數(shù)字化背景下民用飛機(jī)設(shè)計(jì)制造競(jìng)爭(zhēng)力提升

摘 要：航空技術(shù)在信息技術(shù)的發(fā)展下也不斷升級(jí)，一般民用飛機(jī)的制造成本較高、效率較低、主要依靠人工技術(shù)，航空公司針對(duì)這些情況提出了一些技術(shù)改進(jìn)。該文中筆者介紹了一種提高民用飛機(jī)設(shè)計(jì)制造競(jìng)爭(zhēng)力的方法，即采用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)提高民用飛機(jī)的性能特點(diǎn)，使其在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中不斷發(fā)展改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī) 數(shù)字技術(shù) 競(jìng)爭(zhēng)

中圖分類(lèi)號(hào)：V2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（b）-0092-02

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。目前，飛機(jī)的制造過(guò)程實(shí)際就是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)建立數(shù)學(xué)模型、進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真、設(shè)計(jì)定義產(chǎn)品，再根據(jù)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)定義，加工處理等，從而構(gòu)建出真實(shí)的飛機(jī)實(shí)物產(chǎn)品。近來(lái)幾年，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在民用飛機(jī)制造業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用，根據(jù)飛機(jī)行業(yè)中日益加劇的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)可以了解，若想民用飛機(jī)在設(shè)計(jì)制造中處于先導(dǎo)地位，就需要建立數(shù)字化的應(yīng)用設(shè)計(jì)平臺(tái)，建設(shè)滿(mǎn)足適合飛機(jī)研制需求的數(shù)字化環(huán)境。該文中筆者介紹了民用飛機(jī)制造設(shè)計(jì)數(shù)字化的概念，采用先進(jìn)的制造設(shè)計(jì)技術(shù)和數(shù)字化的管理理念，根據(jù)自身發(fā)展特點(diǎn)，制造有競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)品，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

1 數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的定義

數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造是在虛擬顯示、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原形、數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶(hù)的需求，迅速收集資源信息，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的仿真和原形制造，進(jìn)而快速生產(chǎn)出達(dá)到用戶(hù)要求性能的產(chǎn)品的整個(gè)制造過(guò)程。其實(shí)際就是建立數(shù)字化的設(shè)計(jì)空間模型，從而完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作。在民用飛機(jī)行業(yè)的設(shè)計(jì)制造中，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造設(shè)計(jì)技術(shù)、信息管理技術(shù)不斷融合發(fā)展，建立數(shù)字化的環(huán)境是現(xiàn)代行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

民航企業(yè)采用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)提高發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)力，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)信息的基礎(chǔ)之上，利用數(shù)據(jù)庫(kù)的廣泛應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)的制造設(shè)計(jì)。在激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，在民用飛機(jī)行業(yè)的發(fā)展中力求搭建以科學(xué)技術(shù)為主體，以提高飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造、管理、售后服務(wù)需求為目標(biāo)的綜合全面的數(shù)字化管理流程，建立數(shù)字化的設(shè)計(jì)制造體系，從而使民航企業(yè)在發(fā)展中實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化。

2 數(shù)字化技術(shù)在飛機(jī)制造中的問(wèn)題分析

2.1 數(shù)字化設(shè)計(jì)與模擬仿真在應(yīng)用中的問(wèn)題

數(shù)字化設(shè)計(jì)與模擬仿真在飛機(jī)開(kāi)發(fā)研究中需要從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)就著手使用，同時(shí)要貫穿整個(gè)工作流程，如工藝規(guī)劃、設(shè)計(jì)及工裝設(shè)計(jì)等過(guò)程。但是目前發(fā)現(xiàn)許多運(yùn)用時(shí)間的錯(cuò)誤問(wèn)題，在飛機(jī)的研制過(guò)程中出現(xiàn)了產(chǎn)品之間、工裝產(chǎn)品間的協(xié)調(diào)作業(yè)，忽略了在設(shè)計(jì)初期采用數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真的重要性，從而誘導(dǎo)了該狀況的發(fā)生。

同時(shí)，在數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真的應(yīng)用中也存在參與人員的問(wèn)題。對(duì)于數(shù)字化設(shè)計(jì)與模擬仿真的工作人員存在局限性，不應(yīng)該只將工藝設(shè)計(jì)人員作為限定目標(biāo)，要擴(kuò)大人員應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工人的全面參與，提高數(shù)字化技術(shù)的實(shí)用效果。

目前，在民用飛機(jī)的研制技術(shù)中，國(guó)外一般采用產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)人員集中協(xié)調(diào)合作方式的工作流程，在改善工作方式的同時(shí)還節(jié)約了飛機(jī)研制時(shí)間。在國(guó)內(nèi)飛機(jī)行業(yè)的發(fā)展中，要改善合作方式中的問(wèn)題，從國(guó)外發(fā)展中汲取經(jīng)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)，為自身行業(yè)的快速完善發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)本身也存在一定的缺陷。

目前，民用飛機(jī)使用的是索尼公司生產(chǎn)的DELMIA軟件，它本身就存在技術(shù)上的缺陷，如，它無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)重力仿真，在仿真中三維軟件都是懸空存在的；在模擬仿真時(shí)，不能客觀的反映鈑金器件的柔韌性。所以，在采用DELMIA軟件仿真后，仍要對(duì)存在的缺陷進(jìn)行分析判斷，減少設(shè)計(jì)中的誤差錯(cuò)誤。

在數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)的應(yīng)用中缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)要求，只是根據(jù)工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)及產(chǎn)品的詳細(xì)程度來(lái)判定仿真細(xì)節(jié)，結(jié)果參差不齊，影響了模擬驗(yàn)證的權(quán)威性。所以，要制定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范體制，按照標(biāo)準(zhǔn)，從建模開(kāi)始，統(tǒng)一執(zhí)行。

2.2 數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真使用系統(tǒng)中的問(wèn)題

數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真的使用系統(tǒng)面向的用戶(hù)面比較廣泛且個(gè)體之間差異較大，容易造成使用效果間的差異化。所以，在擴(kuò)大數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)使用范圍的同時(shí)，要合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面，安排適當(dāng)?shù)墓ぷ髋嘤?xùn)，提高數(shù)字化設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的全面性、實(shí)用性。

2.3 缺少對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的及時(shí)采集和反饋

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與反饋可以為工作的開(kāi)展提供便利的條件，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，制定合理的生產(chǎn)計(jì)劃，合理安排生產(chǎn)進(jìn)度。但是，目前民用飛機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中缺乏該種功能，不能很好的實(shí)現(xiàn)作業(yè)完工進(jìn)程的數(shù)據(jù)采集。

數(shù)字化的管理系統(tǒng)軟件還沒(méi)得到普及應(yīng)用，一般民航企業(yè)都存在紙質(zhì)的數(shù)據(jù)報(bào)表，缺乏對(duì)產(chǎn)品測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的采集分析。目前很多測(cè)量設(shè)備均可直接生產(chǎn)表格，將其輸入應(yīng)用系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的永久保存、為今后有效的控制質(zhì)量及安排生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

3 數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的特點(diǎn)分析

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)研制方法主要包括概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)計(jì)三個(gè)階段，并且各個(gè)階段都需要設(shè)計(jì)繪制模型，工作人員按照制作的樣機(jī)對(duì)飛機(jī)及內(nèi)部配置進(jìn)行準(zhǔn)確詳細(xì)的設(shè)計(jì)，主要表現(xiàn)為串行模式。然而在數(shù)字化的設(shè)計(jì)與制造環(huán)境下，模線(xiàn)的繪制以及實(shí)物樣機(jī)均可由數(shù)字化的形式及樣機(jī)取代，表現(xiàn)為并行模式的研制過(guò)程，促進(jìn)了各學(xué)科之間的交錯(cuò)融合，將業(yè)務(wù)過(guò)程作為工作核心，實(shí)現(xiàn)了跨地域、多企業(yè)化的動(dòng)態(tài)研制。利用連通的互聯(lián)網(wǎng)信息使分散的制造商之間加強(qiáng)了技術(shù)的溝通交流，互相協(xié)調(diào)合作，交換相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)民用飛機(jī)設(shè)計(jì)制造中數(shù)據(jù)、人員設(shè)備及時(shí)間等資源的共享。

隨著數(shù)字化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各行業(yè)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化與先進(jìn)技術(shù)的融合交錯(cuò)。在民用飛機(jī)的發(fā)展制造過(guò)程中同樣存在這種融合技術(shù)，它充分發(fā)揮了當(dāng)前先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，改善了企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。

4 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在民用飛機(jī)設(shè)計(jì)制造中的發(fā)展構(gòu)想

4.1 加深對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用

在民用飛機(jī)的開(kāi)發(fā)研究過(guò)程中引入數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真技術(shù)。從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研制工作開(kāi)始，利用并行的工作運(yùn)行模式，使各部門(mén)設(shè)計(jì)人員相互合作，利用數(shù)字化的工作設(shè)計(jì)研究平臺(tái)，提升產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研制質(zhì)量。同時(shí)要建立相互集成的軟件系統(tǒng)平臺(tái)。單一的DELMIA軟件只能將可視化的設(shè)計(jì)信息表現(xiàn)為信息孤島。如果在產(chǎn)品研制過(guò)程中，利用相互集成的系統(tǒng)不僅可以改觀這一情況，還能夠?qū)ELMIA軟件與PDM軟件相互集成，通過(guò)直接的保存與調(diào)用，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字資料的及時(shí)性和有效性；將DELMIA與CAPP相互集成，可以實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的文本處理功能，提高了系統(tǒng)的實(shí)用性。

4.2 建立數(shù)字化的組織管理體系

采用數(shù)字化的系統(tǒng)組織管理平臺(tái)，利用新型的管理方式，設(shè)置專(zhuān)業(yè)的管理團(tuán)隊(duì)，全面有效的利用各部門(mén)間的資源投資；采用產(chǎn)業(yè)鏈條的結(jié)構(gòu)形式利用數(shù)字化的信息平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各企業(yè)間的連通協(xié)作，實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)供應(yīng)商的管理工作；在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研制過(guò)程中，要適時(shí)地對(duì)項(xiàng)目工作進(jìn)行監(jiān)督審查，改變傳統(tǒng)的管理模式，實(shí)現(xiàn)制造商與使用商在項(xiàng)目實(shí)施初期的良好溝通，組成專(zhuān)業(yè)的項(xiàng)目管理小組，及時(shí)解決項(xiàng)目實(shí)施中的問(wèn)題，為飛機(jī)的技術(shù)研制提供良好的技術(shù)支持，縮短工程周期，提高工作效率，利用低價(jià)的成本實(shí)現(xiàn)高額的經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 提高系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值

民航企業(yè)面向的客戶(hù)比較廣泛且不同客戶(hù)對(duì)工藝文件的格式與審簽流程也不盡相同，根據(jù)這一情況，民航企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)要采用靈活的應(yīng)用系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)文件格式及審簽工作的自定義化，從而滿(mǎn)足廣大客戶(hù)的需求；在管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)物料資源的條碼管理，降低資源的勞動(dòng)力度，盡量避免人工操作帶來(lái)的錯(cuò)誤；同時(shí)要設(shè)置人性化的管理界面，實(shí)現(xiàn)人人可以上手操作，使系統(tǒng)的功能特點(diǎn)得到充分發(fā)揮。

4.4 根據(jù)工作性質(zhì)，設(shè)置不同的數(shù)字化網(wǎng)頁(yè)

全球范圍的飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造人員表現(xiàn)為一種分布式的協(xié)作關(guān)系，數(shù)字化的信息平臺(tái)根據(jù)關(guān)系等級(jí)的不同，分別授予不同的操作權(quán)限，分屬于不同的操作設(shè)計(jì)界面，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的設(shè)計(jì)制造，對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行數(shù)字化操控，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)的改進(jìn)。截止目前為止，我國(guó)在飛機(jī)設(shè)計(jì)與制造業(yè)的發(fā)展中均實(shí)現(xiàn)了自身的特色發(fā)展，例如，沈飛的鈦合金結(jié)構(gòu)及成飛的鋁合金等。對(duì)于飛機(jī)制造發(fā)展的目標(biāo)是在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上，建立一個(gè)虛擬化的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造平臺(tái)，使飛機(jī)制造商之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)完美的相互協(xié)作、技術(shù)溝通交流等工作。同時(shí)，制造廠商也可以不受地理區(qū)域的限制，利用自身的權(quán)限主動(dòng)訪問(wèn)虛擬飛機(jī)。同樣作為合作伙伴的供應(yīng)商也享有一定的權(quán)限，利用數(shù)字化信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各企業(yè)的信息資源共享。利用數(shù)字化開(kāi)放式的信息技術(shù)平臺(tái)，可以有效及時(shí)的滿(mǎn)足合作伙伴的資源需求，提升了工作進(jìn)程及工作效率。

4.5 民用飛機(jī)適航要求下的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)研制平臺(tái)

民用飛機(jī)的研制開(kāi)發(fā)要滿(mǎn)足適航管理的要求，在保障安全的同時(shí)也要維護(hù)大眾的整體利益。在信息技術(shù)及資源共享的技術(shù)環(huán)境下，改變傳統(tǒng)的研制模式，建立數(shù)字化的設(shè)計(jì)研制平臺(tái)，為民航企業(yè)在制造業(yè)的發(fā)展中獲得了良好的競(jìng)爭(zhēng)力。

同時(shí)，在利用數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)的發(fā)展中也要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有資源的充分利用，綜合聯(lián)系未來(lái)發(fā)展因素，實(shí)現(xiàn)清晰明了的數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)的層次結(jié)構(gòu)。在基于WEB的發(fā)展環(huán)境要求下，結(jié)合WEB的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的合作聯(lián)系，建立一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字化研制平臺(tái)，建立全面的數(shù)據(jù)資源結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)按要求分類(lèi)、分別管理、進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與審查全面提高信息資源的管理力度。綜合考慮項(xiàng)目中的各個(gè)工作環(huán)節(jié)，確保數(shù)字化研制平臺(tái)的全面參與。

4.6 以?xún)?yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量贏得發(fā)展市場(chǎng)

在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境的影響下，各企業(yè)的發(fā)展都存在一定程度上的不確定性。為了穩(wěn)定企業(yè)在發(fā)展中的堅(jiān)固地位，力求建立全能的公司企業(yè)。在民航企業(yè)的發(fā)展中，輔助服務(wù)市場(chǎng)在民用飛機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展中占有很大比重，擁有廣闊的發(fā)展前景。所以，在民航企業(yè)發(fā)展中，要建立健全的服務(wù)體系和完善的服務(wù)流程結(jié)構(gòu)，以此提高民航企業(yè)在發(fā)展中的競(jìng)爭(zhēng)力。優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量是贏得市場(chǎng)發(fā)展的前提，所以，售前要做到優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量，售后要做到細(xì)致入微。做到專(zhuān)業(yè)迅速，及時(shí)處理解決服務(wù)問(wèn)題，工作人員要盡自身最大限度降低產(chǎn)品給客戶(hù)帶來(lái)的損失。

5 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在民航企業(yè)制造業(yè)中發(fā)展的預(yù)期效果

目前，三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用在民用飛機(jī)設(shè)計(jì)制造業(yè)中。數(shù)字化的設(shè)計(jì)技術(shù)減輕了設(shè)計(jì)工程師的工作負(fù)擔(dān)、提高了工作效率，利用仿真得到的真實(shí)模型，方便了工程師對(duì)后期工作的處理設(shè)計(jì)，提高了工作質(zhì)量；利用數(shù)字化的樣機(jī)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了零件結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，同時(shí)改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造模式，縮短了研制周期，降低了費(fèi)用成本。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)為民用飛機(jī)設(shè)計(jì)制造資源計(jì)劃系統(tǒng)的實(shí)施提供了便利條件，為資源計(jì)劃的實(shí)施提供了實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。在激烈的社會(huì)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，由于網(wǎng)絡(luò)資源的擴(kuò)展，供應(yīng)鏈也逐漸形成了一種新的網(wǎng)鏈模式，利用數(shù)字化的設(shè)計(jì)技術(shù)提高了供應(yīng)商之間的運(yùn)作效率。從數(shù)字化的真實(shí)模型可以了解客戶(hù)的需求，加強(qiáng)了客戶(hù)與制造商的互動(dòng)聯(lián)系，根據(jù)用戶(hù)需求，制造設(shè)計(jì)出符合客戶(hù)要求的產(chǎn)品，提高客戶(hù)的滿(mǎn)意程度。

6 結(jié)語(yǔ)

在航空制造業(yè)的發(fā)展中競(jìng)爭(zhēng)力的提高主要受時(shí)間、成本、質(zhì)量及服務(wù)四個(gè)因素的影響，并且它們已成為航空航天領(lǐng)域各企業(yè)發(fā)展的追求目標(biāo)。數(shù)字化的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)為航空制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了革命性的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，在高規(guī)格的質(zhì)量要求下縮短了研制周期、在低成本的基礎(chǔ)上提高了產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到了客戶(hù)的滿(mǎn)意程度，加快了企業(yè)發(fā)展的進(jìn)程。在利用數(shù)字化的設(shè)計(jì)技術(shù)的同時(shí)，還要綜合采用系統(tǒng)的數(shù)字管理體系，對(duì)民航企業(yè)進(jìn)行整體的技術(shù)變革，領(lǐng)導(dǎo)者要高瞻遠(yuǎn)矚，建立專(zhuān)業(yè)的工作團(tuán)隊(duì)，從而全面提高企業(yè)在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

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