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標題: 軟件推進設計制造一體化 [打印本頁]

作者: 寂靜天花板 時間: 2016-9-5 13:42
標題: 軟件推進設計制造一體化
在以往飛機研制中，或許聽過“制造無法滿足設計的要求”、“設計發出的圖紙無法制造”等類似這樣的“埋怨”。飛機先設計、后制造，看似理所應當的流程，為什么會出現這種“互不買賬”的情況？這是因為傳統飛機研制因為軟件功能的限制，而采用設計、制造分離的串行研制模式，設計主要負責飛機產品的工程定義，制造則負責工藝設計、工裝設計、生產制造以及采購、質量檢驗等環節。這種研制模式帶來的弊端就是：設計制造返工、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展。
在當今外部競爭、客戶需求的牽引和影響下，飛機產品全研制鏈的組織變革在積極推進。中航飛機研發中心試圖尋找一種新的研制模式，能有效實現設計、制造的并行開展，縮短研制流程，提高產品質量。而設計制造一體化的發展從源頭解決了上述問題。飛機設計制造一體化是伴隨全三維設計、MBD 技術、模塊化設計、關聯設計、并行設計、協同設計、仿真驗證技術、全面構型管理等單點研制技術全面進步之后的一個新階段，是對這些技術的大集成，它將打破當前廠所分離的狀態，成為飛機數字化設計制造發展的趨勢和潮流。
為確保型號研制成功、推進型號研制能力跨越提升，中航飛機研發中心正在聯合西安飛機分公司在“新舟”700等多個型號中推廣應用設計制造一體化研發模式，它包含了一體化的組織、一體化的產品設計研發、一體化的電子數據組織及技術狀態管理、一體化的研制管控、一體化的供應鏈、一體化的運營服務和保障等多個方面，打破了傳統廠所分離的“拋過墻”式研發形式，有效解決制造無法提前介入問題，支撐設計、制造工作并行開展，可大大縮短整個產品研制周期，提升核心競爭力。
設計制造一體化需要搭建三個平臺：關聯設計平臺、協同研制平臺、仿真驗證平臺。簡單地說設計師采用CATIA軟件繪制出相應的產品三維模型，再采用DELMIA仿真驗證平臺進行裝配關系、生產過程的虛擬仿真，再采用ENOVIA協同平臺進行數據發放，之后制造車間根據三維數據開展相應的生產活動，這個設計—仿真—發放—制造的過程似乎用短短的一句話就能表達。
然而，要順利實現這一流程的運行，涉及數據屬性的定義、數據的自動傳遞與更新、各類BOM傳遞與重構、業務流程的梳理與定制、平臺之間數據的輸入輸出、服務器的負載均衡、數據庫的同步與更新、電子倉庫的構建……其復雜程度不可小覷。
對此，研發中心首先在最基礎、也是最重要的一體化平臺架構中大膽創新，首次嘗試采用的“單數據庫、多應用、跨異地網絡”的集群式架構。從方案設計、小范圍實施驗證，到后期研發中心和西安飛機分公司的全面協同部署，設計制造一體化團隊聯合相關人員開展了多輪次討論、協商、風險評估、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固的、合理的、高效的一體化平臺。
設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的綜合應用，在研發中心型號研制史上已有了發展的基礎。大運研制成功構建了跨地域、跨企業的并行協同研制平臺，形成了國內第一個基于全三維技術和多廠所聯合研制模式的新型飛機研制標準規范體系，打通了設計制造一體化發展道路。在總結前期經驗、后續工程應用過程中，研發與制造合力構建的設計制造一體化體系呈現出了諸多特點。
在統一平臺方面，構建了以設計制造一體化為核心、全球供應商協同的統一平臺，滿足全球化IPT團隊之間的多層次、多方位業務協同需求，支持研制全周期的數字化連續工程和全生命周期的管理。
實現了真正意義的唯一數據源，解決了過去數據的冗余存儲、不一致，以及數據重構、多平臺數據傳輸與對接不連貫等突出問題，確保工程數據的狀態在設計、工藝、制造、檢驗等環節都是唯一狀態，理論上完全規避了數據狀態不一致的問題。
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在數字化、信息化發展基礎上建立的設計制造一體化環境，為以往型號研制中遇到的“老大難”問題提供了破解之道，保證了設計與工藝、制造管理數據的一致性，確保了設計更改與制造更改貫徹的有效關聯性、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計和工藝過程仿真無體系、模塊化設計與制造差距較大、供應商發圖缺乏統一模式和規范、缺乏工裝構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項目研制在工程發展階段取得的重要成果，這一成績正是設計制造一體化發揮效用的直接體現。
翼身組合體試驗件研制的過程是對設計制造一體化實現工程應用的關鍵驗證。在“一體化”模式下，設計、制造聯合工作團隊依托關聯設計和協同研制平臺，從設計初期開始就同步工作，確保了從原材料采購、工藝準備、工裝設計、零件制造、組件裝配、部件裝配到總裝、產品交付流程的順利推進，整個過程一氣呵成，顯著減少了重復性工作，大大縮短了翼身組合體的設計制造周期，節省了時間及成本。
攻關的歲月里，研發中心結構專業利用VPM、DCE等多個并行協同研制平臺，推進飛機結構的創新設計、三維關聯設計及設計制造協同。同時，工藝部門通過平臺隨時掌握型號的設計動態，設計部門則通過平臺開展了各專業間協調，及時了解工藝部門的反饋信息，并進行設計改進。
設計制造一體化不是指設計或制造的單一結構發展，其本質是需要雙方共同推動的技術進步和業務層面的變革。
2013年11月，“新舟”700飛機正式立項。為盡快實現項目成功，在中航飛機統一指揮下，集合設計、生產制造等力量的“新舟”700項目和信息化領導小組、工作小組加大協同力度，突破技術架構、業務模式、運行模式等技術和管理的瓶頸，為形成以“新舟”700飛機為牽引的設計制造一體化研制模式打下了基礎。
依托設計和制造強有力的信息化工作團隊和關鍵業務協同工作團隊，設計制造一體化體系構建和工程研制取得了顯著進展。多專業關聯設計平臺、仿真驗證和裝配指令設計平臺、DCE2.0工程管理平臺成功構建，依托平臺承載的設計制造一體化業務，已經在“新舟”700飛機研制中進入全面試運行階段，實現了面向制造的模塊定義和基于模塊成熟度和工藝預分工的工藝審查，第一次把成熟度定義完整地貫徹到了研制過程中。
同時，構建了基于制造分工的工藝頂層規劃，開展了制造裝配站位的定義和廠級交付規范的定義。依據成熟度數模，開展大部段裝配工藝設計與仿真。此外，借鑒波音、空客的先進經驗，結合“新舟”700研制特點，第一次提出了設計與構型解耦的構型管理體系并延伸到制造構型控制，從而達到設計制造“一致性”的構型控制目的。
“不到型號成功的那一天，就不能說是成功。”項目負責人說道。奔著這個目標，中航飛機研發中心推進設計制造一體化的路徑也更加明晰。
未來中航飛機將以信息技術為支撐，將MBD技術、模塊化技術、多專業關聯設計技術、并行協同技術、技術狀態控制技術、面向裝配的工藝規劃設計等關鍵技術從單方面應用轉變為全面應用，并不斷提升應用的深度和廣度。同時，以驗證項目和型號應用為牽引，形成一批先進的技術方案、應用規范和標準、關鍵技術攻關成果，爭取形成設計制造一體化領域的基礎標準及技術狀態、質量管理體系。最終形成包括技術、手段、工具、方法等在內的基礎性平臺化成果，支持未來多型號、系列化發展，逐步形成引領時代潮流的設計制造一體化經典。

作者: 麗爺來了 時間: 2016-9-5 13:47
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