上进行版本控制。同样也可从IDEAL平台中获取相应ECAD项目数据，自动下载和解压到客户端的对应文件中。l 设计BOM自动上载：系统能够自动将原理图或者PCB中所对应的元器件编号/规格/厂商信息等上载到IDEAL平台中，建立与原理图/PCB相一致的产品结构，并实现与IDEAL平台属性之间的传递和映射。l 自动生成可通过可视化工具批注的中性格式文档：系统自动将原始文档格式在后台转化为中性格式的文档，以便后续的部门和人员通过可视化工具进行电子化批注。l 支持原理图/PCB中的元器件位号（Designator）管理。3.2.1.3 机载软件数据对于飞机研制中产生的各机载系统相关的软件数据，IDEAL平台将提供如下的管理能力：l 所有的软件技术文件，例如：概要设计、测试计划、详细设计等文档将直接纳入IDEAL平台中进行管理。l 机载软件的源程序以及编译程序将纳入软件配置管理系统（例如ClearCase）进行管理。但当阶段评审或者冻结后，将对应的源程序/可执行程序打包后，纳入IDEAL平台进行管理，并与对应的软件Part对象进行关联。该过程可以利用IDEAL平台与软件配置管理工具（例如ClearCase）的集成接口完成，用户也可以利用软件配置工具提供的导入/导出功能，通过中间压缩文件的方式纳入到IDEAL平台进行控制。l 机载软件数据进入到IDEAL平台，将和飞机结构、电子等其它专业产生的产品数据一起，统一进行构型控制和管理。3.2.1.4 试验数据对于大型客机在地面试验、机上试验及飞行试验等过程中产生的数据，IDEAL平台将提供如下的管理能力：l 提供与设计研发中心规划实施的TDM（试验数据管理）系统的集成接口，使得TDM中产生的数据结果能够方便进入到IDEAL平台中进行统一管理。l 对于试验过程中产生的试验任务书、试验大纲、试验报告等数据，将在IDEAL平台中进行统一管理。l 与飞机的构型管理结合起来，建立试验数据与飞机试验构型的关联，实现各次试验状态和结果的追溯。3.2.1.5 其它设计数据对于在大型客机总体设计、仿真分析等过程中产生的数据，IDEAL平台将对这些业务过程中产生的结果数据进行管理，包括与规划的SDM（仿真数据管理）、飞机总体设计平台等的集成。3.2.1.6 工艺数据在大型客机的工艺规划和设计过程中，将产生大量的数据，IDEAL平台将对这些数据提供完整的管理能力：l 工艺路线/材料定额等工艺信息的管理：IDEAL平台提供这些信息的录入、编辑、统计汇总等能力，并建立与MBOM之间的关联。l 基于三维的工艺规划和设计管理：在基于配置的数字样机（cDMU）管理能力支持下，提供三维可视化环境下的工艺规划、EBOMMBOM的重构能力，并可在三维环境下进行零组件工序、工步的设计工作，并对工序、工步中的信息以及工艺简图、工艺模型进行有序组织和管理，并建立工序、工步信息与参装零组件、工装、夹具等对象之间的关联关系。l 工艺计划管理：IDEAL提供可视化工艺计划编辑能力，采用 甘特 图的方式查看和修改工艺计划，并提供工序/工步约束的静态线性平衡能力。l 工艺资源管理：在工艺设计的过程中需要用到资源，包括厂房、机床、刀量具、型架、工人技能等，将在IDEAL平台中进行管理，建立工艺资源的分层分类结构，构建统一的工艺资源基础数据库，建立工艺资源与其它工艺信息对象（例如工序、工步对象）之间的关联关系，并对工艺资源和工序/工步之间关联关系的约束进行管理（例如某一个加工工序只能采用使用某一个型号的机床进行处理）。l 工艺数据结构化管理：AO、FO等工艺数据中包括的工序/工步、工艺资源等信息都作为单独对象在IDEAL平台中进行了有效组织，并建立了相互之间的关联关系，最终形成错综复杂的工艺信息网络树。l 典型工艺管理：IDEAL平台提供典型工艺（或称“标准工艺”）的管理能力，使得在以后进行飞机类似工艺设计时，能够使用典型工艺作为参考或模板，进行快速的工艺设计工作。l 满足生产现场的需要：通过与MES的集成，支持MBD模式下生产现场对三维数据的查看和浏览需要，并满足可通过IDEAL平台提供的工艺汇总能力，获取系统中存储的相应工艺信息，生成满足生产现场需要的工艺文件格式，工艺文件格式可由用户自由定义，从而可有效保证IDEAL平台中存储的工艺信息和生产现场采用的工艺文件之间的一致性。l 设计工艺的一体化管理：由于基于单一的IDEAL平台进行设计和工艺数据的统一管理，当设计数据发生更改时，能够自动传播至工艺环节，提醒进行相关工艺数据的更改，或与设计数据进行同步。l IDEAL平台与DELMIA的集成：IDEAL平台实施工程中，将提供与DELMIA的集成能力，一方面，IDEAL平台中存储的设计三维模型（包括三维模型的全局坐标位置信息）和EBOM产品结构需要通过集成接口传递至DELMIA中，作为DELMIA开展相关工作的数据基础，另一方面，通过集成接口将使得DELMIA中产生的MBOM产品结构信息、工艺仿真验证结果等数据能够方便传递至IDEAL平台中进行统一的管理。3.2.1.7 工装数据对于飞机工装、型架等设计过程中产生的数据，IDEAL平台将提供如下的管理能力：l 通过IDEAL平台和工装设计使用的MCAD工具的集成，使得通过MCAD工具产生的工装设计数据能够方便地纳入到IDEAL平台中进行管理，并建立对应的工装产品结构，这一点和前面描述的飞机机械数据管理过程类似。l 建立工装数据和飞机研制数据之间的关联关系，实现设计更改发生时的自动通知和提醒，用户在IDEAL平台中可基于这种关联关系作为导航，查看到飞机零部件所使用的工装、型架，或某个工装型架用于哪些飞机部件的装配。l 对工装相关单据数据（如工装指令TO、工装故障单、工装报废单、工装复制单等）进行结构化管理，并实现对这些数据流转过程的电子化管理。l 在飞机研制的不同阶段，支持工装设计在不同成熟度阶段的签署流程管理和预发放管理3.2.1.8 制造/检验数据集在进行生产准备过程中，总装制造中心的相关部门还将基于CATIA等工具，产生工艺模型、检验模型（描述测量点的信息）、数控加工程序等数据，这些数据统称为检验/制造数据集。检验数据集/制造数据集管理主要内容如下：l 基于IDEAL实现检验数据集/制造数据集中包括的各类型数据的审批、传递过程的电子化管理（例如测量点申请的审批流程、工艺模型的传递流程）。l 建立检验数据集/制造数据集与MBOM产品结构的关联关系，以及检验数据集/制造数据集内部包括的各类型数据之间关联管理（例如测量点申请和测量点模型之间的关联、NC程序与说明书的关联）。l 涉及到CAD产生的检验数据集/制造数据集数据，利用IDEAL与CAD之间集成接口使得数据能够方便进入到IDEAL平台中进行管理。3.2.1.9 客户服务相关数据在进行大型客机的客户服务过程中，也将产生大量的数据，例如地面设备的设计数据、维修工作大纲文件等。这些数据也将进入到IDEAL平台中进行统一管理，主要包括：l 对于采用CAD工具生成的地面设备设计数据，将通过IDEAL平台与CAD的集成接口实现对这些数据的有效管理。l 对于维修工作大纲、维修计划等文件，将采用下文所描述的文档管理方式进行管理。3.2.1.10 文档管理对于大型客机全生命周期过程中产生的技术文件、标准规范等MS Office工具产生的文档类数据，IDEAL平台将直接与MS Office工具进行集成，并提供如下的能力： l 用户可以直接从IDEAL平台中，下载并打开MS Office文件，用户还可以从MS Office界面中直接将文档存入IDEAL平台。l 用户可以从MS Office直接进行检索、检入、检出IDEAL平台中管理的文档，并进行版本的控制。l 用户直接可以从MS Office中创建IDEAL平台的新文档。l 实现MS Office文档内容中属性或者域值与IDEAL平台属性之间的双向传递和映射。l MS Office文件检入至IDEAL平台以后，能够在后台自动转成PDF格式，支持这些文档的存档和发布。3.2.1.11 统一的飞机研制数据存储库IDEAL平台对飞机全生命周期各个阶段产生的各类产品数据进行统一管理和控制以后，将形成飞机统一的研制数据存储库，各角色人员通过该存储库进行研制数据和知识的提交、查询、共享和重用等工作。一、 分类、属性和编码定义为了便于对飞机全生命周期过程中产生的数据进行有效的管理，可以根据飞机的实际情况，将参与飞机研制各业务部门产生的数据分成若干类型，例如可分为：技术文档、图样文档、方案文档、质量文档、保障性文档、标准规范等类型，各个大的类型下还可以包含若干级子类型，例如设计文档又包括设计说明、目录类文档、清单类文档等子类型，并针对不同类型的图文档确定不同描述属性（例如设计文档有名称、编号、编制部门、研制阶段等属性）和编号规则，为进入到IDEAL平台中管理的每一份图文档数据自动分配一个唯一标识的编号。二、 版本控制飞机全生命周期过程中产生的产品数据将在IDEAL平台中受到严格的版本控制。数据的版本由两部分组成：大版本+版次，例如某一份图样数据的版本为“A.1”，其中“A”为版本，“1”为版次（具体的版本标识规则可根据飞机的实际研制需要在IDEAL平台中方便的进行定义和配置）。通过上述的版本控制规则，从而使得飞机全生命周期中各个阶段产生的产品数据的所有历史变化过程都有据可查、有迹可循，从而保证了数据的可追溯性和产品知识的有效重用。用户通过IDEAL平台还可查看到数据的版本历史记录，还可以选择不同的数据历史版本进行比较，方便了解到数据不同版本的差异性。三、 权限控制在IDEAL平台中，将对飞机相关的产品数据进行严格的权限控制，以使得用户在权限许可范围内对数据进行相应的操作，确保数据的安全性。具体说来，主要通过以下多种方式实现对数据的权限控制。l 静态权限的控制：静态权限主要控制某一个用户对存放于哪个位置、哪种类型的数据、处于何种状态时有什么样的操作权限。具体的静态权限的设置，将在IDEAL平台实施中，根据参与飞机研制各个角色人员的实际需要由系统管理员进行设置。l 动态权限的控制：动态权限的控制主要是结合工作流中的活动实现的，通过这种权限控制方式，可以为用户在IDEAL平台中收到工作任务时赋予一定的权限，以便于工作任务的顺利完成，任务一旦完成，这种权限将会被系统收回，以保证数据的安全性。例如，某个用户对某份图文档没有修改的权限，但当他收到对该文档修改的工作任务时，系统自动为该用户赋予修改文档的权限，修改该文档的任务完成以后，用户对文档的修改权限将会被IDEAL平台自动收回，该用户便不能对该文档进行修改了。通过IDEAL平台提供的动态权限，并结合其定时功能，可实现指定时间范围内的临时权限分配和收回，关于这一点，在后面章节中将有详细描述。l 物理文件内容和属性信息分离的权限控制：IDEAL平台可为用户分配仅查看数据的属性信息，而无权查看物理文件的权限。l IDEAL平台中还提供了对用户进行授权操作的审计功能，用户对数据的修改、查看、删除等操作的日志信息，都可以通过IDEAL平台的审计功能在系统中进行完整记录，以便于系统管理员以后的追踪和查看。在IDEAL平台实施中，以上多种权限的设置方式将会结合使用，以满足各角色人员对数据权限控制的需要。在这两种权限的控制方式中，动态权限的控制有更高的优先级，例如，某一个用户在静态权限中没有分配对文档的修改权限，但是在工作流对文档设置了修改权限，那么当该用户收到相应的任务时，对文档将会有修改的权限。四、 查询浏览IDEAL平台中对飞机全生命周期过程中所有与产品定义相关的数据和过程进行了管理，形成了丰富的产品信息知识库，为了使得相关人员能够方便快速地查找到所需要的信息，IDEAL平台提供了多种形式的数据搜索方式，供参与飞机研制各角色的人员使用：l 基于数据属性的检索：在IDEAL平台中以属性值为搜索条件对数据进行检索，同时这些搜索条件可以在系统中保存，供以后使用。l 全文检索：根据Office、pdf文档内容中的关键字对数据进行搜索。l 基于数据存储地点的检索，例如通过在IDEAL平台打开文件夹，查看其中所存储的数据。l 基于数据关联关系的检索：在IDEAL平台中，将会管理产品数据之间的复杂关联关系，可以以这种关联关系为导航快速的查找到所需要的信息。通过上述的各种方式检索到产品数据以后，用户可以进入到数据的详细信息页面，查看数据的名称、编号、版本等属性信息，并且可以通过IDEAL平台提供的可视化工具ProductView查看文档对应的电子文件内容，而客户端不需要安装具体的应用软件（关于ProductView的说明，将在下一节进行详细介绍）。五、 数据可视化在飞机全生命周期的各阶段中，用户通过CATIA、AutoCAD、Office等工具将产生各种格式的数据，IDEAL平台对这些数据进行统一控制和管理以后，其它部门的人员需要查看浏览这些格式的数据，例如飞机的市场销售部门人员需要查看CATIA生成的飞机外形数模，并向客户进行展示。为了便于参与飞机研制各角色用户对数据的查看浏览，并减少企业对特定工具软件License的依赖，减轻对网络带宽和客户端计算机配置的要求，IDEAL平台提供了可视化工具ProductView，通过ProductView能够方便地查看多种应用工具产生的数据格式，而不需要在客户端计算机安装特定的应用工具，并能在ProductView中进行各种操作。例如，ProductView提供了对三维模型良好的剖切功能。它不仅能够提供单一的剖面，并通过游标拖动的方式进行剖切面的平移，而且能够进行交叉面的剖切。并在剖切的基础上提供测量和批注功能，从而简化用户的测量和查看，提高对模型的查看能力。此外，ProductView测量功能支持对三维模型进行长量、角度、半径和曲面间隙等的精确测量，测量对象可以是点，中心线，边和曲面，并可浏览来自源CAD系统所有权和属性信息。3D模型的浏览和分析功能能将有价值的产品信息发布给非CAD用户，从而推进整个企业级的协同工作。ProductView提供置标和红笔批注的工具，这些信息可被保存而被其他人员调用。这些批注可通过Web以HTML方式被发布，并在IDEAL平台中进行管理。例如，设计人员可对一工程图进行批注，加入必需的关键设计标准信息，接着采购人员就可将这一信息转附给供应商。2D和3D数据的批注功能还包括注释、标尺寸、高亮显示和加印章等功能。此外，ProductView还可支持二百多种格式的文件直接浏览，包括AutoCAD、Office、PDF等格式的文件。对于CATIA等工具产生的数据，在进入到IDEAL平台进行管理以后，将在后台自动转成ProductView能够直接打开的中性格式，以支持可视化查看和浏览。六、 存储和组织从数据作用范围来看，可以将飞机全生命周期中产生的产品数据分成三种类型：飞机研制产生的产品专用数据、项目管理相关数据和企业共用数据。产品专用数据主要是指和飞机密切相关的三维模型/二维图样、设计说明文档、工艺工装等数据，项目管理相关数据主要指项目管理和执行过程中产生的项目进度报告、项目风险评估报告等文档，企业共用数据主要是指各个机型都需要使用到的数据，例如各种标准规范文件、标准件信息等。IDEAL平台中引入了“容器”的概念，产品专用数据、项目管理相关数据和企业共用数据可分别存放在产品库容器、项目容器和存档库容器中，同时可在各类容器中建立不同层级的文件夹/子文件夹，以方便权限的控制和数据的查找及组织。IDEAL平台提供了基于各个容器进行数据编码、版本控制、权限控制等规则单独定义的能力，满足各种类型数据独立管理的需要。七、 存档管理IDEAL平台将提供如下的能力，支持飞机全生命周期过程中产生的产品数据的电子存档：l 数据在IDEAL平台达到批准发布状态以后，系统自动将存储的审签信息（例如审核人员、时间、意见等）、相关属性信息（例如编号、名称等）自动填充到文档物理文件内容的相应栏位。l 自动将Office、二维图样等格式的数据转成PDF、TIFF等通用的中性格式，确保长久时间范围内能够进行电子数据查看，满足电子归档的需求。l 集成未来可能实施的档案管理系统，将IDEAL平台中存储的数据属性信息、物理文件、数据关联信息等传递至档案管理系统。l IDEAL平台提供了数据的借阅功能，以提高归档数据的利用率。使得数据发布以后没有权限对数据查看的用户可以提出数据的借阅申请，填写借阅单，相关人员（例如档案管理人员）批准借阅申请以后，由IDEAL平台自动设置数据借阅的时间和借阅权限，提出借阅申请的用户就可以在IDEAL平台中查看到借阅的数据。指定的借阅时间到了以后，IDEAL平台将自动收回该用户对数据的查看权限。3.2.2 BOM管理3.2.2.1 BOM的数据组成在IDEAL平台中管理的各种类型产品数据虽然纷繁芜杂，但从逻辑上看，这些数据大多都以产品结构为核心组织在一起，这些以产品结构为核心组织的数据统称为“BOM”数据。具体来说，BOM主要包括如下类型的数据：l 对整个飞机树状层次式分解而成的产品结构，产品结构中的节点由部件、组件及零件等组成；l 零部件对象的属性信息；l 零部件对象有效性信息；l 大型客机研制过程产生的相关的产品数据，例如三维模型、二维图样、工艺规程等； l 工程更改过程中产生的数据，例如ECP、工程更改指令等；BOM的数据组成如下图所示：图3 BOM的数据组成示意3.2.2.2 面向全生命周期的BOM管理在大型客机的全生命周期过程中，面向不同的业务需要将在IDEAL平台中建立不同视图的BOM（关于多视图的BOM管理将在下面章节中进行描述），通过不同视图BOM产品结构组织不同类型的产品数据，这样使得用户可通过IDEAL平台按不同需要进行过滤，查看到所需要的BOM视图和相关产品数据。基于IDEAL平台管理的BOM视图将包括DBOM（As Defined BOM，初步设计完成以后形成的飞机产品结构分解及关联的数据）、EBOM（Engineering BOM，详细设计完成以后的飞机产品结构分解及关联的数据，供生产使用）、MBOM（Manufacturing BOM，工艺规划及制造过程中形成的飞机产品结构分解及关联的数据，反映飞机的装配制造过程）、SBOM（Service BOM，在进行飞机维修工程等工作时形成的面向飞机客户服务的产品结构分解及关联的数据，作为技术出版物、航材支援等工作开展的基础）以及OBOM（As Operated BOM，飞机投入运营以后针对单架飞机建立的产品结构分解及关联的数据，通过OBOM记录和组织该单架飞机的设备序列号、发出的SB及维修记录等信息）。下图描述了大型客机全生命周期过程中基于IDEAL平台管理的BOM视图类型及关联的产品数据示意： 图4 IDEAL平台中管理的不同视图BOM示意注：上图仅作为示意，没有包括将在IDEAL平台中管理的所有视图。例如，构型管理部门目前规划的BOM的系统视图（System View）也将基于IDEAL平台进行管理。从全生命周期过程中产品数据的传递过程来看，在大型客机研发设计阶段将产生EBOM，EBOM除了作为生产制造的数据基础以外，还将传递到维修工程、航材规划等部门，作为客户服务工程工作的基础。在IDEAL平台中管理的大型客机全生命周期中信息传递过程如下图所示：图5 大型客机生命周期过程中信息传递过程示意以下对上图所示的基于BOM的产品数据传递过程进行详细说明。在大型客机的预发展阶段，多个设计专业之间需要进行设计接口的确定，并进行多个设计方案的迭代和折中权衡，这时将产生DBOM数据，包括面向飞机初步定义的产品结构和以该产品结构为核心组织的总体设计数据、打样数字样机等数据。预发展阶段通过转阶段的控制进入到工程发展阶段以后，将选择确定的设计方案展开详细设计工作，这时在飞机的研制过程中将在设计环节产生EBOM数据，包括面向设计的产品结构和以该产品结构为核心组织的各类设计文件、三维模型/二维图样等。EBOM数据发布以后，一方面，工艺制造人员将在EBOM基础上，根据飞机的工艺分工和装配过程重构形成MBOM，并以MBOM产品结构为核心组织各类工艺和资源的信息，另一方面，接着客户服务相关人员将进行飞机可靠性、可维护性、可保障性、可测试性等方面的分析工作，并开展维护工程方面的工作，包括确定飞机的备品备件、支援设备，各类系统和设备的维修计划、维修维护所需的人员技能等，这些工作产生的信息和EBOM一起，一方面将成为SBOM构建的基础，另一方面将传递给技术出版物和电子培训系统，为这些系统提供基础和信息输入。此外，制造环节生成的MBOM（Manufacturing BOM）和飞机交付时提供的BBOM（As Built BOM）将传递给客户服务环节，与SBOM信息一起，构建记录实际架次飞机维修维护记录信息的OBOM（As Operated BOM），OBOM和技术出版物、电子培训等信息将传递给飞机的MRO环节，随着MRO工作的进行，OBOM将发生动态变化，反映飞机维修维护以后的实际装机状态。EBOM、MBOM、SBOM、OBOM等不同视图之间的信息传递和重构过程将基于IDEAL平台进行管理。下图对DBOM、EBOM、MBOM、BBOM、SBOM、OBOM等BOM的不同视图演变中的涉及到的信息传递过程进行了描述：图6 不同视图BOM演变过程示意除了对各个视图的BOM数据进行管理以外，就某一个视图的BOM而言，IDEAL平台还将对其构型的动态变化过程进行严格控制，并通过工程更改管理和有效性管理的结合实现飞机各个架次BOM结构和相关信息的记录和追溯。关于这一点，将在后面章节中进行详细描述。3.2.2.3 产品结构和数据的关联在IDEAL平台中建立飞机全机的产品结构以后，就可建立产品结构和飞机相关的各类产品数据之间的关联关系了，从而实现以产品结构为核心的数据组织方式，也可以便于在发生工程更改时快速地确定更改的影响范围。在IDEAL平台中，数据和产品结构之间可以建立以下两种类型的关联关系：l 描述关系：指描述产品结构中零部件性能、物理特性、技术指标等的文档，例如三维模型/二维图样、设计说明文件等文档。零部件的描述文档一般是零部件研制过程中产生的文档，作为零部件设计结果的一个必要组成部分。l 参考关系：指零部件在研制过程中引用到的文档，例如各种标准规范、管理规定等文档。零部件的参考文档一般不作为零部件设计结果的一个必要组成部分。3.2.2.4 多视图的BOM管理前面已经提到，在大型客机研制的各个阶段，不同角色人员从不同视角，对BOM信息有不同的查看需要，例如从设计角度和从制造角度对BOM结构的层次、属性信息及相关文档的查看需要是不同的。将在IDEAL平台中针对不同视角建立多种视图的BOM结构，并管理不同视图BOM之间演变过程和关联关系。在这方面提供的能力主要包括：l 不同视图BOM结构之间的重构：IDEAL平台不同视图产品结构之间的重构工具，使得基于某一个视图的BOM结构，方便地调整为另一个视图的BOM结构，在重构过程中还能输入该视图零组件对象所需要的属性信息。例如工艺人员基于EBOM结构，根据飞机的制造规划、制造资源组织重构形成MBOM结构，在重构过程中输入材料定额、工艺路线等信息。此外，IDEAL平台还将支持在3D可视化环境下进行直观的EBOMMBOM重构和管理工作。l 多个BOM视图之间产品结构符合性的验证能力：对多个视图BOM结构之间（例如EBOM和MBOM之间）中包括的零件进行种类、全机数量等进行比对，确保视图重构的正确性，避免重构时的零件遗漏。l 上游视图BOM的更改结果向下游视图BOM的自动传递：可在IDEAL平台中设置不同视图之间的等同件（即两个视图产品结构中的不同节点代表同一个零组件），当上游视图BOM中的零组件发生工程更改时，系统自动提醒需要对下游视图的相应零组件进行相关更改，或与上游视图BOM的更改结果进行同步。3.2.2.5 基于BOM的统计汇总在飞机的研制过程中，各业务部门需要使用到各种统计汇总报表，可以利用IDEAL平台基于BOM的信息、各种信息之间的关联关系，以及下节中描述的构型管理信息，生成基于飞机架次的各种统计汇总报表，以满足业务的实际需要。3.2.3 构型管理将基于IDEAL平台全面支撑大型客机构型管理中涉及到的构型标识、构型控制、构型审核及构型状况纪实等相关的各项业务流程，实现大型客机在生命周期各阶段、各架次中的构型变化过程的严格控制和准确记录，并确保过程信息的可追溯性。3.2.3.1 构型项管理为了做好构型管理，将建立严格以BOM为核心的数据管理方式，并对BOM中的数据按照单架机的方式进行严格的有效性控制。按照目前构型管理业务规则的定义，为了简化构型管理，将在IDEAL平台中对BOM中的产品结构按照以下三个层次建立：l 顶层，又称为“不变层”：通过该层组织大型客机各架次飞机产品结构中稳定不变的不变的部分。l 构型层，或称为“配置层”：大型客机各架次飞机的构型变化将通过该层次进行组织。该层由三个子层组成：上层称为“构型项”层，或称为“CI（Configuration Item）”层，CI 是产品结构中相对独立的单元，承担构型管理和控制作用，CI在产品结构中并不是一个真实的物理装配或者部件，每个CI在飞机中是唯一的且不能重用；下层称为“设计模块层”，或称为“DM（Design Module）”层，DM是CI在某个特定有效性下的设计解决方案，包括了设计解决方案的完整信息（零组件数模，PL，图文档，设计规范等）；中间层次称为“关联对象”层，或称为“LO（Link Object）”层，LO确定了CI与实现CI的DM之间的链接关系，在LO上存储有效性信息和用于数字样机的DM坐标转换信息。l 底层，又称为“设计层”：即组成DM的产品结构层次。以上所描述的BOM产品结构的三个层次如下图所示：图7 产品结构的层次规划示意整个产品结构的核心是构型项（CI），IDEAL平台将对构型项进行如下的管理：l 对CI的建立、审签、发布和更改涉及到的业务流程进行电子化管理。l 在发生工程更改时，根据构型管理规则自动计算并生成DM，并建立CI和DM之间的关联对象LO。l 自动设置LO上记录的飞机架次有效性信息，并确保同一个CI下不同LO上记录的有效性信息不发生重叠。3.2.3.2 有效性管理大型客机作为商用飞机，各架飞机的构型都有可能存在差异，将基于IDEAL平台对各个架次的飞机相关的产品结构、相关的产品数据以及发生的更改等信息进行完整而精确的记录，在给定某一确定的架次时，能够快速地追溯查看到该架次飞机所有相关信息，即实现按照飞机架次进行数据的管理。在IDEAL平台中，按架次的管理是通过在BOM数据上定义有效性信息实现的，通过对BOM数据有效性的控制，能够在IDEAL平台中精确地记录任何一架次飞机相关的产品结构、三维模型/二维图样、技术文件、工艺信息等数据，确保用户能够查看到现行有效的数据。通过有效性的定义和管理，使得用户能够通过IDEAL平台，给出任一个飞机架次信息，都能方便过滤和查看到该架次飞机相关的BOM结构、设计文档、三维模型、二维图样、工艺信息等数据。图8 基于架次有效性的BOM数据过滤过程示意3.2.3.3 选项选配管理为了满足各个客户的个性化需求，中国商飞将为客户提供飞机的选项目录，客户可根据自己的实际需要进行选项的选配工作。IDEAL平台为飞机的选项选配提供如下的支持：l 选项信息管理，包括选项的分类、统一编号，选项的建立、更新等功能。l 选项特征的管理，包括选项特征的建立、更新，以及选项与选项特征之间关联关系建立。在IDEAL平台中，选项特征可设置必选/可选/必选其一/可选其一/可选多个等类型，以标识选项特征对应的选项的选择要求。l 选项与选项之间、选项与选项特征之间约束关系的管理，例如选项之间的父子关系定义。l 客户选配结果的处理过程和记录管理，包括IDEAL平台提供导航式界面，使得用户可根据客户要求基于IDEAL平台进行选配，选配过程结束以后，选配结果将在IDEAL中进行记录和管理，并启动相应工作流程对其审核和批准。l 选配记录驱动的BOM有效性设置：在完成选项选配以后，根据设置的有效性信息和选项与BOM之间的关联关系，自动驱动BOM的有效性设置，从而便于以后在给定该有效性时，可快速通过IDEAL确定出满足对应客户要求的BOM构型状态是怎样的。l 最终支持客户直接在线进行选项选配工作。3.2.3.4 试验构型管理在飞机的研制过程中，将进行大量的地面试验和飞行试验等工作，在试验中将对飞机进行改装、并加装不同的测试设备，其构型将和实际制造飞机的构型有所差异。IDEAL平台将对试验构型进行如下的管理：l 基于飞机EBOM建立试验BOM，并在试验BOM中，针对改装部分的零组件定义架次有效性和试验试飞编号等信息，使得用户能从IDEAL方便追溯出某一架次飞机在某次试验中的构型状态是怎样的。l 建立试验过程中产生的数据，包括试验大纲、试验报告等文档，与试验BOM之间的关联关系。l 对于某些用于专门试验而搭建的铁鸟试验台等设备，IDEAL平台将对它们的设计数据和产品结构进行统一控制和管理。3.2.3.5 构型基线管理在大型客机研制生产的重要节点或里程碑处，需要将前一阶段产生的工程数据进行冻结和固化，这时就需要在IDEAL中建立各种构型基线，以在研制过程中的重要节点和里程碑处将相关产品数据填充到构型基线上，建立这些数据的一个快照，从而通过构型基线的管理实现大型客机研制各个阶段或重要里程碑处产生的产品数据状态的追溯，并以这些数据作为下一阶段工作的一个基准，并为更改发生时的决策提供辅助支持。一、 构建基线的建立和审批在大型客机的整个研制阶段，可针对研制的不同里程碑节点在IDEAL平台中建立不同类型的构型基线，包括功能基线、分配基线、产品基线等。在构型基线建立过程中，IDEAL将根据业务规则对基线进行统一编号、命名，并确定其它属性信息，还提供多种方式将产品数据填充到构型基线上，包括基于产品结构进行遍历，将该产品结构下所有的零组件及相关文档投入到基线，也可选择多项产品数据进行批量投入。构型基线建立以后，在IDEAL中将启动相应工作流程进行审核批准，一旦审核批准，其填充的数据内容将冻结，不允许用户随意进行更改，其更改申请需要进行严格的审核和评定。二、 构型基线内容的查看相关数据添加到构型基线对象上以后，用户可以随时进入到IDEAL平台中，在权限控制范围内查看某一个构型基线上添加的数据内容，从而了解到在某个里程碑处冻结和固化的构型状态。可在IDEAL平台中通过两种方式查看构型基线中的数据内容：l 直接进入到某一个构型基线的内容查看页面，查看该构型基线上添加的所有数据对象列表。l IDEAL平台根据一定的规则，将多个构型基线的内容进行合并查看。例如针对初步设计结束以后建立的多个系统功能基线的内容，可在一个界面中集中显示，以便于用户了解飞机在该阶段或里程碑处的完整构型状态。l 在IDEAL平台中通过构型基线设置不同的配置条件，查看到某个阶段结束以后通过构型基线固化的产品结构。l 可基于某一个产品数据对象，查看到其关联的构型基线列表。三、 构型基线的比较及统计汇总构型基线建立以后，其上添加的数据在后续的研制过程可能发生工程更改，并导致新的构型基线的建立。IDEAL平台提供了构型基线数据比较的功能，能够选定不同构型基线，比较这些基线上所添加的数据的差异性，例如数据版本、编码的不同之处，并能输出相应的报表。此外，IDEAL平台还可基于构型基线信息进行各种统计汇总，例如和更改信息结合起来，可统计某一个构型基线中的产品数据发生了哪些更改，目前的最新状态是怎样的。3.2.4 数字样机管理数字样机（DMU）在大型客机的研制中具有十分重要地位。在IDEAL平台中，将与BOM管理功能结合起来，建立以产品结构为核心的数字样机数据管理方式，并和构型管理功能结合起来，实现飞机研制不同阶段、不同架次的DMU管理需要，满足不同角色人员从不同视角对DMU的查看浏览需求，实现可配置的DMU（cDMU）管理。通过IDEAL平台支撑的整个DMU的管理可分为部件DMU数据的产生、DMU的管理和控制、全机DMU配置结果的使用等业务过程，如下图所示：图9 基于IDEAL平台的DMU管理过程示意以下章节将对全机DMU的构建和浏览、基于配置DMU的实现，基于DMU的技术审核和设计协调、冲突管理等方面进行描述。3.2.4.1 全机DMU的构建和浏览DMU的数据源头的MBD模型，在IDEAL平台实施中，将对MBD模型进行有效管理。在MBD设计方式下（例如飞机机体、工装等的设计），大量的参数信息，例如材料、毛料尺寸等将在三维MBD模型中直接定义，这些数据需要提取至IDEAL平台中作为零组件的属性进行管理。此外，还需要将MBD中定义的标准件等信息提取到IDEAL平台中，构建出完整的产品结构。在需要的时候能够从IDEAL平台获取这些信息，在后台自动生成零件细目表等文件，满足数据发放、存档等的需要。如下图所示：图10 基于IDEAL平台的MBD数据管理过程示意在对MBD数据进行有效管理的基础上，整个飞机的数字样机将随着产品结构中设计模块（DM）的设计过程同步建立。在DM设计过程中，产生的数字样机信息将以DM的产品结构为核心进行组织，在将DM挂接到CI时，将在LO上记录DM相对全机的坐标变换矩阵信息，从而整个飞机级别的数字样机即可通过DM的数字样机信息和其坐标变换信息进行动态构建。这个过程如下图所示：图11 基于IDEAL平台的全机DMU构建过程示意在对全机DMU数据的管理过程中，IDEAL平台还能自动将MCAD转成ProductView支持的中性格式，当MCAD工具产生的三维模型发生变化时，全机DMU数据自动更新成最新状态。并结合DMU管理机制的建立，实现对飞机研制各阶段产生的DMU的统一控制和管理，满足市场销售、设计、制造及客户服务等飞机全生命周期过程中各项业务的需要。通过ProductView提供的超大数据容量DMU浏览的独特能力，用户可基于IDEAL平台方便通过ProductView打开全机DMU模型，进行全机的动态干涉检查、数字化模装、运动机构仿真等工作，从而使得相关人员能够在虚拟环境下能够进行飞机的设计协调和评审等工作。3.2.4.2 基于配置的DMU管理IDEAL平台不仅对全机最新的DMU数据进行管理，还将对DMU数据的动态变化过程进行记录和控制，并与BOM的构型管理结合起来，实现基于配置的DMU（cDMU）管理，从而能够根据各专业的不同需要实现通过IDEAL平台按照飞机阶段、架次、分段、系统等信息进行各配置DMU的过滤和输出。如下图所示：图12 基于IDEAL平台的DMU的配置管理过程示意此外，用户还能够在IDEAL平台中根据自定义的几何条件进行DMU的查询和浏览，例如用户可自定义几何空间和区域、指定零组件周边某个距离等条件，IDEAL平台根据该几何条件可动态获取DMU模型，展现给用户进行查看和处理，并有助于发生工程更改时，其影响范围的确定。3.2.4.3 基于DMU的技术审核和协调在实现基于配置的DMU管理基础上，IDEAL将对飞机研发过程中的技术审核和协调过程进行管理。在进行DMU技术审核和协调时，相关人员在IDEAL平台中设置需要审核的部件和相关配置信息，并选择参与的人员以后，IDEAL平台将在后台自动计算和下载相应的DMU数据，并自动向参与技术审核和协调人员发出邮件或消息通知，从而为飞机技术审核和协同构建一个数字化的虚拟环境，减少技术审核和协调时的等待时间，提高工作效率，IDEAl平台还将提供技术审核和协调过程的记录管理能力。3.2.4.4 DMU冲突管理IDEAL平台中管理的DMU冲突来自于两个方面：在进行飞机的DMU技术审核时，审核人员发现并记录到IDEAL平台中的冲突；IDEAL平台根据一定规则在后台自动进行批量DMU检查时，由系统检测并自动进行记录的冲突。IDEAL平台将对DMU冲突进行如下管理：l 冲突信息的管理：IDEAL平台将记录发生冲突的零组件编号、冲突类型、冲突发现时间等信息，并提供相应查询和统计汇总能力。l 冲突解决流程的管理：设计主管能够将解决冲突的