CN111177847B - 一种民用飞机配置式构型管理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种民用飞机配置式构型管理方法及装置，属于民用飞机、构型管理、协同设计领域。该方法包括：获取已存储的构型管理基础信息；构建构型库；对目标配置单元定义各个状态的构型基线；一个状态的构型基线包括：从构型库中选出的满足该状态的构型单元和构型单元值的集合；目标配置单元为特定机型的配置单元；对各个构型基线分配特定架次并开展构型审核活动；基于审核通过的构型基线生成飞机配置表，飞机配置表表达特定机型、特定架次、目标配置单元的设计模块信息，并发往制造单位。

Description

一种民用飞机配置式构型管理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种民用飞机配置式构型管理方法及装置，属于民用飞机、构型管理、协同设计领域，用于民机研制阶段单机构型定义与管理。

背景技术

飞机研制是一项复杂的系统工程，研制周期长、配套关系复杂、需求变化多、零组件数量大、设计更改频繁，有效的构型管理是确保飞机研制过程有序进行的重要手段，也是飞机产品数据管理要解决的核心问题之一。

在目前飞机研制领域，波音、空客等国外先进企业采用全球化的研制模式，其构型管理采用模块化的飞机配置方法。波音公司采用选项与选项值的概念，划定选项的类型，将选项与模块映射，客户选择选项与选项值形成满足客户需求的构型清单，波音公司将客户构型清单转为飞机模块清单，在此基础上，组织全球合作伙伴、供应商等开展飞机的生产制造。空客公司与波音的管理方式类似，也定义了选项和选项值，空客公司还提供了标准飞机构型，客户可基于标准飞机选择可选的选项，形成客户飞机选项清册。波音与空客所实行的构型管理方式的基础是模块化的设计，同时基于设计成熟的、稳定的模块定义选项与选项值，形成可直接调用的选项库，通过这种方式，满足了全球化研制模式下对客户需求的快速响应，并基于客户的特殊需求，不断丰富选项库，形成良性循环。

波音、空客的构型管理方式与其处于多型号、产业化阶段的现状相匹配，设计模块已经经过验证，满足使用要求，具有成熟、稳定、不轻易更改的特点。而对于我国飞机研制，目前大多数还处于工程发展阶段，尚未定型进入产业化阶段，尤其是民机行业，需要进行静力试验、飞行试验、疲劳试验、适航验证试验等多种试验验证，设计模块及其下零组件必然面临不断的优化与更改，这导致设计模块的状态一直在变化。在这种现状下，如果直接采用波音、空客的构型管理方法，一方面，在研制阶段，设计模块不断更改，导致设计模块映射的选项和选项值不断更改，无法形成稳定的选项库，且需要花费极大的成本进行选项库的维护；另一方面，在研制阶段，每架机的构型需求是确定的，不存在客户需求的响应，因此波音、空客的构型管理方法并不适用于我国民机研制阶段。

我国引入构型管理的概念后，先后经历了以“图纸”为中心的构型管理、以“零件”为中心的构型管理，目前在一些型号如大运飞机研制中已采用了以“模块”为中心的构型管理。但无论哪种方式，都采用了设计数据与架次有效性信息绑定的方式，在设计数据上标注架次有效性，使得每次对设计数据进行更改时，必须考虑零组件或模块的架次有效性，当型号多状态、系列化发展时，设计模块在不同状态、系列上应用，导致架次有效性标识和计算异常复杂，加剧了工程更改的复杂度；另一方面，由于工程更改时，必须由设计师确定架次有效性，导致特定飞机模块组成实际上由设计师决定，设计师担任了构型管理人员的角色，这种工程研制与构型管理解密结合的方式，造成了设计人员和构型管理人员职责不明的问题。

发明内容

发明目的：本发明提出一种民用飞机配置式构型管理方法及装置，解决设计变更时，架次有效性标识和计算异常复杂的现状，以及解决设计人员与构型管理人员职责不明的问题。

本发明提供一种民用飞机配置式构型管理方法，包括：

获取已存储的构型管理基础信息；构型管理基础信息包括：飞机系列规划、机型、架次和配置单元，配置单元为产品结构特定ATA章节段的逻辑组合；

构建构型库，构型库包括设计人员基于设计模块定义的构型单元和构型单元值的集合，以及它们的逻辑关系、相关规则的数据库；

对目标配置单元定义各个状态的构型基线；一个状态的构型基线包括：从构型库中选出的满足该状态的构型单元和构型单元值的集合；目标配置单元为特定机型的配置单元；

对各个构型基线分配特定架次并开展构型审核活动；

基于审核通过的构型基线生成飞机配置表，飞机配置表表达特定机型、特定架次、目标配置单元的设计模块信息，并发往制造单位。

进一步的，飞机配置表包括：配置表编号、版本、机型的标识、架次的标识、配置单元的标识、CI和DM对应关系。

进一步的，获取已存储的构型管理基础信息之前，所述方法还包括：

通过以下步骤构建构型管理基础信息：

a.飞机系列规划，用于定义飞机的平台、系列、用途、布局等信息，作为最上层输入；

b.在系列规划的基础上进行机型定义；

c.在机型定义的基础上，进行架次定义；

d.在机型定义的基础上，进行配置单元定义，配置单元为产品结构特定ATA章节段的逻辑组合。

进一步的，构建构型库包括：

基于设计模块构建构型单元，构型单元的内容为CI项或CI项的组合；

基于构型单元定义构型单元值，其内容为构型单元的CI对应的DM或DM的组合；

定义构型单元与构型单元、构型单元值与构型单元值之间的依赖、互斥关系。

进一步的，同一个CI下只能选择一个DM，构型单元的CI个数与构型单元值的DM个数一致，构型单元与构型单元值为一对多关系。

本发明提供一种民用飞机配置式构型管理装置，包括：

获取模块，用于获取已存储的构型管理基础信息；构型管理基础信息包括：定义出的飞机系列规划、机型、架次和配置单元，配置单元为产品结构特定ATA章节段的逻辑组合；

构建模块，用于构建构型库，构型库包括设计人员设计的设计模块定义的构型单元和构型单元值的集合，以及它们的逻辑关系、相关规则的数据库；

定义模块，用于对目标配置单元定义各个状态的构型基线；一个状态的构型基线包括：从构型库中选出的满足该状态的构型单元和构型单元值的集合；目标配置单元为特定机型的配置单元；

审核模块，用于对各个构型基线分配特定架次并开展构型审核活动；

生成模块，用于基于审核通过的构型基线生成飞机配置表，飞机配置表表达特定机型、特定架次、目标配置单元的设计模块清册，并发往制造单位。

进一步的，飞机配置表包括：配置表编号、版本、机型的标识、架次的标识、配置单元的标识、CI和DM对应关系。

进一步的，所述装置还包括：

信息构建模块，用于通过以下步骤构建构型管理基础信息：

a.飞机系列规划，用于定义飞机的平台、系列、用途、布局等信息，作为最上层输入；

b.在系列规划的基础上进行机型定义；

c.在机型定义的基础上，进行架次定义；

d.在机型定义的基础上，进行配置单元定义，配置单元为产品结构特定ATA章节段的逻辑组合。

本发明的优点：飞机工程研制与构型管理解耦，简化了工程更改的复杂度，保证了构型信息的一致性，同时实现了设计成果的快速重用。

附图说明

图1为本发明总体流程图；

图2为飞机谱系规划的示意图；

图3为配置单元的定义示意图；

图4为构型库的定义示意图。

具体实现方式

针对背景技术提出的问题，本发明提出了一种配置式的构型管理方法，实施这种方法的前提是坚持两个基本原则：1)架次与设计模块数据分离，设计模块任何一层不再标注架次有效性；2)工程研制和构型管理解耦，明确设计人员和构型管理人员的职责。

在基本原则下，形成构型管理和工程研制两个业务。在工程研制业务中，设计师按照传统的方式开展工作，包括构建产品结构树，划分设计模块，形成顶层-构型层-底层的三层产品结构(顶层按照ATA章节段组织，构型层为CI-CS-DM，底层为零组件)，开展设计模块下零组件的三维设计、进行设计模块的审签发放和设计模块的工程更改，工厂收到设计模块数模，开展相应的制造活动。此时，工厂不知道设计模块的架次信息。由于设计模块上不标注架次有效性，设计师可以专心进行飞机产品设计工作，不再关注设计模块的架次信息。而构型管理相关人员则依据本发明，开展构型管理业务。

本发明提出的构型管理方法的总体思路是：研制阶段对于特定机型按照单架机进行构型管理，每个架次创建一个构型基线，构型基线记录该架机所有的设计模块信息，并基于构型基线生成飞机配置表，实现单架机构型状态面向制造的发布。由于实际飞机研制中，不同系统、专业研制进度不一致，无法一次性确定全机的设计模块信息，因此，可按照一定的划分规则如按照组成飞机的系统或按照ATA章，将全机的构型基线分为多个构型基线，每个构型基线表达一个飞机系统或某个ATA章在该架次飞机的构型信息，所有构型基线的叠加为单架机完整的构型信息。本发明中采用配置单元表达划分结果，一个配置单元可为一个或多个飞机系统或ATA章节段的逻辑组合，对于特定机型定义多个配置单元，针对每个配置单元定义特定架次的构型基线，多个构型基线组合为全机的构型基线。本发明中将设计模块数据与架次信息分离，构建构型库，用于定义和存储设计模块及其关系与规则等，当型号系列发展时，可直接使用构型库中的数据定义新型号的构型基线，实现设计模块的快速重用。

本发明的具体内容如下：

1)定义业务角色：民机研制阶段配置式构型管理方法的应用需要定义三类人员，分别为CMO人员、CCT人员、设计师。

2)构型管理基础信息的构建：由CMO人员进行构型管理基础信息的构建：

a.首先进行飞机系列规划，用于定义飞机的平台、系列、用途、布局等信息，作为最上层输入；

b.机型定义，建立机型与飞机系列的多对一关系；

c.架次定义，同一个机型可对应多个架次；

d.在机型定义的基础上，进行配置单元定义，配置单元为ATA章或ATA章的组合，一个机型对应多个配置单元。

3)构型库的构建：指设计模块的入库过程，由设计师对已发布的设计模块进行入库操作。包括构型单元与构型单元值的定义与规则定义。

a.定义构型单元：构型单元是用于定义飞机构型的元素，代表组成飞机的功能项，用一组或多组CI表示；

b.定义构型单元值：构型单元值代表构型单元实现的结果，通常用一组DM表示。针对同一个构型单元可以建立多个构型单元值，而在配置过程中需要从多个构型单元值中选择一个作为特定飞机的构型组成；

c.规则定义：定义构型单元与构型单元之间、构型单元值与构型单元值之间的关系，包括依赖与互斥关系，用于指导后续构型基线的定义。

4)设计构型定义与发布：由CCT人员定义特定配置单元对应的构型基线，并开展内容定义：

a.构型基线定义：针对特定的机型、特定配置单元建立构型基线，用于表达研制批某架机、某配置单元的构型状态。构型基线具有版本属性，为最新版有效机制；构型基线具有生命周期状态，由工作流进程控制；构型基线的内容为构型库中构型单元和构型单元值的子集，由CCT人员按需选择；

b.构型基线架次分配：构型基线定义完成后，进行构型基线与架次的分配，一个架次可以分配不同配置单元的多个构型基线，同一个构型基线可分配给不同的多个架次，一个架次不能分配同一个配置单元的多条构型基线；

c.构型基线与架次关系确定后，开展构型基线审核活动，审核通过后，构型基线状态冻结；

d.飞机配置表的生成与发布：构型基线审核通过后，将构型基线内容映射为飞机配置表，飞机配置表记录了当前配置单元在当前架次下使用的设计模块集合。飞机配置表具有版本属性，为最新版有效机制，具有生命周期状态，由工作流控制。将飞机配置表发放给制造单位，至此，制造单位才明确了特定架次的构型信息，制造单位基于飞机配置表，并结合研制阶段发放的设计模块信息，开展相应工作。

5)设计构型更改与发布；

a.设计模块DM的更改：在产品研制业务中，已发布的设计模块基于各种原因会进行频繁的更改，设计模块的更改分为换版更改与换号更改，换版更改时，不影响构型基线；换号更改时，产生的新的设计模块需要贯彻在特定架次中，因此，需要更改构型基线；

b.设计模块的入库：设计师将换号更改产生的新的设计模块进行入库，即在原构型单元下新增构型单元值，新的构型单元值中记录新的设计模块DM；

c.构型基线的更改与发布：CCT人员对需要更改的构型基线进行升版，调整构型基线的内容，选择新的设计模块对应的构型单元值，移除旧的设计模块对应的构型单元值，确保构型基线的内容为满足要求的设计模块DM的集合，进行架次确认、并开展审核活动，审核完成后生成新版飞机配置表，代替旧版飞机配置表并发往制造单位。

随着设计模块的不断更改，构型基线也相应进行修改，从而维护飞机配置表表达的为特定飞机的最新构型状态。

本发明提出的民机配置式构型管理方法，将飞机的研制分为工程研制业务和构型管理业务，两类业务适度解耦，各类人员责任清晰。如图1所示，具体步骤如下；

步骤一：构型基础信息的构建：

a.飞机系列规划：如图2所示，飞机的系列规划通过飞机系列规划树体现，飞机系列规划树是按照飞机的种类和用途划分，一般不超过三层。

b.型号定义，在飞机系列规划的基础上，定义具体的飞机型号，如MA700型号；

c.配置单元定义：定义特定型号的配置单元集合，每个配置单元可以与产品结构树的某层对应，如图3，MA700型号定义了多个配置单元，每个配置单元与产品结构树的ATA章或ATA节关联，确保配置单元关联的ATA章节段没有交集即可。

d.架次定义：对特定型号定义研制批架次，如MA700具有6架研制批飞机，架次定义如表1所示。

表1

序号	飞机架次号	飞机架次说明	所属机型
				1	10001	静力试验机	MA700
2	10002	疲劳试验机	MA700
				3	10101	飞行试验第1架机	MA700
4	10102	飞行试验第2架机	MA700
				5	10103	飞行试验第3架机	MA700
6	10104	飞行试验第4架机	MA700

步骤二：构型库构建：

飞机构型库是构型配置的基础，定义所有构型单元和构型单元值的集合，以及它们的逻辑关系、相关规则的数据库，如图4所示。

a.构型单元定义：构型单元为满足飞机特定功能的一个CI项或多个CI项的组合，在飞机研制阶段，一个CI可以定义为一个构型单元，在产业化阶段，一个构型单元为满足用户需求的飞机功能的表达，必定为多个CI的组合，如飞机的娱乐设施作为一个客户需求条目，定义为一个构型单元，这个构型定义单元由多个CI组合而成；

b.构型单元值定义：构型单元值为DM的集合，选定构型单元，计算机系统列出构型单元内CI下所有的DM，由设计师勾选。原则是CI个数与DM个数一致，一个CI下只能选择一个DM；

c.关系库：包含了构型单元与构型单元值的关联关系，构型单元与CI的映射关系，构型单元值与DM的映射关系；

d.规则库：包含了构型单元之间、构型单元值之间的依赖规则与互斥规则，用于指导构型基线的定义。

步骤三：设计构型的定义与发布：

a.创建特定机型的构型基线，并确定构型基线对应的配置单元，形成某机型某配置单元的构型基线，计算机列出构型库中构型单元和构型单元值，CCT人员选择满足需求的构型单元和构型单元值作为构型基线的内容；

b.对构型基线分配架次，如表2，从而确定某架次、某配置单元的构型信息。架次分配的原则是，一个架次可以分配多个配置单元的多条构型基线，这些构型基线的组合表达了当前架次飞机的完整构型；一个配置单元下的一个构型基线可以分配给多个架次，表示该配置单元的构型基线在多个架次通用，不允许一个配置单元下的多个构型基线分配同一个架次；

表2

c.开展构型基线的审核：由CCT人员对构型基线发起审核申请，CCO人员组织构型审查活动，审查内容包括构型基线的内容即设计模块的符合性、相关构型文件等，形成审核报告；

d.基于审核通过的构型基线，创建飞机配置表，表达特定架次、特定配置单元的设计模块信息。将飞机配置表发放到制造单位，用于开展相关生产活动,飞机配置表如表3所示。

表3

步骤四：设计构型的更改与发布

a.设计模块的更改与入库：设计数据放到制造单位后，经常因为工艺要求、协调更改、用户要求、贯彻标准、问题归零等原因造成设计数据的工程更改，当设计模块换版更改时，不用修改构型基线，当设计模块换号更改时，新的设计模块需要配置在具体的架次中，因此需要修改构型基线。设计师需要对新的设计模块进行入库操作，修改构型单元和构型单元值；

b.构型基线的修改：CCT人员对构型基线进行升版，修改构型基线的内容，按需选择构型库中的构型单元和构型单元值，并分配架次进行审核，生成新版飞机配置表，实现飞机构型信息向制造的发布。

本发明一种民用飞机配置式构型管理方法可在型号系列化发展时，实现设计模块的快速重用，同时，支持产业化发展阶段飞机构型管理需求，在产业化阶段，构型库内容稳定，可以实现多架次共用一条构型基线，实现多架机构型信息的表达。

Claims (8)

1.一种民用飞机配置式构型管理方法，其特征在于，应用于飞机研制阶段，该方法包括：

获取已存储的构型管理基础信息；构型管理基础信息包括：飞机系列规划、机型、架次和配置单元，配置单元为产品结构特定ATA章节段的逻辑组合；

构建构型库，构型库包括设计人员基于设计模块定义的构型单元和构型单元值的集合，以及它们的逻辑关系、相关规则的数据库；

对目标配置单元定义各个状态的构型基线；一个状态的构型基线包括：从构型库中选出的满足该状态的构型单元和构型单元值的集合；目标配置单元为特定机型的配置单元；

对各个构型基线分配特定架次并开展构型审核活动；

基于审核通过的构型基线生成飞机配置表，飞机配置表表达特定机型、特定架次、目标配置单元的设计模块信息，并发往制造单位；

其中，按照组成飞机的系统或按照ATA章，将全机的构型基线分为多个构型基线，每个构型基线表达一个飞机系统或某个ATA章在该架次飞机的构型信息，所有构型基线的叠加为单架机完整的构型信息；采用配置单元表达划分结果，一个配置单元可为一个或多个飞机系统或ATA章节段的逻辑组合，对于特定机型定义多个配置单元，针对每个配置单元定义特定架次的构型基线，多个构型基线组合为全机的构型基线；将设计模块数据与架次信息分离，构建构型库，用于定义和存储设计模块及其关系与规则，当型号系列发展时，可直接使用构型库中的数据定义新型号的构型基线，实现设计模块的快速重用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，飞机配置表包括：配置表编号、版本、机型的标识、架次的标识、配置单元的标识、CI和DM对应关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取已存储的构型管理基础信息之前，所述方法还包括：

通过以下步骤构建构型管理基础信息：

a.飞机系列规划，用于定义飞机的平台、系列、用途、布局等信息，作为最上层输入；

b.在系列规划的基础上进行机型定义；

c.在机型定义的基础上，进行架次定义；

d.在机型定义的基础上，进行配置单元定义，配置单元为产品结构特定ATA章节段的逻辑组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建构型库包括：

基于设计模块构建构型单元，构型单元的内容为CI项或CI项的组合；

基于构型单元定义构型单元值，其内容为构型单元的CI对应的DM或DM的组合；定义构型单元与构型单元、构型单元值与构型单元值之间的依赖、互斥关系。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，同一个CI下只能选择一个DM，构型单元的CI个数与构型单元值的DM个数一致，构型单元与构型单元值为一对多关系。

6.一种民用飞机配置式构型管理装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取已存储的构型管理基础信息；构型管理基础信息包括：飞机系列规划、机型、架次和配置单元，配置单元为产品结构特定ATA章节段的逻辑组合；

构建模块，用于构建构型库，构型库包括设计人员基于设计模块定义的构型单元和构型单元值的集合，以及它们的逻辑关系、相关规则的数据库；

定义模块，用于对目标配置单元定义各个状态的构型基线；一个状态的构型基线包括：从构型库中选出的满足该状态的构型单元和构型单元值的集合；目标配置单元为特定机型的配置单元；

审核模块，用于对各个构型基线分配特定架次并开展构型审核活动；

生成模块，用于基于审核通过的构型基线生成飞机配置表，飞机配置表表达特定机型、特定架次、目标配置单元的设计模块信息，并发往制造单位；

其中，按照组成飞机的系统或按照ATA章，将全机的构型基线分为多个构型基线，每个构型基线表达一个飞机系统或某个ATA章在该架次飞机的构型信息，所有构型基线的叠加为单架机完整的构型信息；采用配置单元表达划分结果，一个配置单元可为一个或多个飞机系统或ATA章节段的逻辑组合，对于特定机型定义多个配置单元，针对每个配置单元定义特定架次的构型基线，多个构型基线组合为全机的构型基线；将设计模块数据与架次信息分离，构建构型库，用于定义和存储设计模块及其关系与规则，当型号系列发展时，可直接使用构型库中的数据定义新型号的构型基线，实现设计模块的快速重用。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，飞机配置表包括：配置表编号、版本、机型的标识、架次的标识、配置单元的标识、CI和DM对应关系。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

信息构建模块，用于通过以下步骤构建构型管理基础信息：

a.飞机系列规划，用于定义飞机的平台、系列、用途、布局等信息，作为最上层输入；

b.在系列规划的基础上进行机型定义；

c.在机型定义的基础上，进行架次定义；

d.在机型定义的基础上，进行配置单元定义，配置单元为产品结构特定ATA章节段的逻辑组合。