摘 要: 在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大趨勢(shì)下，如何優(yōu)化升級(jí)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，成為當(dāng)下亟需解決的問(wèn)題。在分析了國(guó)內(nèi)外航空航天企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀與趨 勢(shì)、數(shù)字化技術(shù)與液體動(dòng)力融合過(guò)程的基礎(chǔ)上，通過(guò)研制流程再造，提出了液體動(dòng)力數(shù)字化研制體 系的總體框架。結(jié)合工程實(shí)踐，開(kāi)展了協(xié)同研制、集成設(shè)計(jì)、知識(shí)管理、數(shù)字化制造等方面的探索， 并對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作進(jìn)行了深入思考，重點(diǎn)分析了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的路徑選擇、對(duì)信息化建設(shè)的挑戰(zhàn)， 為加速液體動(dòng)力研制體系的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了方向，對(duì)其他制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型也有借鑒意義。

　　關(guān)鍵詞: 液體動(dòng)力; 研制體系; 數(shù)字化轉(zhuǎn)型; 流程再造; 數(shù)字樣機(jī)

　　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(xiàn)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(chǎng)，加速自身及所有客戶(hù)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(mén)戶(hù)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(chǎng)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% 。

　　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(xiàn)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。

　　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。

　　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(mén)與 IT 部門(mén)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)。

　　航空論文投稿刊物：《航空檔案》(月刊)創(chuàng)刊于1977年，由中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司主管，航空工業(yè)檔案館主辦，對(duì)國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行，是國(guó)內(nèi)唯一一本專(zhuān)門(mén)介紹航空領(lǐng)域歷史變遷的大型綜合性航空歷史刊物。主要欄目有：人物專(zhuān)訪(fǎng)國(guó)翼經(jīng)典航空記憶鐵翼凌空舊影鉤沉航空史跡檔案解密等。

　　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。

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　　作者：陳彥林，許藝峰