摘 要: 在數字化轉型的大趨勢下，如何優化升級液體動力研制體系，支撐液體動力技術和能 力的綜合提升，成為當下亟需解決的問題。在分析了國內外航空航天企業數字化轉型的現狀與趨 勢、數字化技術與液體動力融合過程的基礎上，通過研制流程再造，提出了液體動力數字化研制體 系的總體框架。結合工程實踐，開展了協同研制、集成設計、知識管理、數字化制造等方面的探索， 并對數字化轉型工作進行了深入思考，重點分析了數字化轉型的路徑選擇、對信息化建設的挑戰， 為加速液體動力研制體系的數字化轉型提供了方向，對其他制造業的數字化轉型也有借鑒意義。
關鍵詞: 液體動力; 研制體系; 數字化轉型; 流程再造; 數字樣機
0 引言
液體動力是運載火箭和導彈武器的核心裝置，系統組成復雜，工作環境惡劣，涉及的行業和學科多，其研制過程是一項復雜的系統工程[1]。從最初的方案設計到成熟應用需要研制系統內外大量的工作協同，經歷復雜的工程實踐和反復的技術迭代，才能成功。
在這個過程中，原有研制體系發揮了重要作用，保證了以載人航天、月球探測等為代 表的國家重大工程的順利實施[2]。在國家深化制 造業與互聯網融合發展、實施中國制造 2025 戰略的 大背景下，如何利用先進的數字技術重構液體動力 研制體系，支撐液體動力技術和能力的綜合提升， 進一步夯實航天數字化發展的基石，成為當下亟需 解決的問題。
1 國內外航空航天企業數字化轉型現狀與趨勢
近年來，隨著云計算、大數據、物聯網、人工智 能等新興信息通信技術[3-7]與先進制造業的不斷深 度融合，制造業正在邁向體系重構的新階段，加速 向數字化、網絡化、智能化方向延伸拓展，萬物互 聯、數據驅動、軟件定義、組織重構成為當前制造業 數字化轉型的主要趨勢[8]，作為制造業重頭戲的航 空航天企業明顯加快了數字化轉型的步伐。
1. 1 國外航空航天企業數字化轉型現狀與趨勢
在數字時代，為繼續保持國防系統的能力優 勢，美國接連發布《國防部數字工程戰略》和《國防 部數字現代化戰略》，指導整個國防系統數字工程 轉型的規劃、開發和實施，推動從以文檔為中心的 線性采辦流程向以模型為中心的數字工程生態系 統的轉變，建立無縫、敏捷、彈性、透明和安全的數 字基礎設施和服務，提高國防部的信息優勢，簡化 與任務伙伴的信息共享，加快推動國防系統完成數 字化轉型。 洛克希德·馬丁公司提出了“數字織錦”計劃， 將復雜的裝備系統設計、制造、運營和保障等全面 地交織起來，構建覆蓋全生命周期、全業務領域、數 據高度集成、各學科建模和仿真緊密耦合的新一代 數字化設計制造體系，加速推進公司數字化轉型。
泰雷茲公司深化數字化技術應用，基本實現產品全生命周期中產品數字化價值流的連續、無縫的傳遞 與貫通，在法國、加拿大、新加坡等地投資建設了多 家數字工廠，加速自身及所有客戶的數字化轉型。 為深化數字化轉型，歐空局開發了協同工程環境 ( CEE) ，并在虛擬航天器環境工程( VSEE) 、數據映 射編輯器和空間系統數據庫等項目上應用，有效地 解決了需求管理、項目管理等問題，實現了設計流 程、文檔、方法、工具、架構和成果的重用，顯著提升 了型號研制效率，降低了項目風險。
美國航空航天 局( NASA) 開發了全新的工程開發環境( AEE) ，通 過網絡門戶和設計過程管理、設計與工程分析工具 集成以及產品模型數據集成管理，支撐 NASA 在 RLV 的研制過程中可以方便、靈活地實現多構型、 多方案、多技術的比較和融合，確保了優化方案的 可靠性。
1. 2 國內航空航天企業數字化轉型現狀與趨勢
航空工業在基于模型的定義方面起步較早，當 時主要解決設計和制造的協同，最典型的應用是主 機廠所在飛機設計階段就采用全數字量表達飛機 的幾何特征，同時將數字樣機傳遞到制造單位，在 數字樣機之上開展工藝設計、工藝仿真以及部分環 節自動加工指令的生成。如大型客機 C919 全面采 用 MBD 技術進行產品定義，設計返工減少 40% ，設 計周期縮短 60% ，制造周期縮短 30% 。
目前，正在 構建以模型驅動、連續傳遞為特征的先進工程環 境，面向復雜系統的生命周期流程，有效解決工具 和知識碎片化的問題，加速推進航空工業研制體系 數字化轉型。 航天科工集團以“信息互通、資源共享、能力協 同、開放合作、互利共贏”為核心理念打造我國第一 個工業互聯網平臺———航天云網，并以此為基礎推 進數字化轉型。開展數字化協同設計，實現了基于 虛擬樣機的總體與分系統并行協同設計和試驗驗 證，總體成本降低 20% 以上，飛行試驗減少 10% ，產 品返修率呈現逐年下降的趨勢。開展智能制造，逐 步實現設備、管理流程、企業互聯的數字化、網絡化 和智能化，航天某液壓系統生產效率提升 30% ，一 次加工合格率提升 30% 。
2 液體動力數字化研制體系的構建
目前，液體動力與數字化技術的融合還處于一 邊摸索一邊試點應用的階段，其數字化應用水平與 國內外先進的數字化制造業還有一定差距。為加 快液體動力研制體系的數字化轉型，需要運用先進 的信息技術和理念對現有研制流程進行數字化再造，在保持當前布局和管理架構不變的前提下，構 建新型數字化研制體系，建成基于模型驅動的一體化研制模式。
實現液體動力協同模式向流程化實時 在線轉變、研發模式向數字化并行協同轉變、生產 模式向透明化精益可控轉變、驗證模式向虛擬化結 果預示轉變、組織模式向集成化高效運作轉變、管 理模式向精細化集中管控轉變，用“數字表征、過程 量化、軟件定義、智能主導”的手段不斷化解液體動 力研制過程中的不確定性，支撐液體動力研制效 率、產品質量、核心能力的不斷提升。
2. 1 數字化技術與液體動力融合過程分析
液體動力研制體系數字化轉型的核心是數字 化技術與液體動力研制過程的深度融合。結合液 體動力研制實際，參照國內外先進行業數字化應用的最佳實踐，數字化技術與液體動力研制的融合過 程可分為單點工具應用、數字化摸索、數字化試點 推廣、一體化應用等 4 個階段，經過加入、改造、優 化、創新流程的 4 次融合，從傳統單純的產品研發數 據創建、管理及三維建模，發展到全周期產品數據 管理支持下的數字化定義、虛擬化驗證、智能化制 造，從液體動力數字化向數字化液體動力不斷轉 變，最終實現數字化與液體動力的一體化融合。
3 液體動力研制體系數字化轉型的探索
針對液體動力研制的瓶頸與短板，圍繞業務流 程并行化、管理模式精細化、產品設計關聯化、科研 生產虛擬化開展數字化轉型的探索。
4 液體動力研制體系數字化轉型的思考
4. 1 數字化轉型路徑選擇
研制體系的數字化轉型包含建立數字化認知 與思維、制定數字化轉型方案、實施數字化轉型、開 展數字化評估與反思四個階段: 1) 建立全員數字化認知與思維是數字化轉型 的起點，也是統一思想、取得共識的過程。 2) 數字化轉型方案明確轉型目標與計劃，應由 業務部門與 IT 部門一起，圍繞企業愿景與發展戰略 制定，對業務而言是數字化技術的業務應用，對 IT 而言是業務問題的技術解決方案。
3) 成立領導小組和實施團隊，采取試點與速贏 項目相結合的方式開展數字化轉型實施，先快速見 效，樹立信心，再推廣實施。 4) 對每一個階段的數字化轉型實施進行及時 總結和評估，推廣轉型成果，反思存在的不足，在下 一階段改進。如此循環迭代，直到轉型成功。 研制體系的數字化轉型是新興 IT 技術驅動的 轉型，需要在開展數字化技術研究、掌握其本質的 基礎上，圍繞“項目、流程、模型、數據、知識、數字樣 機”六要素，統籌推進項目驅動的管理、流程驅動的 協同、模型驅動的研發、知識驅動的設計、數據驅動 的生產、樣機驅動的驗證，按照“強化規劃引領、加 強方案論證，推動項目分步實施”的思路，開展液體 動力數字化研制體系建設，逐步實現轉型升級。
航空論文投稿刊物：《航空檔案》(月刊)創刊于1977年，由中國航空工業集團公司主管，航空工業檔案館主辦，對國內外公開發行，是國內唯一一本專門介紹航空領域歷史變遷的大型綜合性航空歷史刊物。主要欄目有：人物專訪國翼經典航空記憶鐵翼凌空舊影鉤沉航空史跡檔案解密等。
5 結束語
數字化浪潮滾滾而來，未來只有兩種企業，要 么是數字化原生企業，要么是數字化轉型企業。液 體動力研制體系的數字化轉型是 IT 技術驅動研制 體系不斷變革、研制體系融合 IT 技術不斷創新的漫 長重塑過程，貫穿研制管理、產品設計、智能制造以 及服務交付的全過程，包括發展戰略制定、研制模 式創新、IT 架構升級、流程化組織重構、數字化人才 培養、數字化企業文化重塑等內容，是一項艱巨復 雜的系統工程，沒有現成的模式和固定的路徑，需 要結合液體動力的研制特點和管理實際開展，需要 不斷地迭代方案、優化流程與投入資源，需要企業 高層的全力推動、全員的充分參與、IT 的賦能到位， 才能取得最終的成功，為支撐液體動力核心能力提 升與航天強國建設、實現“高質量、高效率、高效益” 發展目標提供有力保障。
參考文獻:
[1]張貴田. 高壓補燃液氧煤油發動機[M]. 北京: 國防工業出版社，2005.
[2]李斌，欒希亭，張小平. 載人登月主動力: 大推力液氧 煤油發動機研究[J]. 載人航天，2011，17( 1) : 28-33.
[3]龔奕利，賀蓮，胡創. 云計算: 概念、技術與架構[M]. 北 京: 機械工業出版社，2014.
[4]朱潔，羅華霖. 大數據架構詳解: 從數據獲取到深度學 習[M]. 北京: 電子工業出版社，2016.
[5] 包 政. 互 聯 網 的 本 質[M]. 北 京: 機 械 工 業 出 版 社，2018
作者：陳彥林，許藝峰
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