軟件定義制造業(yè)

寂靜天花板

這是中國航空史上一個奇跡：一架殲擊轟炸機,，從設計開始,，到完成首飛,，僅僅用了兩年半的時間,。而且,，這是2000年開始,。

是的,，這是一個十六年前的故事,。在當下數(shù)字化設計與制造正在成為業(yè)界熱點的時候，這個傳奇的全數(shù)字化樣機的故事,，超前的意識令人瞠目結舌,。

新飛豹（殲轟-7）是中國自主研制的中重型、超音速,、全天候殲擊轟炸機,，是中國目前進攻性主戰(zhàn)機種，被稱為是中國唯一一款真正的殲擊轟炸機,。作為中國目前的主戰(zhàn)機種,，新飛豹就是這樣一個傳奇產(chǎn)品：在原有的設計研制基礎上，新飛豹從2000年開始設計,，到2002年7月1日完成首飛,，僅僅用了兩年半的時間。

這是一個關于數(shù)字化的萌芽發(fā)展成參天大樹的故事,。在技術上采用了全數(shù)字樣機的設計制造技術,，這是中國第一次大規(guī)模應用,，而且應用在最為復雜的產(chǎn)品開發(fā)上；而在管理上,，則徹底打通了設計院與制造廠之間的組織墻壁,，從而實現(xiàn)了設計與制造一體化。

更重要的是決策：在當時數(shù)字化設計在國內(nèi)幾乎是空白的時候,，數(shù)字化思維是一種石破天驚的力量,。

實際上，當時能夠實現(xiàn)全機翼的全數(shù)字設計在中國已經(jīng)很了不起了,。因此,，有的專家保守地提出：機翼采取三維的設計，機身仍采用二維的圖紙,。最后,，決策組還是力排眾議，采用了整機全數(shù)字化的設計,。因為,，如果機翼采用三維設計，而機身采用二維設計,，則界面關系搞不清楚,，數(shù)據(jù)的傳遞將成為阻礙開發(fā)進程的重大絆腳石。沒有全數(shù)字化的軟件支撐,，任何一點細微的誤差,，都可能成為制造業(yè)的夢魘,。

痛定思痛,，全數(shù)字化樣機，成為一代航空人的夢想,。

實際上,，這些成就的取得也源于國內(nèi)數(shù)字化技術的多年積累。航空工業(yè)的數(shù)字化技術,，源于上世紀70 年代末,、80 年代初，通過國家“六五”～“九五”計劃期間的“7760 CAD/CAM系統(tǒng)”,、“CIEM”,、飛機異地無紙設計、“航空CIMS”等項目的多年預研,，軟件對工業(yè)的啟蒙,，正在成為航空人士的一股覺醒的原動力。

而新飛豹,，則讓數(shù)字化思維得到了大規(guī)模的工程應用,。

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飛機設計過程中有兩個重要的問題要解決,，第一個是氣動布局，也就是外形,；第二個是總體布置,。只有外形和總體布置確定下來，飛機所有的研發(fā),，才能向下推進,。盡管當時國內(nèi)還沒有完整的外形整個數(shù)字化建模的經(jīng)驗，然而工作團隊還是僅僅花了三個月的時間,，就完成飛豹飛機外形的全部設計,。

到了2000年底，全數(shù)字化飛機樣機的建模工作基本結束,，結構98.2%模型全部交付,。接下來的工作就是數(shù)字仿真、工藝研制,、樣機開發(fā),。由于飛豹具有外形數(shù)字樣機，整機可以進行仿真驗證實驗,，從而大大減少耗資巨大的模型風洞實驗,。

這就是軟件的魅力。如果用傳統(tǒng)方法,，基于圖紙的二維設計,，兩年半的時間，或許僅僅能畫完工程圖,。

更為重要的是：在數(shù)字化建模過程中,，數(shù)字化標準也同步制訂出來。要設計一個產(chǎn)品,，如果沒有標準,，那幾乎就是仿制。新型產(chǎn)品一定是產(chǎn)品設計和標準共同成長的,。智能制造的核心是軟件,，而標準一定要同步生成。如果編程完成之后,，再回頭去補文檔,，那么這個開發(fā)過程就是有問題的。

設計做完,，進行驗證,，與此同時拿出標準，這就是同步成長。

創(chuàng)新體系,，標準為核心,。新型產(chǎn)品應該和新型體系共同成長，這才是可用的研發(fā)體系,。有了產(chǎn)品,，同時有了標準，這才是真正的研制,。

十六年過去了,，制造業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。然而,，令人痛心的是,，2000年就開始啟動并成功的數(shù)字化應用，依然沒有在中國扎根,、發(fā)芽和壯大,。中國99%的工廠和研制單位，至今仍然沒有建立全數(shù)字化制造體系,。

這是當下中國制造業(yè)最大的痛,。也是我們在面臨工業(yè)4.0大潮的時候，為何心生崇敬,，卻又對落地（執(zhí)行）百般疑惑,。

飛豹最后形成的數(shù)字樣機有54000多個結構件，43萬個標準件,。作一個對比的是,，最新列裝的大型運輸機運20（胖妞）有近千萬個零部件。如此復雜的產(chǎn)品,，沒有全數(shù)字化設計,，幾乎是不可想象的。重要的是,，這就意味著全數(shù)字化設計開發(fā)進入PC機時代,。這意味著，大型復雜產(chǎn)品CAD工程應用,，終于來到尋常工程師的辦公桌上。

這技術水平極高的第一次,，真真切切地發(fā)生在中國,。

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返工修改，是制造業(yè)最大的浪費,。不幸的是,，這是傳統(tǒng)制造業(yè)最常見的通病。飛豹飛機有54000多個結構件，如用傳統(tǒng)手工設計,，在實際工藝與制造過程中,，按常規(guī)考量估計也要有近6000張工程更改單。這意味著海量的修改工程,，而第一次采用數(shù)字化設計的工程更改單,，僅僅有1041張。

也就是說,，工程返工的數(shù)量,，從六千張劇減到一千多張。工程量減少80%左右,。這就是傳統(tǒng)設計手段進化到數(shù)字化設計,，所產(chǎn)生的令人瞠目結舌的效果。

顯然,，全數(shù)字化設計,，減少了制造業(yè)最為頭疼的：工程更改單——這往往是交貨延期最主要的問題。

數(shù)字化設計技術的推廣應用,，已為中航第一飛機研究院（含現(xiàn)在的上飛院）和制造廠商西飛公司帶來了巨大的效益：當年的項目設計周期,，由常規(guī)的2.5年縮短到1年，而工裝準備周期則可以作到與設計同步,，大大縮短了制造周期,；保證了飛機的研制進度。

與此同時,，數(shù)字化的設計帶來“摟草打兔子”的效果——數(shù)字化產(chǎn)品帶來的知識可重用,，軟件帶來的知識復用，充分體現(xiàn)在飛機的數(shù)字化研制上,。

一飛院的設計人員乘勝追擊,，在四年之內(nèi)，一口氣設計出三款飛機,。

而傳統(tǒng)研制方法,，至少十年才能設計制造一架飛機。不能重用既有的知識,，是設計研發(fā)中最大的浪費,。而通過軟件固化的模型、知識和前人的經(jīng)驗,，讓數(shù)字化充分展現(xiàn)神奇的組合與創(chuàng)新,。
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“新飛豹”不僅僅具備對海、對地的全天候精確攻擊能力,，是攻防兼?zhèn)涞膶崙?zhàn)武器,、裝備體系的骨干力量之一,。而更具有意義的是，新飛豹全機數(shù)字樣機研制對中國航空業(yè)的發(fā)展,，帶來了巨大的拉動作用,。隨后，成都飛機研究所在超七“梟龍”飛機研制中,，也全面應用了數(shù)字化設計制造技術,。包括采用全機外形的三維數(shù)字化定義，建立了全機結構的數(shù)字樣機,，并以三維模型（全部數(shù)控零件）和二維工程圖樣的方式向工廠發(fā)放數(shù)據(jù),。初步穩(wěn)固地建立了數(shù)字化的技術體系，包括數(shù)字化設計標準的部分規(guī)范和部分材料庫,。這些實踐,，正在向民用行業(yè)不斷滲透擴散。而“新飛豹”(殲轟－7A)飛機也培養(yǎng)了大量的數(shù)字化設計制造人才,。當年的總設計師唐長紅,，已經(jīng)成為運-20的總設計師。

軟件以原力覺醒般的驚艷力量,，定義和支撐了制造業(yè)最為復雜產(chǎn)品的研發(fā)制造：新飛豹的身世有著太多的值得挖掘的亮點,。與它眾多馳騁在藍天的兄弟飛機不同，巨大的新飛豹數(shù)字樣機原型投影掛在小湯山中國航空博物館的山洞里面,。除非親歷者會流著眼淚靠近它,，幾乎沒有人注意到它的與眾不同。那銜著“全數(shù)字化”金鑰匙而誕生的非凡經(jīng)歷,，對于普通的制造業(yè)而言,，似乎也被掩沒在山洞之中。不過,，在當下的數(shù)字化設計與制造大潮中,，它已經(jīng)感受到了來自航空業(yè)之外的呼喚。

這終究是中國工業(yè)史上一個不可磨滅的軟件印跡：數(shù)字化的思維和軟件的支撐,，甫一亮相制造業(yè),，便勢不可擋。

未來第一站

軟件對產(chǎn)品設計的效率影響的確巨大。

成歌2047

市場上的國產(chǎn)三維設計軟件,，與國外先進的三維軟件相比,，差距巨大；不知軍方的三維機械設計軟件性能如何,，如果很厲害,，應該應用到民用行業(yè)，增強國產(chǎn)三維設計軟件的競爭力,。