軟件推進設(shè)計制造一體化

寂靜天花板

在以往飛機研制中,，或許聽過“制造無法滿足設(shè)計的要求”,、“設(shè)計發(fā)出的圖紙無法制造”等類似這樣的“埋怨”。飛機先設(shè)計,、后制造,，看似理所應(yīng)當(dāng)?shù)牧鞒蹋瑸槭裁磿�出現(xiàn)這種“互不買賬”的情況,？這是因為傳統(tǒng)飛機研制因為軟件功能的限制,，而采用設(shè)計、制造分離的串行研制模式,，設(shè)計主要負責(zé)飛機產(chǎn)品的工程定義,，制造則負責(zé)工藝設(shè)計、工裝設(shè)計,、生產(chǎn)制造以及采購,、質(zhì)量檢驗等環(huán)節(jié),。這種研制模式帶來的弊端就是：設(shè)計制造返工、更改貫徹困難,、研制周期拖長等,，這些問題制約著我國飛機研制的發(fā)展。
在當(dāng)今外部競爭,、客戶需求的牽引和影響下,，飛機產(chǎn)品全研制鏈的組織變革在積極推進。中航飛機研發(fā)中心試圖尋找一種新的研制模式,，能有效實現(xiàn)設(shè)計,、制造的并行開展，縮短研制流程,，提高產(chǎn)品質(zhì)量,。而設(shè)計制造一體化的發(fā)展從源頭解決了上述問題。飛機設(shè)計制造一體化是伴隨全三維設(shè)計,、MBD 技術(shù),、模塊化設(shè)計、關(guān)聯(lián)設(shè)計,、并行設(shè)計,、協(xié)同設(shè)計、仿真驗證技術(shù),、全面構(gòu)型管理等單點研制技術(shù)全面進步之后的一個新階段,，是對這些技術(shù)的大集成，它將打破當(dāng)前廠所分離的狀態(tài),，成為飛機數(shù)字化設(shè)計制造發(fā)展的趨勢和潮流,。
# ?" ]1 R; i5 P2 o" Y; u為確保型號研制成功、推進型號研制能力跨越提升,，中航飛機研發(fā)中心正在聯(lián)合西安飛機分公司在“新舟”700等多個型號中推廣應(yīng)用設(shè)計制造一體化研發(fā)模式,，它包含了一體化的組織、一體化的產(chǎn)品設(shè)計研發(fā),、一體化的電子數(shù)據(jù)組織及技術(shù)狀態(tài)管理,、一體化的研制管控、一體化的供應(yīng)鏈,、一體化的運營服務(wù)和保障等多個方面,，打破了傳統(tǒng)廠所分離的“拋過墻”式研發(fā)形式，有效解決制造無法提前介入問題,，支撐設(shè)計、制造工作并行開展,，可大大縮短整個產(chǎn)品研制周期,，提升核心競爭力,。
. l% O" k% G& C7 \+ c. t設(shè)計制造一體化需要搭建三個平臺：關(guān)聯(lián)設(shè)計平臺、協(xié)同研制平臺,、仿真驗證平臺,。簡單地說設(shè)計師采用CATIA軟件繪制出相應(yīng)的產(chǎn)品三維模型，再采用DELMIA仿真驗證平臺進行裝配關(guān)系,、生產(chǎn)過程的虛擬仿真,，再采用ENOVIA協(xié)同平臺進行數(shù)據(jù)發(fā)放，之后制造車間根據(jù)三維數(shù)據(jù)開展相應(yīng)的生產(chǎn)活動,，這個設(shè)計—仿真—發(fā)放—制造的過程似乎用短短的一句話就能表達,。
- z- |* Q9 p" H) O; Z然而，要順利實現(xiàn)這一流程的運行,，涉及數(shù)據(jù)屬性的定義,、數(shù)據(jù)的自動傳遞與更新、各類BOM傳遞與重構(gòu),、業(yè)務(wù)流程的梳理與定制,、平臺之間數(shù)據(jù)的輸入輸出、服務(wù)器的負載均衡,、數(shù)據(jù)庫的同步與更新,、電子倉庫的構(gòu)建……其復(fù)雜程度不可小覷。
6 J- M4 k% Z( j( K8 C; Z" M對此,，研發(fā)中心首先在最基礎(chǔ),、也是最重要的一體化平臺架構(gòu)中大膽創(chuàng)新，首次嘗試采用的“單數(shù)據(jù)庫,、多應(yīng)用,、跨異地網(wǎng)絡(luò)”的集群式架構(gòu)。從方案設(shè)計,、小范圍實施驗證,，到后期研發(fā)中心和西安飛機分公司的全面協(xié)同部署，設(shè)計制造一體化團隊聯(lián)合相關(guān)人員開展了多輪次討論,、協(xié)商,、風(fēng)險評估、保密論證,，方案更新迭代了一輪又一輪,，只為能夠搭建出一個穩(wěn)固的、合理的,、高效的一體化平臺,。
設(shè)計制造一體化作為最新的研制模式和各項成熟的單點技術(shù)的綜合應(yīng)用，在研發(fā)中心型號研制史上已有了發(fā)展的基礎(chǔ),。大運研制成功構(gòu)建了跨地域,、跨企業(yè)的并行協(xié)同研制平臺,，形成了國內(nèi)第一個基于全三維技術(shù)和多廠所聯(lián)合研制模式的新型飛機研制標準規(guī)范體系，打通了設(shè)計制造一體化發(fā)展道路,。在總結(jié)前期經(jīng)驗,、后續(xù)工程應(yīng)用過程中，研發(fā)與制造合力構(gòu)建的設(shè)計制造一體化體系呈現(xiàn)出了諸多特點,。
% F8 F+ a. x7 P5 F/ y# B( s5 `在統(tǒng)一平臺方面,，構(gòu)建了以設(shè)計制造一體化為核心、全球供應(yīng)商協(xié)同的統(tǒng)一平臺,，滿足全球化IPT團隊之間的多層次,、多方位業(yè)務(wù)協(xié)同需求，支持研制全周期的數(shù)字化連續(xù)工程和全生命周期的管理,。
實現(xiàn)了真正意義的唯一數(shù)據(jù)源,，解決了過去數(shù)據(jù)的冗余存儲、不一致,，以及數(shù)據(jù)重構(gòu),、多平臺數(shù)據(jù)傳輸與對接不連貫等突出問題，確保工程數(shù)據(jù)的狀態(tài)在設(shè)計,、工藝,、制造、檢驗等環(huán)節(jié)都是唯一狀態(tài),，理論上完全規(guī)避了數(shù)據(jù)狀態(tài)不一致的問題,。
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在數(shù)字化、信息化發(fā)展基礎(chǔ)上建立的設(shè)計制造一體化環(huán)境,，為以往型號研制中遇到的“老大難”問題提供了破解之道,，保證了設(shè)計與工藝、制造管理數(shù)據(jù)的一致性,，確保了設(shè)計更改與制造更改貫徹的有效關(guān)聯(lián)性,、可追溯性及符合性。這也在很大程度上解決了全三維工藝設(shè)計和工藝過程仿真無體系,、模塊化設(shè)計與制造差距較大,、供應(yīng)商發(fā)圖缺乏統(tǒng)一模式和規(guī)范、缺乏工裝構(gòu)型管理等一系列問題,。
2015年底,，“新舟”700飛機翼身組合體試驗件成功下架，作為“新舟”700項目研制在工程發(fā)展階段取得的重要成果,，這一成績正是設(shè)計制造一體化發(fā)揮效用的直接體現(xiàn),。
翼身組合體試驗件研制的過程是對設(shè)計制造一體化實現(xiàn)工程應(yīng)用的關(guān)鍵驗證。在“一體化”模式下,，設(shè)計,、制造聯(lián)合工作團隊依托關(guān)聯(lián)設(shè)計和協(xié)同研制平臺,，從設(shè)計初期開始就同步工作，確保了從原材料采購,、工藝準備、工裝設(shè)計,、零件制造,、組件裝配、部件裝配到總裝,、產(chǎn)品交付流程的順利推進,，整個過程一氣呵成，顯著減少了重復(fù)性工作,，大大縮短了翼身組合體的設(shè)計制造周期,，節(jié)省了時間及成本。
9 O; ?: q5 v. i3 i( _. L2 |" ~2 M攻關(guān)的歲月里,，研發(fā)中心結(jié)構(gòu)專業(yè)利用VPM,、DCE等多個并行協(xié)同研制平臺，推進飛機結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計,、三維關(guān)聯(lián)設(shè)計及設(shè)計制造協(xié)同,。同時，工藝部門通過平臺隨時掌握型號的設(shè)計動態(tài),，設(shè)計部門則通過平臺開展了各專業(yè)間協(xié)調(diào),，及時了解工藝部門的反饋信息，并進行設(shè)計改進,。
設(shè)計制造一體化不是指設(shè)計或制造的單一結(jié)構(gòu)發(fā)展,，其本質(zhì)是需要雙方共同推動的技術(shù)進步和業(yè)務(wù)層面的變革。
2013年11月,，“新舟”700飛機正式立項,。為盡快實現(xiàn)項目成功，在中航飛機統(tǒng)一指揮下,，集合設(shè)計,、生產(chǎn)制造等力量的“新舟”700項目和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組、工作小組加大協(xié)同力度,，突破技術(shù)架構(gòu),、業(yè)務(wù)模式、運行模式等技術(shù)和管理的瓶頸,，為形成以“新舟”700飛機為牽引的設(shè)計制造一體化研制模式打下了基礎(chǔ),。
依托設(shè)計和制造強有力的信息化工作團隊和關(guān)鍵業(yè)務(wù)協(xié)同工作團隊，設(shè)計制造一體化體系構(gòu)建和工程研制取得了顯著進展,。多專業(yè)關(guān)聯(lián)設(shè)計平臺,、仿真驗證和裝配指令設(shè)計平臺,、DCE2.0工程管理平臺成功構(gòu)建，依托平臺承載的設(shè)計制造一體化業(yè)務(wù),，已經(jīng)在“新舟”700飛機研制中進入全面試運行階段,，實現(xiàn)了面向制造的模塊定義和基于模塊成熟度和工藝預(yù)分工的工藝審查，第一次把成熟度定義完整地貫徹到了研制過程中,。
+ c3 J- E, d& m% J7 V同時,，構(gòu)建了基于制造分工的工藝頂層規(guī)劃，開展了制造裝配站位的定義和廠級交付規(guī)范的定義,。依據(jù)成熟度數(shù)模,，開展大部段裝配工藝設(shè)計與仿真。此外,，借鑒波音,、空客的先進經(jīng)驗，結(jié)合“新舟”700研制特點,，第一次提出了設(shè)計與構(gòu)型解耦的構(gòu)型管理體系并延伸到制造構(gòu)型控制,，從而達到設(shè)計制造“一致性”的構(gòu)型控制目的。
“不到型號成功的那一天,，就不能說是成功,。”項目負責(zé)人說道,。奔著這個目標,，中航飛機研發(fā)中心推進設(shè)計制造一體化的路徑也更加明晰。
0 y9 Q. A! D# h' L' b& M未來中航飛機將以信息技術(shù)為支撐,，將MBD技術(shù),、模塊化技術(shù)、多專業(yè)關(guān)聯(lián)設(shè)計技術(shù),、并行協(xié)同技術(shù),、技術(shù)狀態(tài)控制技術(shù)、面向裝配的工藝規(guī)劃設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)從單方面應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)槿�面�?yīng)用,，并不斷提升應(yīng)用的深度和廣度,。同時，以驗證項目和型號應(yīng)用為牽引,，形成一批先進的技術(shù)方案,、應(yīng)用規(guī)范和標準、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)成果,，爭取形成設(shè)計制造一體化領(lǐng)域的基礎(chǔ)標準及技術(shù)狀態(tài),、質(zhì)量管理體系。最終形成包括技術(shù)、手段,、工具,、方法等在內(nèi)的基礎(chǔ)性平臺化成果，支持未來多型號,、系列化發(fā)展,，逐步形成引領(lǐng)時代潮流的設(shè)計制造一體化經(jīng)典。

麗爺來了

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