數(shù)字化產(chǎn)品的過去,現(xiàn)在和未來

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1、數(shù)字化產(chǎn)品的過去、現(xiàn)在和未來寧振波（中航第一飛機設計研究院，西安，710089）摘要：本文簡要分析了國內外飛機數(shù)字化設計、制造、管理方面的發(fā)展歷程，并以JSF的數(shù)字化應用體系為樣板，設想了未來我們飛機數(shù)字化的發(fā)展方向。關鍵詞：飛機數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)字樣機1．引言數(shù)字化產(chǎn)品指采用計算機軟、硬件技術，以網(wǎng)絡為基礎，以數(shù)據(jù)庫為平臺；在產(chǎn)品從采辦—研制—設計—制造—交付—培訓—維護—報廢的全生命周期中，以三維CAD設計為核心，將CAE/CAT/CAPP/CAM/CALS/PDM等計算機技術全面應用到產(chǎn)品的設計、制造、管

2、理、售后服務等環(huán)節(jié)，所形成的用戶需要的產(chǎn)品。數(shù)字化產(chǎn)品和傳統(tǒng)產(chǎn)品的最大區(qū)別就是改模擬量傳遞為數(shù)字量傳遞；把串行工作模式變?yōu)椴⑿泄ぷ髂Ｊ?。其帶來的必然結果是縮短產(chǎn)品研制周期，提高產(chǎn)品質量，降低研制成本。由于飛機制造業(yè)在數(shù)字化產(chǎn)品設計、制造領域的領先地位，以下就以國內外飛機制造業(yè)的數(shù)字化產(chǎn)品設計、制造為例；說明數(shù)字化產(chǎn)品的發(fā)展歷程。國外在飛機制造業(yè)應用三維數(shù)字化技術大至可分為三個階段：部件數(shù)字樣機階段（1986-1992），全機數(shù)字樣機階段（1990-1995），數(shù)字化生產(chǎn)方式階段（1996-2003）。2．

3、國內外飛機數(shù)字化產(chǎn)品發(fā)展歷程分析2．1．國外飛機數(shù)字化產(chǎn)品發(fā)展歷程2．1．1．部件數(shù)字樣機階段波音公司于1986年開始采用三維數(shù)字化技術分別對747-400液壓管路系統(tǒng)、PD41段三維概念設計和空間布置、767-200RB211三維數(shù)字樣機及制造、737-500三維生產(chǎn)過程、V-22管路電纜協(xié)調驗證、767-200飛行艙三維制造過程、757-46段數(shù)字化預裝配、767-20043段三維設計和制造過程、77741段駕駛艙100%三維設計過程等進行了應用驗證。在此過程中獲得了大量經(jīng)驗與教訓，制訂了一系列有關數(shù)

4、字化設計制造的規(guī)范、手冊、說明等技術文件，同時按精益生產(chǎn)思想不斷改進研制過程，基本上建立起數(shù)字化設計制造技術體系，為全面應用數(shù)字化技術奠定了組織和管理方面的基礎。2．1．2．全機數(shù)字樣機階段波音-777飛機作為世界上第一個采用全數(shù)字化定義和無圖紙生產(chǎn)技術的大型工程項目，成為20世紀九十年代制造業(yè)應用信息技術的標志性進展。波音777飛機開發(fā)、研制、制造一次試飛成功的根本途徑就是采用數(shù)字化技術和并行工程。波音公司在多年數(shù)字化技術試驗的扎實的基礎上，具有充分的技術積累和組織管理經(jīng)驗，它就在研制波音777新機過程

5、中全面應用了這一新技術，主要體現(xiàn)在三個方面，零部件的100％三維數(shù)字化定義、數(shù)字化預裝配和以精益制造思想為指導共建立238個設計建造團隊（DBT）實施并行工程。在此過程中，采用數(shù)字化預裝配取消了主要的實物樣機，修正了2500處設計干涉問題，便于測定間隙、確定公差以及分析重量、平衡和應力等，使設計更改和返工率減少了50％以上，裝配時出現(xiàn)的問題減少了50％～80%，使777飛機于1994年4月提前一年上天。2．1．3．數(shù)字化生產(chǎn)方式階段美國聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機（JSF）是20世紀最后一個重大的軍用飛機研制和采購項目

6、。在波音公司和同洛克希德·馬丁公司的競爭中，后者最終勝出并取得了這筆價值1890億美元的巨額生意。JSF項目的競爭勝利者，以洛克希德、馬丁公司為首的由30個國家的50家公司組成的團隊，采用數(shù)字化的設計制造管理方式，以項目為龍頭，充分發(fā)揮合作伙伴的最優(yōu)能力，初步形成了跨越整個航空工業(yè)的全球性的虛擬企業(yè)。JSF具有最佳的多變共用性：在一個原型機上同時發(fā)展成不同用途的三個機種，在一條生產(chǎn)線上同時生產(chǎn)三個不同的機種，互換性達到80％。據(jù)初步分析，JSF采用數(shù)字化的設計、制造、管理方式后的效果如下：設計時間減少50

7、%，制造時間減少66%，總裝工裝減少90%，分立零件減少50%，設計制造維護成本分別減少50%。在設計、實驗、制造之外，為對整個JSF項目進行管理，已出現(xiàn)數(shù)量驚人的軟件，估計有一千五百萬行代碼將對飛機提供支持，其中包括飛機機載軟件六百萬行，地面測試和配置管理軟件九百萬行。要啟動這些程序需要準備好35個軟件進程和大約400個軟件工具。為使洛克西德-馬丁公司為主的全球50家企業(yè)可以協(xié)同設計、制造、測試、部署以及跟蹤JSF整個項目的開發(fā)，從而按時完成JSF合同。洛克西德-馬丁公司沒有采用ERP系統(tǒng)，重新改組公司

8、的流程，而采用了全生命周期管理(PLM)軟件為集成平臺，構建了全球性的虛擬企業(yè)。由于JSF產(chǎn)品的復雜性，只有采用數(shù)字化生產(chǎn)方式才能作到。JSF的數(shù)字化技術包括以下幾個方面：基于Web的數(shù)據(jù)交換和共享，它的數(shù)字化體系由四個平臺組成，暨集成平臺，網(wǎng)絡平臺，業(yè)務平臺和商務平臺。l集成平臺采用TEAMCENTER產(chǎn)品全生命周期管理軟件（PLM）；l網(wǎng)絡平臺采用VPN、LAN、WAN、Internet和各種應用系統(tǒng)組成的應用平臺。l業(yè)務