中航一集团第一飞机设计研究院为新型涡扇支线飞机(ARJ21)的核心设计单位，承担了大部分工程设计、科学计算、型号研制、适航验证及试验工作。

　　ARJ（Advanced Regional Jet）项目是中国航空一集团的一个全新的民机项目，目前正处于预发展阶段，中航商用飞机有限公司（ACAC）希望采用全面的电子化产品开发平台来进行ARJ项目，以提高未来ARJ机型的竞争力和提高ACAC产品开发能力。

　　我国飞机设计技术相对落后。大多数采用图纸进行产品设计与管理，虽然采用了计算机进行CAD设计，但还需要打印图纸，并在图纸上进行校对、审批、签字等操作。

　　纵观国内外飞机研发设计、制造技术发展趋势，许多国际知名飞机制造公司都建成了大规模的计算机辅助设计、工程分析、试验仿真与产品全生命周期的数据管理应用系统（PLM），全面实现了飞机数字化设计（即电子样机设计）、数字化制造之间的协同。

　　通过VPM（虚拟产品管理）系统，设计人员不仅可以实现二维设计，还可以直接进入三维环境中设计飞机的三维模型（即虚拟数字飞机，也称电子样机），显得形象、直观。

　　在协作处理方面，原来的图纸设计没办法实时共享，特别是，第一飞机设计研究院分布在西安、上海两地，两地的设计人员要想实现信息共享，只有通过邮寄或传真的方式。通过VPM系统，则可以把三维模型直接挂在公共网络上，清晰地查看各种变化状态。

　　通过电子样机，设计人员还可以实现预协调，如在三维环境中测试碰撞问题，测试各部件的协调问题；如果发现设计有问题，在原来的图纸方式下，需要重新画一遍，重新打印，而采用电子样机，可以直接在VPM系统中修改处理；当开发一个新机型时，如果某些部件不需要改动时，设计人员还可以直接把它抓过来，重复应用，有利于提高新产品的开发速度。总之，在产品设计改进、新产品推出方面，VPM系统提高了设计开发和管理效率。　

　　正是在这样的情况下，中航一集团第一飞机设计研究院与IBM开始了PLM项目合作，即VPM项目。经过考察，中航一集团第一飞机设计研究院决定与IBM合作，应用Dassault Systems公司提供的ENOVIA vpm软件。ENOVIA vpm不仅用来创建电子样机环境，还可以用来创建产品协同环境。

　　PLM（产品生命周期管理）描绘了一个产品的整个生命周期，包括从初始概念经过的所有过程，直到现场维护。当产品还不存在时，就能对一个虚拟的产品进行设计、形成原型、测试、甚至制造等的全过程自动化，这是PLM的理想状态，即虚拟产品。

　　中航一集团第一飞机设计研究院的ＶＰＭ项目，首先实现了电子样机设计；其次，建立了支持协同设计的工作环境，并能对这个系统环境进行实时监控和管理；另外，该系统还可以管理飞机研制过程中所产生的产品数据，包括几何模型数据、技术文档等，实现了设计过程的产品研制过程管理，包括管理产品的设计流程、审签流程、工程更改流程等。

　　照第一飞机设计研究院副总师叶伟的话来说，此VPM项目只是PLM完整应用的一个初级应用，但它为攀登PLM顶峰打下了基础。

　　用户实践

　　在五个月内，中航一集团第一飞机设计研究院VPN项目顺利上线。应用范围涉及了总体设计室、结构设计室、系统设计室、强度设计室、标准室、材料室、档案室及科研管理部门等几乎所有的业务部门。

　　需求要实用

　　谈到项目实施，叶伟表示，整个过程主要分三个阶段：需求分析，实施前的准备和VPM系统实施。其中，在需求分析阶段，提交详细和明确的需求分析报告,是保证整个项目顺利实现的关键。

　　具体的需求分析内容，包括详细了解各业务部门想要实现的功能，如管理部门要能满足审批签字等要求，工程部门要求能对图纸方便查阅、修改等；设计部门则要求方便设计，并可以根据设计的成熟度，允许信息共享等；另外，还要与厂商交流，了解该功能的技术实现难易程度。如果图纸设计环境下的工作模式，与VPM不能对接，就需要与开发商沟通，考虑采用变通方法来解决。

　　叶伟表示，不做好需求分析，就好像一个空中楼阁，没有实用性。由于很多单位在需求分析方面做得不充分，以至于当需求发生变化，就很难协调改进。要做到需求的完整性，就要反复讨论、论证，充分与各业务部门、开发厂商进行交流。

　　为了顺利推进VPM系统，在项目开始阶段，中航一集团第一飞机设计研究院便成立了VPM核心技术小组，核心技术小组以IT部门为主，同时结合了各应用部门及供应商和产品原厂商。

　　结合各应用研究室和数据中心、标材中心、档案资料中心的成员，VPM核心技术小组与金航数码公司（供应商）及IBM/DS公司（原厂商）技术人员一起，按照ENOVIA vpm的要求理清具体的应用需求，并编写实施任务书。

　　中航一集团第一飞机设计研究院花了三个月时间做需求分析，写了600页左右的需求分析报告。

　　经过需求分析，中航一集团第一飞机设计研究院明确了实施目标：围绕产品数据管理，管理飞机研制过程中所产生的产品数据（包括几何模型数据、技术文档等）和设计过程的过程管理（即产品的设计流程管理、审签流程、工程更改流程管理等）。

　　围绕这一目标，主要突破方向为：设计流程管理；版本控制；EBOM管理；数字化样机管理及构型管理。

　　标准和规范是关键

　　实施前的准备工作有很多，如人员培训，基础数据准备等。其中，建立数据标准和制定相应的规范是关键。

　　不同于图纸设计，在二维和三维的计算机设计环境中，必须要有基本的数据标准，才能保证设计数据的一致性，从而使VPM系统获得成功应用。

　　数据标准的制定，需要数据中心、标材中心、档案资料中心、应用部门，结合各自业务的实际需要及VPM特点，共同创新制定。中航一集团第一飞机设计研究院制定了《新型涡扇支线飞机设计图样及文件管理制度》等规定，并且还在不断补充。

　　准备阶段阶段之后，中航一集团第一飞机设计研究院就开始了具体的VPM系统实施。为保证项目顺利推进，中航一集团第一飞机设计研究院先在一台IBM的F85服务器和十台工作站上进行测试和检查，经调试正常后，则在P670服务器和几百台工作站上推广应用。

　　用户感言

　　关键在于平衡管理与技术的矛盾

　　作为一项新应用，中航一集团第一飞机设计研究院的VPM项目实施，不可避免要面临一些挑战。

　　在观念上，由于设计人员习惯了纸质设计和协调，对于新事物接受需要一个过程。进行广泛的培训，是实施前首先要做好的一项重要工作。为此，中航一集团第一飞机设计研究院编写了生动易懂的教材，采用了多媒体演示系统，进行应用培训。

　　组织和技术人员保证也是实施的一个关键。VPM实施需要一支拥有工程背景的IT开发队伍，人数根据项目实施范围和深度而定（一般为12人左右），主要负责客户化和满足应用的二次开发。同时需要由供应商和原厂商组成的一支支援小组（一般为3～4人左右），负责解决VPM系统本身存在的问题及实施时的调测试工作等。

　　综合来看，如何平衡日常业务管理需求与VPM系统功能之间的矛盾，做好VPM系统的二次开发，满足中航一集团第一飞机设计研究院的实际应用需求，是此VPM系统成功应用的最关键部分。

　　据叶伟解释，ENOVIA vpm软件具有丰富的功能，其中，针对三维数据的数据管理功能，实现起来比较容易，可以直接套用。相对来说，涉及日常管理业务方面的功能，实现起来不是很容易，主要是由于传统的管理模式与ＶＰＭ有一些不适应。如审批流程管理方面，ENOVIA vpm软件针对不同级别的工程师，定义了不同的角色和流程；如果主任工程师出差，没办法审批，则下一步工作就没办法执行下去。

　　针对这些问题，需要和厂商多沟通，做好二次开发。中航一集团第一飞机设计研究院和IBM在此系统里，二次开发了委托审批工程师的有关功能。如果主任工程师出差，则由委托审批工程师代签，日常管理工作仍可正常执行。

　　厂商体会

　　记者：中航一集团第一飞机设计研究院的VPM项目实施具有什么特点？

　　IBM：中航一集团第一飞机设计研究院的VPM项目，实际上就是创建一个基于电子样机的协同工作环境。首先，当产品还不存在时，就能对一个虚拟的产品进行设计、形成原型、测试、甚至制造，以及在三维环境下服务，这是PLM的理想状态。在中国，中航一集团第一飞机设计研究院的VPM项目，算得上是一个比较领先的应用。

　　其次，中航一集团第一飞机设计研究院是一个新组建的研究院，由上海、西安两地的研究机构组成，因此实现异地协同设计是虚拟数字飞机设计的一个关键问题，其实施难度比较大。

　　具体来说，异地协同主要是让两地的数据实时更新、共享，从而保证协调有效、唯一。

　　数据更新有两种，一是定时更新，二是实时更新，由于两地同属一个研究院，双方数据完全公开共享，所以从安全方面考虑，完全可以实时共享。但这样的代价是其中一边作为客户端，浏览数据速度慢，因此，实时在线数据传输，需要网络畅通且带宽大，最后，中航一集团第一飞机设计研究院把带宽拓宽至10兆。

　　另外,在VPM项目实施前的一个月，中航一集团第一飞机设计研究院的ARJ21飞机项目设计工作已经全面展开，各主要设计单位正在大量实施CATIA软件，急需ＶＰＭ提供协同设计环境，因此，项目完工时间要求紧。

　　记者：IBM 在此次PLM项目中，采用了哪些好实施方法？有什么借鉴经验？

　　IBM：在明确了要实现的目标之后，IBM PLM部门的项目实施技术人员就在参与实施的IBM合作伙伴、中航一集团第一飞机设计研究院内部组成了一个有各方参与的实施团队，并对各方承担的任务进行了科学分工。IBM PLM负责规划和建立异地的协同虚拟设计系统环境；IBM PLM合作伙伴承担项目的具体技术实施方案和客户化工作；中航一集团第一飞机设计研究院，负责向IBM提供自己的需求和要解决的问题以及要实现的目标。

　　在这个工作团队中，IBM为团队创建了不同工作内容的工作机制，如：建立了人员的工作机制、技术问题解决机制等。

　　正是在有效和规范的工作机制下，整个团队工作分明、条例清晰、任务明确，能够及时地针对客户的具体需求和技术状态，制定不同的技术方案供其选择，实现端对端的服务，很好地为中航一集团第一飞机设计研究院搭建了虚拟异地协同的设计环境。

　　在PLM建设方面，IBM具有技术优势，还具有咨询、IT规划、项目管理等能力，以及行业实施经验。结合这些经验，IBM开发出一种方法来帮助企业提升PLM应用，帮助用户明确他们在什么位置，他们需要往哪里走，使他们变得更有竞争力、更有创新能力。我们把整个实践领域从测试、制定方法和实施，称为虚拟产品创新（Virtual Product Innovation，VPI）。

　　在此VPM项目中，IBM也提供了从咨询、规划到实施的一揽子解决方案。