第三天：洛马基于数字孪生体的ASIP发展思路

导读：作为“点肆100”计划的一部分，工业4.0研究院拟发布系列文章，谈谈“数字孪生维护”相关成果及解决方案。欢迎大家加入点肆公司（联系方式见文后），一起进入数字孪生工程世界。

洛克希德·马丁（Lockheed Martin）是最重视数字孪生体和ASIP的军工企业。

读者有可能会感到奇怪，为什么洛马重视数字孪生体，同时还对ASIP研究非常深入？如果大家对洛马最近10年的情况有所了解，就不会觉得奇怪了。毕竟洛马参与了AFRL的“机身数字孪生体”（ADT，Airframe Digital Twin）项目，每年都要向美国空军汇报新的进展；除此之外，洛马还是F-35战斗机的研制厂商。

因此，我们来看看洛马是如何看ASIP未来发展，这对我们深入认识数字孪生维护有重要参考价值。

工业4.0研究院在过去10年时间，一直把洛马研制F-35战斗机作为重要标杆对象，一方面是因为洛马是DARPA和AFRL数字孪生体概念的忠诚粉丝，另一方面，洛马过去20年推进F-35战斗机研制引入了大量的新技术，可以作为第四次工业革命的样本。

既然洛马负责了F-35战斗机的研制，对于ASIP自然不敢不重视，它仔细分析了ASIP的疲劳分析发展史，把它分为三个阶段：第一阶段（过去）是安全生命，数据方式以手工和分类为主；第二阶段（现在）是损伤容差，已经实现数字数据连接，以疲劳裂纹增长分析为主；第三阶段以基于数字孪生体的数字工程方法为主，除了可以实现前两个阶段的分类和疲劳裂纹增长分析，还可以实现损伤改进（Damage Progression）。

洛马认为，对于第五代甚至于第六代战斗机，应该采用数字工程方法，即基于数字孪生体的ASIP应用。

我们沿着洛马ASIP应用的思路来看，它把每个阶段的实施模式分为模型、数据和流程，这有助于我们认识数字孪生维护的基本特点。

在ASIP发展的第一阶段，当时的模型是书面的（Analog 2D Drawing），为了做好分析，数据自然是人工进行传递，然后分类开展分析。据说国内一些飞机公司在开展疲劳分析的时候，方法大致还停留在这个阶段，如果有读者了解，可以反馈给笔者。

这种方法可以发现飞机结构的一些问题，但不是太经济，也不及时，但总是有比没有好。

如果对应美军的标准，读者可以参考MIL-STD-1530，这个标准体现了当时的一些考虑。MIL-STD-1530标准经过多次更新，已经演进到MIL-STD-1530D了，这已经把数字孪生技术应用的需求写到标准中了，例如，1530D相比1530C，加入了大量的NDI。

从第二阶段的ASIP应用来看，已经较为广泛引入了CAD模型，从而是的数据的自由流动成为可能，那么手工采集数据的场景越来越少，这对疲劳裂纹增长分析（Fatigue Crack Growth Analysis）非常关键。

这里比较重要的概念是疲劳应力谱，这是增长分析的前提条件。这个阶段工程实施的要点是选择控制点（CP，Control Point），这需要拥有一定的工程经验。

AFRL在ADT项目上获得的巨大成功，促使它进一步提出改进ASIP流程的建议，包括：

• 对数字孪生模型的明确需求；

• 对数字线程的明确需求；

• 对产品数据管理的明确需求；

• 对数字孪生体交付的明确识别。
  

据洛马相关人员介绍，AFRL的要求被定义为“数字ASIP”（Digital ASIP）。可惜的是，美国空军对数字ASIP的建议并未公开，详细情况并不清楚。

从一些公开介绍来看，数字ASIP应实现CAD-FEM的自动转化和配置演进、2D-3D-数字孪生模型的自动转化等。

为什么要实现洛马提到的各种数字模型转化呢？

如果大家从装备的全生命周期来看，在设计、研制、生产、使用和维护多个阶段，需要的数字孪生模型各不相同，如果不能实现模型转化，那么数据的交换、流动和分享就会成为大问题。

洛马对ASIP发展三个阶段的介绍，虚线的数据流动，意味着需要人工处理，只有实线才是自动化的。

按照数字孪生维护术语来讲，只有让各种模型面向“可信源”（数字孪生模型）构建，这才使得“可持续改进”不是空话，因为不在数据上建立统一标准体系，那么所谓未来的ASIP是无法实现的。工业4.0研究院跟洛马在这个方面有较高的共识。

（未完待续）

作者：胡权，工业4.0研究院院长，北京点肆数字技术有限公司负责人

联系方式：huquanbj（微信），huquan@innobase.cn（邮箱）