C919大型客機成功首飛，讓全民關(guān)注，舉國振奮。想知道C919總體結(jié)構(gòu)是如何借助知識自動化平臺設(shè)計出來的嗎?想知道C919未來的國產(chǎn)發(fā)動機設(shè)計仿真需怎樣的高性能計算平臺嗎?想知道C919哪些部件是用3D打印生產(chǎn)的嗎?想知道C919是怎樣借助通信導航系統(tǒng)做到“耳聰目明”的嗎?想知道C919的眾多應用支撐系統(tǒng)是如何實現(xiàn)協(xié)同管理的嗎?來，讓我們跟著《中國信息化周報》的獨家采訪，去探尋C919大型客機背后的中國IT力量，看中國IT如何與C919一起，沖向藍天、展翅翱翔!
C919大型客機是我國按照國際民航規(guī)章自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型噴氣式民用飛機，總長38.90米，高11.95米，翼展35.80米，巡航速度0.785馬赫，最大飛行高度12131米，標準航程4075公里。它的成功首飛意義重大。
本次選題，通過采訪梳理C919大型客機背后的中國IT力量，希望激揚領(lǐng)域氛圍，展示產(chǎn)業(yè)魅力，讓中國IT和C919大型客機一起沖向藍天，展翅翱翔。
5月5日下午，C919大型客機首架試飛機在上海浦東國際機場成功首飛，整個飛行過程順利平穩(wěn)，飛機各系統(tǒng)功能正常，運行良好。
C919大型客機是我國按照國際民航規(guī)章自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型噴氣式民用飛機。
它的成功首飛，標志著我國首次按照國際民航規(guī)章自行研制的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的C919大型噴氣式民用干線飛機項目研制取得重大突破，是我國民用航空工業(yè)發(fā)展的重要里程碑。
它的成功首飛，讓中國自己研制的大型客機翱翔藍天，承載著國家意志、民族理想和人民期盼，體現(xiàn)了中國特色社會主義道路自信、理論自信、制度自信、文化自信。
它的成功首飛，是我國持續(xù)發(fā)展取得的重大成就，對實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、建設(shè)創(chuàng)新型國家、推進制造強國建設(shè)，具有十分重大的意義。
大型飛機重大專項是黨中央、國務院建設(shè)創(chuàng)新型國家，提高我國自主創(chuàng)新能力和增強國家核心競爭力的重大戰(zhàn)略決策，是《國家中長期科學與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》確定的16個重大專項之一。讓中國的大飛機飛上藍天，是國家的意志，是人民的意志。
中國商用飛機有限責任公司(以下簡稱“中國商飛”)成立于2008年，總部設(shè)于上海，是實施國家大型飛機重大專項中大型客機項目的主體，也是此次C919項目的牽頭單位。中國商飛員工有8300多名，擁有“一個總部，六大中心”的整體布局。其中，設(shè)計研發(fā)中心承擔了我國首次自主研制的C919中型客機、ARJ21新支線飛機的工程設(shè)計任務和技術(shù)抓總?cè)蝿铡?/p>
據(jù)了解，該項目于2008年11月正式啟動，2015年11月2日，C919首架總裝完畢，2017年5月5日正式首飛。
其實，早在近半個世紀之前，中國就在為制造一款大型客機而努力，1980年9月，舉全國之力建造的大飛機運-10首飛成功。但由于多種原因，這架飛機回到上海后沒有繼續(xù)飛起來。同時期，中美合作的MD82客機項目正式實施，希望實現(xiàn)市場換技術(shù)。但后來隨著美國波音公司對麥道的兼并，合作項目全部暫停，我國打造自主大飛機的夢想也就陷入了停滯。直到2008年，中國航空工業(yè)領(lǐng)域矚目已久的C919大型客機項目，經(jīng)過反復論證，再次落地上海，國人追夢大飛機的旅程再次啟航。
C919項目中的機體結(jié)構(gòu)設(shè)計工作除中國商飛外，還有多個核心企業(yè)參與其中。
成飛(成都)、洪都航空(江西)、沈飛(沈陽)、航天海鷹(鎮(zhèn)江)、西飛(西安)、哈飛(哈爾濱)共同完成了機體結(jié)構(gòu)(自主制造);發(fā)動機部分是由CFM國際完成;航電部分由昂際航電(中美合資)完成。另外國外的供應商還有GE、霍尼韋爾、柯林斯。
對C919項目而言，難點有兩個方面：一是民用飛機制造必須通過繁雜嚴苛的適航標準認證(CAAAC、FAA、EASA)。這些規(guī)章從總體性能到幾乎所有的具體部件設(shè)計形式，都設(shè)立了各式標準。二是民用飛機制造必須實現(xiàn)由“產(chǎn)品制造”向“產(chǎn)品制造和運行服務”的功能轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品的“設(shè)計、制造、運行支援”是民機制造商三大基本功能。
C919成功首飛意義非凡。一是有效助力航空產(chǎn)業(yè)集群成長。隨著C919的生產(chǎn)和交付，相關(guān)的航空制造業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)將得到快速發(fā)展，華東、西北、西南、東北、中部五大航空產(chǎn)業(yè)集群將因此發(fā)展壯大，共同開啟萬億規(guī)模市場。二是能讓中國商飛在近萬億的單通道窄體機市場中分一杯羹，并有可能成為下個世紀的巨頭之一。
中國市場是波音和空客的巨大市場。空客公司估計，中國的航空公司需要在今后20年里增加6000架新飛機。而波音則估計，這數(shù)字將達到6800架。如今，雖然離挑戰(zhàn)空客和波音尚為遙遠，但從上個世紀70年代至今，中國的飛機制造業(yè)已邁出了一大步。馬來西亞航空咨詢公司Endau Analytics的分析師尤索夫(Shukor Yusof)認為，C919對中國具有里程碑的意義。
航空雜志Flightgobal亞洲區(qū)執(zhí)行主編沃爾德隆認為，到了下個世紀，中國將成為世界航空制造業(yè)的一大玩家：“今后將出現(xiàn)三大巨頭：波音、空客和商飛。”中國也期待通過發(fā)展民航客機帶動巨大的產(chǎn)業(yè)鏈。業(yè)內(nèi)人士認為，國產(chǎn)大飛機將帶動對高端鈦等新材料的需求，帶動電子信息、自動控制等領(lǐng)域的突破、高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，同時拉動零部件制造業(yè)。而作為大型客機總裝基地的上海將形成完整的航空產(chǎn)業(yè)鏈。
就在這舉國振奮之際，我們也不難想到，這樣大的系統(tǒng)工程背后得有多少個無休的白天和黑夜，得有多少淚水和汗水，得有多少人的奮斗和努力，得有多少產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的分工和協(xié)作。
中國商飛作為研制主體，積極創(chuàng)新體制機制，全力打造核心研發(fā)能力，努力構(gòu)建國產(chǎn)民用飛機產(chǎn)業(yè)體系，凝聚發(fā)揚大飛機創(chuàng)業(yè)精神，走出了一條中國特色民機發(fā)展道路。而在中國商飛背后，更有多個產(chǎn)業(yè)、多個領(lǐng)域的伙伴企業(yè)同心協(xié)力，發(fā)揮自己之所長，為C919大型客機研制和首飛貢獻自己的力量。IT就是其中不可或缺的力量之一。
在備感自豪的同時，《中國信息化周報》記者通過多方采訪來總結(jié)梳理C919大型客機背后的中國IT力量，激揚領(lǐng)域氛圍，展示產(chǎn)業(yè)魅力，讓我們的IT企業(yè)和C919大型客機一起沖向藍天，展翅翱翔。
知識自動化平臺 索為讓C919總體結(jié)構(gòu)設(shè)計過程可追溯5月11日，一直在做飛機設(shè)計，深度參與了C919大型客機研制的北京索為系統(tǒng)技術(shù)股份有限公司(索為)董事長李義章接受了《中國信息化周報》記者的獨家采訪。對于“C919就只有機體是國產(chǎn)的，所有系統(tǒng)都是國外的”說法，李義章給予了反駁。“我們并不是只能造殼子，而航電、飛控等系統(tǒng)都得用國外供應商的產(chǎn)品。其實，從技術(shù)角度講，C919上的所有系統(tǒng)我們國家都可以自己研制。那為什么要采用國外供應商的系統(tǒng)呢，這主要是從商業(yè)角度考慮。因為C919要想將來取得商業(yè)上的成功，要賣到國際市場就必須取得美國和歐洲適航機構(gòu)的適航證。要取得適航證，現(xiàn)階段就必須妥協(xié)，遵從國外的標準和要求，部分選用具有國外適航資格供應商的產(chǎn)品。”
在李義章看來，國內(nèi)、外供應商的差別實際就在適航標準的符合性上。而為什么國外廠商能獲得適航產(chǎn)品和能力資格證，而國內(nèi)廠商不能，他說：“國內(nèi)供應商的問題是產(chǎn)品研制重結(jié)果而不重過程。我們很多型號的產(chǎn)品研制提供的就是最終的一個產(chǎn)品，如果要問這個產(chǎn)品是怎樣研制出來的?過程是不是科學?一步一步是怎么做的?我們是說不出來的。”李義章介紹，比如像飛機這種復雜的產(chǎn)品，研制周期非常長，需要五年、十年才能研制出來。比如說兩年前設(shè)計師定的一個參數(shù)，為什么定這樣一個參數(shù)，前因后果經(jīng)常是沒有記錄的，最后的情況就是只有結(jié)果，而沒有過程。這是我們國家制造企業(yè)與國外企業(yè)最大的差距所在。
以C919為例，這種差距最終就體現(xiàn)在適航標準的符合性上。而索為所做的事情就是在為改觀這一局面而努力。李義章說，索為并不是一家軟件公司，而是一家工程技術(shù)公司。“我們給商飛的是服務于其總體設(shè)計的軟件工具。但實際上我們所做的不只是工具，有了這樣的工具之后，你的每一個模型、每一個參數(shù)都有來龍去脈。如果你的研制過程通過索為的平臺實現(xiàn)，第一是能保障你的研制過程是規(guī)范的，不管是老設(shè)計師還是新手，用的都是這套程序，可以降低人為的因素對設(shè)計過程的影響;第二是讓研制過程是可追溯的，每一個參數(shù)、每一個模型都是有來龍去脈的。”
總體方案綜合設(shè)計的布局設(shè)計模塊
對于C919，索為主要做了三方面的工作：一是大型客機總體方案綜合設(shè)計系統(tǒng)，二是基于知識庫的結(jié)構(gòu)數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)，三是提供復材結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化軟件。
索為CIO王嵩先向記者介紹了基于SYSWARE平臺所做的民用飛機通用的總體方案綜合設(shè)計系統(tǒng)。王嵩介紹，總體方案設(shè)計是個流程化程度很高的工作，里面涉及到各種專業(yè)，比如總體布局、氣動、布置、重量、性能、操穩(wěn)、載荷、氣彈等專業(yè)，采用SYSWARE平臺可以把各種專業(yè)之間的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)方式記錄下來，用不同組件把典型構(gòu)型的設(shè)計、仿真、建模的操作過程做成模板，這樣做的好處是提高了設(shè)計過程迭代速度，原來一套方案迭代的周期可能得2～3個月，而現(xiàn)在只需要2～3周。“我們把這種方法推行到C919的設(shè)計過程中去，通過工具層的互聯(lián)互通提高設(shè)計效率，這也是知識自動化的一個實踐。”
總體方案綜合設(shè)計系統(tǒng)實施前后效果對比
之后，索為又幫助商飛做結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)。所謂結(jié)構(gòu)就是機體的基礎(chǔ)框架。該系統(tǒng)最大的特點是把結(jié)構(gòu)建模和仿真過程自動化。“原來一套結(jié)構(gòu)設(shè)計的迭代需要2～3個月，現(xiàn)在只需要1周，原因就是建模過程自動化，這個項目我們做了一兩年，我們針對機翼的結(jié)構(gòu)典型形式全都模塊化、軟件化了。另外還解決了一個關(guān)鍵性的結(jié)構(gòu)問題，就是從設(shè)計模型到仿真模型的自動化建模。原來手工建模至少需要1周才能建一個模型，而現(xiàn)在只需要30分鐘。”
第三方面，因為C919復合材料的使用比例較ARJ21大大提高，一些部段如尾翼已經(jīng)采用了全復材結(jié)構(gòu)。針對這對個情況，索為和商飛合作，共同為C919專門定制了復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，實現(xiàn)他們自己設(shè)計體系在軟件中的落地。
北京索為系統(tǒng)技術(shù)股份有限公司(索為)董事長 李義章
“C919項目，我們在商飛做的實際上就是實現(xiàn)民用飛機設(shè)計的知識自動化的落地。”王嵩總結(jié)說。在王嵩看來，他們做的是設(shè)計體系的打造，他深深感覺到，這個工作一點也不比設(shè)計一架飛機簡單，因為這是在把飛機設(shè)計出來的同時，把飛機設(shè)計過程的方法論提煉出來，之后還得使其變成能夠用代碼去執(zhí)行和復用的軟件，這個工作的挑戰(zhàn)還是非常大的。
“我們現(xiàn)在做的民用飛機通用的總體方案綜合設(shè)計系統(tǒng)，不僅適用于C919、A320這樣的大飛機，也一樣適用于商飛將來要做的寬體飛機C929等。” 索為事業(yè)部經(jīng)理葉新苗補充介紹說。
對于C919的成功首飛，李義章感慨地說：“這對國家意義重大，通過這樣的重大項目整體上提升我們的技術(shù)水平。但對商飛而言路還很長，適航、取證是商飛更大的挑戰(zhàn)。索為是一家有著理想的企業(yè)，希望未來能為C919貢獻更多的力量。”
李義章介紹，以波音為例，波音787的整個研制過程用了8000多個軟件，其中只有1000多個是商業(yè)軟件，像CAD、CAE等，還有7000多個是波音自己的、非商業(yè)化的軟件。波音幾十年積累下來的，包括飛機怎么設(shè)計、優(yōu)化以及工藝的知識經(jīng)驗都在這7000多個軟件里。這才是波音的核心，它把工業(yè)技術(shù)軟件化在這7000多個軟件里。
在李義章看來，商飛和波音的核心差距就差在這7000多個軟件上，商飛要做出這7000多個軟件是否需要三四十年時間。答案顯然是否定的，因為商飛是后來者，所以可以選擇先進的架構(gòu)、統(tǒng)一的平臺，降低那些軟件的開發(fā)難度，同時開發(fā)出來之后又都是可以聯(lián)通兼容的。另外，還有模式的問題，李義章介紹，波音這7000種軟件都是傳統(tǒng)模式開發(fā)的，有的自己開發(fā)有的提需求讓別人開發(fā)，但都是傳統(tǒng)模式，投入大、周期長;現(xiàn)在對于商飛來說有個最好的模式就是——眾創(chuàng)模式。這些軟件核心就是工程知識、工程技術(shù)，如果能把設(shè)計人員發(fā)動起來，把腦袋里面的知識變成軟件變成APP，那么就可以在較短時間內(nèi)達到波音的水平。
但這里面有很多問題。首先，比如，一個老的設(shè)計員他的知識是他多年的積累，現(xiàn)在讓他拿出來可能飯碗就要丟了，可能他不愿意拿出來。所以首先要解決一個知識產(chǎn)權(quán)保護的問題，只有知識產(chǎn)權(quán)得到了保護，設(shè)計員的知識產(chǎn)權(quán)得到保障，甚至是產(chǎn)生收益，才能激發(fā)設(shè)計人員把自己腦袋里的知識變成軟件和APP。而APP這種方式恰巧能解決這個問題，把你的知識封裝成APP，別人可以用它但拿不走里面的算法和核心技術(shù)，如果還能通過虛擬交易產(chǎn)生回報就更能激勵設(shè)計人員了。
“如果搭一個互聯(lián)網(wǎng)平臺，在這個平臺之上，商飛內(nèi)部的設(shè)計師可以發(fā)布各種APP，建立虛擬交易機制，與設(shè)計人員的職稱、績效等都關(guān)聯(lián)起來，很快就能調(diào)動他們的積極性。另外，再把這個平臺延伸至全社會、整個飛機設(shè)計行業(yè)，相關(guān)專家都可以把他們的東西以APP的形式共享出來，為商飛所用，這樣就更好了。”
高性能計算平臺 曙光支撐C919發(fā)動機設(shè)計仿真計算
現(xiàn)階段C919使用美國GE發(fā)動機，預計到2020年后換裝由中航商用航空發(fā)動機有限責任公司(簡稱“中航工業(yè)商發(fā)”)研制的國產(chǎn)長江CJ-1000A發(fā)動機。其強有力的研發(fā)設(shè)計能力及先進的CAE仿真設(shè)計平臺，推動了研制進程。CAE仿真設(shè)計平臺的運用涉及到復雜的數(shù)據(jù)處理和計算，需要定制級高性能計算機的支持。
曙光HPC方案與交付部經(jīng)理杜夏威在接受《中國信息化周報》記者采訪時介紹，曙光致力于為以中航工業(yè)商發(fā)為代表的C919相關(guān)研制單位提供高性能解決方案，支持研制工作中所需要的設(shè)計、仿真任務的運行。
曙光HPC方案與交付部經(jīng)理 杜夏威
他介紹，曙光在2013年協(xié)助中航工業(yè)商發(fā)組建了一套高性能計算系統(tǒng)，滿足發(fā)動機研制過程中涉及的CAD/CAE軟件許可資源的共享和管理、虛擬樣機設(shè)計與仿真、結(jié)構(gòu)分析、氣動力計算等需求，并最終建立一個高安全、高可擴展、易管理的軟件管理及高性能計算機群系統(tǒng)。
曙光根據(jù)中航工業(yè)商發(fā)差異化的應用需求，在該套系統(tǒng)建設(shè)中采用“胖瘦結(jié)合的方式”，配置了曙光TC4600刀片系統(tǒng)，以滿足用戶分布式并行且擴展性好的CFD應用需求。同時，系統(tǒng)配置多臺胖節(jié)點，以滿足隱式結(jié)構(gòu)求解等擴展性一般的單機并行應用需求。此外，通過結(jié)合適量GPU結(jié)算節(jié)點，對部分應用實現(xiàn)GPU加速。在中航工業(yè)商發(fā)的仿真高性能計算平臺中，曙光較早地建立了遠程CAD環(huán)境，將顯示資源整合進后端資源池，統(tǒng)一了CAD與CAE數(shù)據(jù)，消除用戶端顯卡資源消耗，較早地實現(xiàn)了統(tǒng)一綜合仿真計算平臺，有效推動了中航工業(yè)商發(fā)發(fā)動機的設(shè)計、仿真，優(yōu)化工作流的運轉(zhuǎn)效率。最終，依托一貫堅持的“應用適配”理念，曙光協(xié)助中航工業(yè)商發(fā)建設(shè)起了一套完整的設(shè)計-仿真一體化高性能計算平臺，助力中國國產(chǎn)商用發(fā)動機的研制。
在杜夏威看來， C919大型客機成功首飛是中國航空領(lǐng)域的“爭氣機”，打破國外對大飛機技術(shù)的壟斷，奠定了中國在大型飛機設(shè)計制造中的地位。他坦言，目前的核心部件——發(fā)動機依然采用國外產(chǎn)品，希望有曙光高性能計算平臺支撐的、由中航工業(yè)商發(fā)研制的中國自主產(chǎn)權(quán)的發(fā)動機早日在C919上實現(xiàn)換裝。
對于曙光接下來如何繼續(xù)貢獻C919，未來的工作安排和攻堅難點，杜夏威介紹說，目前在航空領(lǐng)域，越來越多的設(shè)計、測試、實驗工作由計算機數(shù)值模擬與仿真來完成，其中高性能計算系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用。
曙光作為國內(nèi)領(lǐng)先的高性能計算系統(tǒng)供應商，希望未來能夠在高性能計算系統(tǒng)與整體解決方案的研制方面，與航空領(lǐng)域在業(yè)務層面深度融合，不僅僅實現(xiàn)對仿真計算的高效支撐，而是能夠協(xié)助用戶，打通設(shè)計、仿真、數(shù)據(jù)管理等多個層面，實現(xiàn)符合航空領(lǐng)域業(yè)務特性、符合中國航空設(shè)計人員使用習慣的設(shè)計仿真一體化高性能計算平臺。
基礎(chǔ)軟件平臺 普元助力C919應用支撐與協(xié)同管理
對于C919的成功首飛，普元信息CTO焦烈焱感慨地說到：“近年來中國制造特別是中國高科技制造飛速發(fā)展，在這期間企業(yè)信息化能力的全面提升起到了至關(guān)重要的支撐作用。普元非常榮幸能與合作伙伴共同為中國商飛提供核心系統(tǒng)的應用支撐，多年來普元在這方面積累了豐富經(jīng)驗，產(chǎn)品已被包括航天科工集團、航天科技集團、兵器工業(yè)集團、中航工業(yè)集團、中國電子科技集團、中國核工業(yè)集團等國家高科技核心單位采用，未來普元將繼續(xù)用領(lǐng)先的軟件基礎(chǔ)平臺及解決方案，滿足中國高科技制造業(yè)信息化建設(shè)對關(guān)鍵技術(shù)的需求，幫助他們在云計算和移動互聯(lián)時代向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。”
普元信息CTO 焦烈焱
對C919大型客機的具體貢獻，焦烈焱在接受《中國信息化周報》記者采訪時表示，普元主要與兩家專業(yè)從事軍工和大型企業(yè)信息化的合作伙伴——銳天科技與廣安科技共同合作，為中國商飛提供基于SOA架構(gòu)的基礎(chǔ)軟件平臺，為商飛的若干核心應用系統(tǒng)提供了強大的引擎和支撐能力。
焦烈焱介紹，大型客機的航電設(shè)備非常復雜，銳天科技基于普元EOS Platform應用開發(fā)平臺構(gòu)建了商飛“航電試驗流程管理系統(tǒng)”，實現(xiàn)了項目信息、研發(fā)數(shù)據(jù)和試驗數(shù)據(jù)的共享，以及試驗過程的全流程管理和監(jiān)控，在很大程度上保障了航電設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。該系統(tǒng)在上海飛機設(shè)計研究院已有應用，具有高度的穩(wěn)定性與可靠性。
眾所周知，C919是典型的大型離散制造模式，眾多的項目集群支撐了C919不同型號組件的選型、設(shè)計、試驗、制造和組裝全過程，參研單位眾多、專業(yè)龐雜、交叉溝通協(xié)調(diào)復雜，因此需要進行高效的協(xié)同管理。
廣安科技基于普元EOS Platform應用開發(fā)平臺構(gòu)建的“協(xié)同研發(fā)制造全生命周期管理解決方案”，已在商飛多項目管理中得到了良好的應用，很好地解決了商飛的各項目內(nèi)及項目間的數(shù)據(jù)融合、管理協(xié)同以及經(jīng)費、質(zhì)量等全過程全生命周期的管理問題。
對于接下來支持C919大型客機進一步發(fā)展的工作安排，焦烈焱說，普元一方面將繼續(xù)與廣安科技、銳天科技等領(lǐng)域解決方案廠商繼續(xù)深入合作，支撐好商飛的現(xiàn)有業(yè)務;另一方面也將發(fā)揮普元軟件架構(gòu)平臺易擴展、易維護的能力，滿足軟件效率提升的要求，在協(xié)同項目管理、試驗管理等管理信息化領(lǐng)域拓展出更多的新業(yè)務。
隨著C919的首飛，大量的數(shù)據(jù)將很快產(chǎn)生。未來，商飛需要將這些數(shù)據(jù)進行整合、融合和有效治理，比如如何對設(shè)計資源庫元器件進行統(tǒng)一管理等，普元可在數(shù)據(jù)集成架構(gòu)、大數(shù)據(jù)治理等方面為C919提供更深度的支持。
“我們希望可以繼續(xù)為C919提供支持，不斷探索，豐富自身在航空行業(yè)的技術(shù)經(jīng)驗。”焦烈焱介紹，目前普元技術(shù)產(chǎn)品也廣泛應用于航空行業(yè)中，如EOS Platform應用開發(fā)平臺還應用在中航工業(yè)成都飛機工業(yè)集團ERP系統(tǒng)及MES系統(tǒng)中;東方航空公司以普元持續(xù)集成平臺(Primeton UTP)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了滿足東航自身研發(fā)要求的統(tǒng)一持續(xù)集成平臺……“未來，普元愿意將更多實踐成果用以支持C919的發(fā)展。”
對于未來的攻堅難點，焦烈焱說：“我們從IT發(fā)展領(lǐng)先的銀行、電信運營商等行業(yè)發(fā)展路徑來看，商飛目前處在新一輪IT基礎(chǔ)架構(gòu)整合起步的階段，接下來商飛可能會經(jīng)歷從重硬件到重軟件、從重應用到重架構(gòu)、從重過程到重數(shù)據(jù)的IT架構(gòu)演進過程。作為國內(nèi)領(lǐng)先的基礎(chǔ)軟件企業(yè)，普元將不遺余力地為商飛IT架構(gòu)建設(shè)提供專業(yè)產(chǎn)品與技術(shù)支持，為C919持續(xù)提供技術(shù)能力。”
3D打印鈦合金部件 有效控制C919研制成本與周期
中國商飛北京民用飛機技術(shù)研究中心(北研中心)發(fā)展戰(zhàn)略研究部高級工程師孫香云在接受《中國信息化周報》記者獨家采訪時介紹，北研中心是中國商飛重點建設(shè)的高層次海外人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地，是開展民用飛機產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究，背景型號總體論證，民機戰(zhàn)略性、前瞻性、關(guān)鍵性和基礎(chǔ)性技術(shù)研究機構(gòu)。
孫香云重點向記者介紹了中國商飛在C919研制中對3D打印技術(shù)應用的探索與實踐，以及該技術(shù)在航空領(lǐng)域的應用情況。目前，在航空領(lǐng)域，3D打印技術(shù)備受關(guān)注，波音、空客、GE都將其作為戰(zhàn)略性技術(shù)進行攻克，并開展布局建設(shè)。中國商飛的高層領(lǐng)導非常具有戰(zhàn)略眼光，高度重視3D打印技術(shù)，強調(diào)商飛一定要在這方面不斷嘗試推進。
中國商飛北京民用飛機技術(shù)研究中心(北研中心)發(fā)展戰(zhàn)略研究部高級工程師孫香云
商飛為什么要如此重視3D打印，孫香云認為原因有兩個：一是像研制C919這種大型民用飛機，采用3D打印技術(shù)替代傳統(tǒng)方式，從時間和成本角度考慮，可以有效解決產(chǎn)品的研制進度和周期等問題;二是3D打印技術(shù)可能給大飛機甚至是航空業(yè)帶來本質(zhì)性變革，從設(shè)計、生產(chǎn)到運營和維修的理念和模式，都會產(chǎn)生影響。
其實，早在2013年，就有媒體報道，國產(chǎn)大飛機C919長達3米的中央翼緣條就是用3D打印的鈦合金結(jié)構(gòu)件。西工大與中國商飛合作，應用激光立體成形技術(shù)解決了C919飛機鈦合金結(jié)構(gòu)件的制造問題。“激光立體成形制造成本與國外鍛壓制造成本差不多，最重要的是形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的特色新技術(shù)。”西工大凝固技術(shù)國家重點實驗室主任黃衛(wèi)東在接受采訪時說。
其實，除了3D打印中央翼緣條，C919還裝載了28個3D打印鈦合金零部件，分別應用在C919前機身和中后機身的登機門、服務門以及前后貨艙門上。而這些零部件是由C919大飛機前機身和中后機身大部段主要生產(chǎn)商——中航工業(yè)洪都委托飛而康快速制造科技有限責任公司(簡稱飛而康科技)生產(chǎn)的。
成立于2012年8月的飛而康科技是航天航空和醫(yī)療機械行業(yè)的金屬3D打印解決方案提供商，業(yè)務板塊涵蓋從原材料金屬粉末制備、打印工藝，到后期性能改進、熱處理以及機加工和檢測的全流程，甚至可為客戶提供一條龍建廠及提供技術(shù)支撐等方案。
當年空客公司實現(xiàn)3D打印標準化并將其納入供應鏈，標志著3D打印真正進入到航空制造應用領(lǐng)域。而現(xiàn)在中國商飛在第一架商用大飛機C919上使用3D打印技術(shù)，也標志著在這一方面，我們并不落后于國外。
飛而康快速制造科技有限責任公司董事長 沈于藍
說到為什么會選擇飛而康科技，公司董事長沈于藍在接受《中國信息化周報》記者獨家采訪時表示，因為飛而康科技擁有強有力的技術(shù)團隊，團隊曾經(jīng)服務于波音、GE等客戶，因此商飛和飛而康科技，共同設(shè)定建立了3D打印適用于民航的體系要求，而后經(jīng)過3年多的驗證，飛而康的技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)過了各種性能指標的檢測，最終積累了驗證性能的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)結(jié)果表明飛而康科技的3D打印產(chǎn)品具備航空要求的可重復性和穩(wěn)定性，能夠上到民用飛機。所以飛而康科技承擔了這些艙門零部件的3D打印生產(chǎn)。
沈于藍介紹，2016年6月，飛而康科技應商飛公司要求，緊急啟動了C919型飛機風扇進氣入口構(gòu)件的研制，該構(gòu)件位于飛機發(fā)動機吊掛內(nèi)，結(jié)構(gòu)復雜，是重要的功能部件。飛而康科技采用基于SLM的3D打印技術(shù)，對風扇進氣入口構(gòu)件的這種鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)開展了技術(shù)攻關(guān)。飛而康科技整個參研團隊放棄休息，全情投入，經(jīng)過不懈的努力在2個月時間內(nèi)先后攻克了鈦合金大型薄壁件常見的應力開裂和型面變形等問題，按時完成了產(chǎn)品交付。
沈于藍也作為3D打印行業(yè)供應商代表被邀請到上海浦東國際機場現(xiàn)場見證了C919的首飛。對于C919成功首飛的感言，沈于藍表示，這是國之大器，航空人夢想的商用大飛機在中國得以研制并成功首飛，對我國航空事業(yè)意義重大，這不僅標志著航空工業(yè)人士多年的心血得到了收獲，也證明了國家要做好航空的決心，這對廣大航空人來說也是個積極的信號。
對于接下來的任務安排，沈于藍表示：“第一，我們會嚴格執(zhí)行體系要求來生產(chǎn)C919的航空部件。第二，我們會繼續(xù)協(xié)同商飛切入零件的設(shè)計優(yōu)化和打印方案優(yōu)化，旨為C919提供通過3D打印的零部件來實現(xiàn)減重的要求。另外，接下來我們公司也會考慮投入到次承力件的3D打印研發(fā)中去。”而對于未來一旦大量生產(chǎn)的情況，如何保證穩(wěn)定、高質(zhì)量的生產(chǎn)，沈于藍表示，飛而康也都有布局安排，在現(xiàn)有3D打印機的基礎(chǔ)上已經(jīng)有年新增10臺的規(guī)劃，做更多配套，把產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量提升上去。
而對于3D打印技術(shù)的價值，除了已經(jīng)安裝在C919飛機上的構(gòu)件，孫香云也向記者介紹了更多：在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，在三維數(shù)模設(shè)計完成后用3D打印技術(shù)實現(xiàn)原型快速制造，以縮短結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證周期;特別是對未來新奇構(gòu)型飛機的探索工作中，采用3D打印技術(shù)可快速制造出新構(gòu)型模型，快速地進行結(jié)構(gòu)性能驗證與修改，甚至進行吹風實驗。從目前來看這也是非常可行、有效且低成本的方法。在制造環(huán)節(jié)，3D打印技術(shù)在模具制造、工裝制造與修補等領(lǐng)域也有著廣闊的應用前景;在客服領(lǐng)域，3D打印技術(shù)可在工業(yè)設(shè)計、緊缺件制造和維修等方面有所實踐。
她認為，目前比較值得用3D打印技術(shù)制造的構(gòu)件有兩類：第一類是結(jié)構(gòu)復雜的產(chǎn)品，對功能有特殊要求，傳統(tǒng)制造方式不容易生產(chǎn)出來的;第二類是構(gòu)件尺寸很大，而傳統(tǒng)制造方法，如鍛造和鑄造所需的設(shè)備很少有的情況，“極端情況下，滿足要求的大型鍛造機全世界也沒有幾臺，就算不計成本到那兒排隊生產(chǎn)，研制周期也是等不起的。”在孫香云看來，對于民用飛機來講，能夠切實實現(xiàn)3D打印技術(shù)減重設(shè)計理念，一定是在解決了3D打印制造過程的穩(wěn)定性及其質(zhì)量監(jiān)控手段有效保障的前提下。目前，這也是大家努力的方向。
通信導航系統(tǒng) 電科航電助C919“耳聰目明”
國家高新區(qū)在國產(chǎn)大飛機的研發(fā)制造方面貢獻了諸多力量，助力中國制造業(yè)實現(xiàn)一個又一個突破。
據(jù)中高新傳媒的報道，C919大飛機的“眼睛”“嘴巴”“神經(jīng)系統(tǒng)”——項目通信導航、數(shù)據(jù)鏈和仿真器、機載娛樂、外部通信、信息系統(tǒng)、客艙核心等6個工作包的研制，就由坐落于成都高新西區(qū)的中電科航空電子有限公司(簡稱“電科航電”)的技術(shù)團隊承擔。
據(jù)成都高新區(qū)提供的新聞素材顯示，C919全機長度接近39米，最大載客量190座，航程4075至5555公里。這架翱翔于九天的大家伙身上有著多個“成都高新制造”。由電科航電與美國羅克韋爾柯林斯組建的中電科柯林斯航空電子有限公司(簡稱“中電科柯林斯”)承擔研制的通信導航系統(tǒng)便分別給 C919裝上了“耳朵”、“嘴巴”和“眼晴”。
通信導航系統(tǒng)是飛機航電系統(tǒng)中的核心系統(tǒng)之一，承擔著飛機在起降和航行過程中地空對話、機內(nèi)話音及數(shù)據(jù)通信、無線電導航等功能，讓飛機具有“眼觀八方、耳聽六路”的功能，在飛行過程中為飛機指引方向，并實時保持地空對話和信息傳遞。中電科柯林斯相關(guān)負責人介紹，“通俗地講，可以形象地將通信導航系統(tǒng)比喻為C919的眼、耳、口，如果沒有通信導航系統(tǒng)的存在，飛機將無法和塔臺、空管聯(lián)系，聽不到塔臺下達的飛行指令。”那么，體型巨大、零配件紛繁復雜的C919身上，哪些設(shè)備才是它的“眼”“耳”“口”?
“答案就在C919的機背、機腹、機尾等處那些形似魚鰭、雪橇的突起物上。這些突起物是天線，它們用不同的通信方式來負責收發(fā)、傳遞地空之間的信息。”電科柯林斯相關(guān)負責人說，在C919身上，設(shè)置了超短波通信、短波通信和衛(wèi)星通信這三種常規(guī)通信方式。超短波通信在飛機起飛或著陸時，飛機向塔臺發(fā)出起飛請求，塔臺給出飛行指令通過短波視距通信來完成;而短波通信主要用于遠距離超視距通信，如跨洋飛行時與地面通信;衛(wèi)星通信能夠使飛機在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)視距和超視距通信。
據(jù)介紹，經(jīng)過中電科柯林斯與美國柯林斯公司近3年的努力，通信導航系統(tǒng)成為首個交付中國商飛的航電分系統(tǒng)，也是第一個完成分系統(tǒng)集成驗證的航電分系統(tǒng)。后續(xù)，通信導航系統(tǒng)將在四川成都完成系統(tǒng)集成、并完成本地化批量生產(chǎn)。根據(jù)成都高新區(qū)提供的資料顯示，除了“能看”“能聽”“能說”，未來，C919還能“發(fā)短信”。
“所謂‘發(fā)短信’就是飛行員通過數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)把飛機飛行過程中的數(shù)據(jù)、信息以短文本的形式傳遞到塔臺和航空公司。” 電科航電工程師劉天華表示，電科航電研發(fā)的空中交通服務(ATS)和控制與狀態(tài)應用(CSA)軟件使中國企業(yè)第一次進入民用飛機數(shù)據(jù)鏈領(lǐng)域，通過ATS和CSA的研發(fā)及適航取證過程，電科航電已經(jīng)具備了C級軟件的研發(fā)和取證能力，為參與世界航空業(yè)競爭奠定基礎(chǔ)。
相較同類產(chǎn)品，電科航電研發(fā)的數(shù)據(jù)鏈應用可直接駐留在航電綜合模塊化平臺中，不需要獨立的硬件平臺，為飛機減輕了重量。同時，該應用具有圖形化的人機交互界面，相比于以往基于字符的顯示界面，其顯示內(nèi)容更豐富、操作流程更便利，有效降低了飛行員的工作強度，提高了飛行的安全性。“該系統(tǒng)將在后續(xù)架次的飛機上進行飛行測試。”
此外，電科航電還全面參與了C919大型客機客艙核心控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的研制工作。這兩個系統(tǒng)是C919大型客機航電系統(tǒng)中少有的兩個國內(nèi)自主研發(fā)的子系統(tǒng)，打破了國外供應商在該領(lǐng)域的壟斷。
據(jù)了解，客艙核心系統(tǒng)是干支線飛機航電系統(tǒng)重要組成部分，是整個客艙系統(tǒng)的“大腦”和“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，控制著照明、溫度、應急指示、廣播等重要信息，為乘務組的工作提供保障。而電科航電為C919飛機提供的信息系統(tǒng)則包括駕駛艙打印機(CPPT)、無線通信單元(AWCU)、無線通信天線(AWCA)設(shè)備和機載應用軟件，主要用于飛行的輔助管理，提高航空服務管理水平，減輕機組人員的工作負擔，提高運營效率，降低運營成本。
劉天華介紹，客艙核心控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)也將安裝在后續(xù)架次的飛機上進行首飛測試。未來，這兩個系統(tǒng)還將應用于MA700、寬體客機等國內(nèi)重點民用飛機項目，將有力提升國內(nèi)民用飛機航電自主配套能力。
記者手記
完成這次的選題采訪報道，記者有兩個滿足和一個遺憾。
第一個滿足是，這個選題引起了編輯部的共鳴。當5月5日下午C919成功首飛之時，微信朋友圈里開始出現(xiàn)相關(guān)消息，當然有的是新聞報道，也有的是廠商在蹭熱點做宣傳。記者腦袋里面有個想法一閃，于是在編輯部微信群里說“咱們做一期‘C919大飛機背后的中國IT力量’的選題吧”，立刻獲得了一片點贊，編輯部同事們一下子燃了起來，開始商量怎么做、怎么分工合作。雖然接下來是周末，但還是不斷有人將各種相關(guān)消息都轉(zhuǎn)發(fā)到編輯部微信群，以方便收集新聞線索。大家對這次選題的熱情響應，讓我感到非常滿足和欣慰。
第二個滿足是，我們嘗試了新的采訪資源尋找方式——借助微信。我們用秀米做了簡單的有表單交互功能的采訪提綱，在大家各自的朋友圈里、各種聯(lián)盟群里轉(zhuǎn)發(fā)，做采訪線索征集，也得到大家的支持和反饋，這是我們的第一次嘗試，一次自發(fā)、主動的新嘗試。當微信剛發(fā)出來看著閱讀數(shù)就蹭蹭地往上長時，大家還都有種莫名的快感和滿足感的。
而一個遺憾就是，雖然我們收集了很多線索，也采訪到了一定數(shù)量的參與方，但由于時間和資源關(guān)系，沒能聯(lián)系上最對口的商飛信息中心的人，來采訪了解商飛的信息化現(xiàn)狀和其信息化是如何支撐C919的研制、首飛的，這對于這次選題來說，還是個挺大的遺憾的。
那么，如果有商飛信息中心的人看到了我們這次的報道，或者有人能幫我們對接上商飛信息中心，歡迎聯(lián)系我們，我們愿意做更深入的產(chǎn)業(yè)信息化報道。
京公網(wǎng)安備 11010502049343號