飞行器异地跨网络协同研制的探索与实践

0 引言

随着新材料、新工艺与新技术的不断发展，用户对产品期望的不断提高，加上飞行器的集成性、复杂性日益提高，少数几家设计与制造单位越来越难以承担复杂飞行器的全部研制任务。而随着市场竞争日趋激烈，产品定价模式的改变，也使得飞行器的研发成本必须得到有效控制，传统设计所与制造车间紧密合作的零部件及元器件的定制式生产形式已经难以满足降低成本的要求。因此，在航空航天领域，采用来自全国各地乃至全球各区域通用化、系列化、产品化零部件完成产品的协同研制，已经成为加速产品孵化、降低产品成本、提高研制效率的主要方式[1]。

波音公司的787飞机广泛采用全球协同研制的模式，使其成为波音在研制周期和成本上极具代表性的机型；洛克希德·马丁公司的A35战机研制是著名的规模庞大的跨国协同战斗机开发项目，协同研制技术的成功应用使得该机型获得2000亿美元的JSF项目研制合同；商飞公司C919客机的协同研制，使我国大飞机梦成为现实，更是我国航空航天业数字化协同研制的典范。

经常会有父母带着自己的宝宝因为O型腿或X型腿前来就诊或咨询。必须要指出的是轻微的O型腿或X型腿是小儿三岁前正常发育的过程。在不是特别严重的情况下，到5～6岁时都会变得正常。

本单位隶属于航天科技集团，飞行器协同研制的单位主要分为集团内与集团外两类，集团内有统一的局域网连通，集团外则处于网络隔离的状态[2]。因而对于研究所来说，行业的特点及其发展一定程度上限制了数字化协同技术的应用，基于互联网络的跨区域设计研制更是未来需要不断探索的道路。当前，研究所已经通过信息技术的应用提升沟通效率，改变工作的形式，也推动了管理、设计与生产跨地域协同的发展。一方面，研究所通过集团内的涉密局域网加强了上下游单位间的协作，提升了设计与制造的沟通效率，也提高了产品研发的效率与质量。例如，设计协同方面，设计人员通过全集团互联的内部邮件系统实现与集团内分布于全国各地的兄弟单位的跨区域研制协同，改变了传统只能靠出差来完成的协同形式，极大提高了产品研制效率，降低了质量问题的发生率。管理协同方面，管理人员通过OA、AVIDM及财务等系统及时做到上传下达相关管理要求与制度，确保了研究所与上级单位在意识形态、工作要求上的一致性；另一方面，为解决与集团外网络隔离的厂、所间的协同问题，研究所论证并搭建了点对点专用链路，并围绕专用链路逐步深入的开展了数据传输、视频会议、文件签署与数字化协同等工作，有效的提升了技术与管理的效率和一致性[3,4]。

  

图1 专用链路部署图

本文结合3年多来研究所开展厂所异地跨网络协同的过程，总结了适合不同应用场景下的协同工作方式，为解决飞行器异地跨网络协同研制提供可行的解决方案。

1 异地跨网络协同平台构建

表4为桩基及上部结构主要控制参数在隧道下穿前后的对比分析。由表4可知，隧道施工对桥梁各设计参数均有一定影响，桩基承载力有所降低，但安全系数满足规范要求；横向水平折角最大0.15‰小于1‰；纵向位移10.9 mm小于线刚度最小值821.19满足大于350 kN/cm要求，总沉降包括工后沉降[11]最大18 mm，小于20 mm；相邻墩沉降差最大为1.5 mm，小于5 mm，均满足控制指标要求。

2)机载信号处理模块。机载信号处理模块主要由A/D转换模块、RS485通信模块、核心处理器和以太网通信模块组成，A/D转换模块主要采集掘进机截割臂油缸行程传感器数据，RS485通信模块主要获取掘进机机身姿态检测传感器数据，以太网通信模块主要将掘进机位姿检测数据传输到上位监测软件。

1.1 点对点专用链路建设

从链路搭建后的文件传输，到高清音视频的面对面交流，厂所协同平台的应用完成了“数据协同”这一基本目标。但随着应用的深入，积累的数据日益增多，过程与数据管理问题逐渐浮出水面，也成为研究所协同平台构建第三阶段开展的关键工作。

  

图2 视频会议系统部署图

自专用链路上线运行以来，累计收发文件3000余份，逐渐成为了厂所日常工作沟通的重要方式。其重要意义不仅体现在降低了出差送材料产生的经费与人工成本，降低了涉密文件外出携带时的保密风险，还体现在逐渐改变的工作方式，迈出了利用信息化手段提升工作效率的重要步伐，为双方人员有更多的时间专注于专业与管理提供帮助。

笔者自20世纪80年代末开始从事川菜烹饪工作，多年也一直从事中餐各大菜系传统代表名肴的制作与研究，历经30年，亦从厨房一名无名小卒发展成长为烹饪大师，其自身受益匪浅。现结合在实际烹饪工作中的理论与实践，特将本人在30年来积累的一些烹饪经验，在此将十大菜系作一个简要概述介绍如下，以飨烹饪爱好者，并与专业烹饪工作者共勉。

随着专用链路逐渐成为厂所人员协同不可缺少的重要工具，厂所双方也进一步发现文件和电话的协同仍然不能代替面对面沟通的方式来充分表达双方协同意图，这一点也受到了厂所双方领导层的重视。因此，研究所开展了跨地域面对面实时沟通方案的论证，建设了基于专用网络的高清视频会议系统。视频会议系统采用宝利通高清视频会议软硬件解决方案，在厂所双方分别设置专用会议室，通过“单控制终端，双视频显示”的方式，将双方会议场景的实时声像与会议材料同步传输，构建了跨地域的“逻辑会议室”。视频会议系统的功能部署如图2所示。

1.2 高清视频系统建设

所谓问题引领教学，是指在教学中要将“有层次、结构化、可扩展、能持续”的核心问题贯穿整个教学过程，把学生的思维引向深入，从而最大限度地激发其探究数学知识本源，理解数学内容本质，感悟和运用数学思想与方法，培育其良好的数学素养。[1]

品设计与工艺设计的整个过程及结果进行管控，并通过多站点协同功能进行厂所数据交换，保证了数据在交换过程中全程受控。同时，工艺人员基于设计部门分发的MBD模型开展后续工艺设计、生产制造等相关工作，通过MBD模型一次构建多次多点应用，真正实现数据重用的最大化，其基本体系如图4所示。

1.3 跨单位审签流程贯通

经过对不同网络构建方案、设备与产品的调研后，研究所采用了费用相对较低的租用可信光缆的形式来构建点对点专用链路。厂所双方的往来文件通过专用网络传输，再由专人刻录中间光盘后“摆渡”进入各自内网，最终发送至厂所双方具体的设计或工艺人员计算机中，实现了厂所电子文件点对点传输的基本功能，也具备了安全保密的基本防护能力。专用网络链路通过加密设备、交换机与防火墙实现网络层面的安全控制，通过三合一、主机监控与审计及日志记录与分析实现设备层面的安全管理。在加密设备的申请和列装过程中，分步、分阶段的构建了非密与涉密信息传输通道。基于专用链路的跨地域协同如图1所示。

厂所双方分别召集了各专业设计师和工艺师就过程如何管理、数据如何存储与管理进行了深入讨论，最终形成了由基层部门提出业务需求，信息化部门提出建设方案的基于多站点部署的电子文件跨厂所会签系统。跨网络的文件会签应用较为少见，主要原因是数据的一致性与可控性难以得到保证，如何选择跨网络协同的方式是重点，其原理如图3所示。

以上是输入，再说输出，即用什么语音语调去讲授，去交流，去传递。教师授课的节奏和情绪，都带有强烈的表演性，虽然是表演性的，但同时必须是真实的，也必须是真诚的。语文教师必须是最会“讲”的教师，必须是最有感染力的教师！鲁迅先生《从百草园到三味书屋》中有一段写读书的文字：

随着我国周边环境的日益严峻，市场竞争越来越激烈，研究所的产品逐渐向多样化、精细化与多功能化方向发展，一方面提高了对研究所自身人员素质的要求，另一方面也提高了对生产厂产品制造的要求，更主要的是提高了对设计师与工艺师针对同一事物达成共同认识的要求。然而，研究所与生产厂双方的设计与生产协同仍采用电话、传真或出差等方式来进行沟通，协同方式落后且效率不高，为克服网络不连通的情况给异地协同带来的困难，研究所分步开展了厂所点对点文件传输、高清视频会议、文件会签及数字化协同等系统的建设工作，极大提升了厂所设计制造的协同效率，并在系统建设与应用过程中，逐步摸索与积累了异地跨网络协同应用的有效方式，也为依托协同平台开展进一步的深化应用积累了经验[5]。

  

图3 电子文件会签系统部署图

（1）数据与视频同步，实现“面对面”沟通。

1.4 跨单位数字化设计制造协同

基于三维模型的数字化设计制造一体化是研究所产品研制手段的发展方向，厂所之间原有的数字化设计生产形式是研究所将三维模型直接发送至生产厂，由生产厂工艺人员使用相应的软件打开、查看并进行后续的工艺设计。这种方式达到了三维模型下厂的基本目的，但设计数据的技术状态在传输过程中存在改变的可能性，数据源唯一性不能得到充分保证。在此情况下，厂所双方开展了数字化协同系统建设工作，采用在双方站点部署数字化设计制造协同系统，对产

视频会议建成以来，应用效果显著，据初步统计，研究所方面参与视频会议的人数达2000人次，逐渐成为型号每周设计生产跨地域协调的重要手段。从视频会议系统应用的过程中发现，原来厂所双方的沟通因需要一方人员出差至另一方所在地，协同的参与人数不多，通常由某一个或几个人代表其他的人员提出或接受意见，容易造成意见表达不清晰或遗漏。而视频会议使得厂所协同变得简单，能让更多的更恰当的设计或工艺师参与到协同过程中进行充分的讨论，极大的提高了协同的效果。在高清视频会议系统与点对点文件传输系统的同步应用下，厂所双方的文件、会议的紧急传输与实时沟通问题得到了解决，得到了所内设计师与相关领导的认可，取得了异地跨网络协同的阶段性成果。

数字化协同系统进一步深化了跨网络协同平台的应用，不仅为研究所三维数字化设计的异地协同提供了条件，也为提升研究所数字化设计能力提供了帮助。

2 异地跨网络协同方式

经过对厂所异地跨网络协同平台三年多的探索和前后五年多的应用，总结出了针对网络不连通情况下的异地单位协同工作的三种方式，即数据与音视频的协同、跨网络管理协同及在线异地协同。从研究所经验来看，不同的方式适合不同的协同阶段，但方式的选择需要根据实际场景来判断。

电子文件会签系统完成建设后，为设计师带来了便利，但全新的工作模式，严格的过程控制，使得设计师使用起来并不简便。为了减少原方案中多个系统交叉审批的环节，通过管理与技术的互相补位，改进了系统的操作流程，提高了使用便利性。多站点部署的系统使得双方设计师和工艺师能在各自内网的计算机上完成审批工作，设计与工艺存在于同一个“逻辑网络”中，便利了设计与工艺的操作，但加重了后台管理员对两个服务器的数据同步负担。这种部署的形式并未规避数据一致性问题，但却将一致性的来源从多样性的用户操作变成了单一的管理员操作，减少了一致性问题的出现概率，是值得借鉴的方式。

经过研究所专用链路及视频会议系统的建设与应用实践得出，异地不同网络的两个或多个单位过建设或租用专用通信网络，并依托专用网络实现文件传输和高清视频会议功能，可达到逻辑上的“面对面”沟通目的。而对于网络已经连通的异地单位，只需要建设高清视频会议系统，就可形成面对面沟通的能力。

  

图4 厂所数字化协同体系图

（2）双站点同步部署，兼顾管理与使用。

对于厂所点对点的协同形式，双方各自部署同一套服务端，并制定数据交换的统一接口，可以实现流程与数据的无缝衔接，并在一定程度上实现数据的“主-从”访问权限控制，如研究所可控制下发的文件不被生产厂下载等。此外，流程与数据的规范与统一，可以避免设计师使用方式不同而引起的数据不一致问题，也降低了数据一致性问题的出现概率。最后，双方采用各自部署服务端的形式，可方便设计师在厂、所内网中开展工作。

（3）同网络集中办公，提高协同效率。

虽然厂所双方内网互不连通，但通过专用链路实现了跨地域的连通。因此，双方可基于专用链路在同一个网络内开展工作，使得协同、交流与沟通基于真正意义上的统一数据源，避免了设计工艺协同过程中数据不唯一问题的发生。数据同步方面，厂、所内网的数据同步可按时间段进行数据导入来完成，不足之处是设计师需在协同的时候到特定的环境下开展工作。

3 结束语

当前，基于互联网、局域网开展全球化异地协同已成为常用手段，研究所针对网络断开、分处两地的外协单位协作问题分步分阶段探索与实践了异地跨网络协同平台建设，提升了厂所设计与工艺协同效率，得到了用户的认可。在此基础上，本文总结了3年来研究所开展异地跨网络协同的相关应用经验，介绍了异地跨网络协同的3种方式，为后续研究所在协同平台的深化应用及其他单位类似的应用需求提供参考。

参考文献（References）

［1］陶剑等.飞机协同研制中数字化产品模型的支持方法[J].北京航空航天大学学报. 2007. 12

［2］李晓红等.国外国防先进制造技术2016年发展回顾[J].国防制造技术, 2016. 04.

［3］宁振波等.先进飞机设计技术发展与展望. [J]. 航空制造技术,2016. 05.

［4］王浩, 赵振杰等. 基于三维轻量化模型的电子技术手册编制方法研究[J].国防制造技术, 2017. 02.

［5］王锦程等.知识驱动的飞行器快速设计平台构建[J]. 航天工业管理, 2007.04.