数字化产品的过去,现在和未来

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1、数字化产品的过去、现在和未来宁振波（中航第一飞机设计研究院，西安，710089）摘要：本文简要分析了国内外飞机数字化设计、制造、管理方面的发展历程，并以JSF的数字化应用体系为样板，设想了未来我们飞机数字化的发展方向。关键词：飞机数字化产品数字样机1．引言数字化产品指采用计算机软、硬件技术，以网络为基础，以数据库为平台；在产品从采办—研制—设计—制造—交付—培训—维护—报废的全生命周期中，以三维CAD设计为核心，将CAE/CAT/CAPP/CAM/CALS/PDM等计算机技术全面应用到产品的设计、制造、管

2、理、售后服务等环节，所形成的用户需要的产品。数字化产品和传统产品的最大区别就是改模拟量传递为数字量传递；把串行工作模式变为并行工作模式。其带来的必然结果是缩短产品研制周期，提高产品质量，降低研制成本。由于飞机制造业在数字化产品设计、制造领域的领先地位，以下就以国内外飞机制造业的数字化产品设计、制造为例；说明数字化产品的发展历程。国外在飞机制造业应用三维数字化技术大至可分为三个阶段：部件数字样机阶段（1986-1992），全机数字样机阶段（1990-1995），数字化生产方式阶段（1996-2003）。2．

3、国内外飞机数字化产品发展历程分析2．1．国外飞机数字化产品发展历程2．1．1．部件数字样机阶段波音公司于1986年开始采用三维数字化技术分别对747-400液压管路系统、PD41段三维概念设计和空间布置、767-200RB211三维数字样机及制造、737-500三维生产过程、V-22管路电缆协调验证、767-200飞行舱三维制造过程、757-46段数字化预装配、767-20043段三维设计和制造过程、77741段驾驶舱100%三维设计过程等进行了应用验证。在此过程中获得了大量经验与教训，制订了一系列有关数

4、字化设计制造的规范、手册、说明等技术文件，同时按精益生产思想不断改进研制过程，基本上建立起数字化设计制造技术体系，为全面应用数字化技术奠定了组织和管理方面的基础。2．1．2．全机数字样机阶段波音-777飞机作为世界上第一个采用全数字化定义和无图纸生产技术的大型工程项目，成为20世纪九十年代制造业应用信息技术的标志性进展。波音777飞机开发、研制、制造一次试飞成功的根本途径就是采用数字化技术和并行工程。波音公司在多年数字化技术试验的扎实的基础上，具有充分的技术积累和组织管理经验，它就在研制波音777新机过程

5、中全面应用了这一新技术，主要体现在三个方面，零部件的100％三维数字化定义、数字化预装配和以精益制造思想为指导共建立238个设计建造团队（DBT）实施并行工程。在此过程中，采用数字化预装配取消了主要的实物样机，修正了2500处设计干涉问题，便于测定间隙、确定公差以及分析重量、平衡和应力等，使设计更改和返工率减少了50％以上，装配时出现的问题减少了50％～80%，使777飞机于1994年4月提前一年上天。2．1．3．数字化生产方式阶段美国联合攻击战斗机（JSF）是20世纪最后一个重大的军用飞机研制和采购项目

6、。在波音公司和同洛克希德·马丁公司的竞争中，后者最终胜出并取得了这笔价值1890亿美元的巨额生意。JSF项目的竞争胜利者，以洛克希德、马丁公司为首的由30个国家的50家公司组成的团队，采用数字化的设计制造管理方式，以项目为龙头，充分发挥合作伙伴的最优能力，初步形成了跨越整个航空工业的全球性的虚拟企业。JSF具有最佳的多变共用性：在一个原型机上同时发展成不同用途的三个机种，在一条生产线上同时生产三个不同的机种，互换性达到80％。据初步分析，JSF采用数字化的设计、制造、管理方式后的效果如下：设计时间减少50

7、%，制造时间减少66%，总装工装减少90%，分立零件减少50%，设计制造维护成本分别减少50%。在设计、实验、制造之外，为对整个JSF项目进行管理，已出现数量惊人的软件，估计有一千五百万行代码将对飞机提供支持，其中包括飞机机载软件六百万行，地面测试和配置管理软件九百万行。要启动这些程序需要准备好35个软件进程和大约400个软件工具。为使洛克西德-马丁公司为主的全球50家企业可以协同设计、制造、测试、部署以及跟踪JSF整个项目的开发，从而按时完成JSF合同。洛克西德-马丁公司没有采用ERP系统，重新改组公司

8、的流程，而采用了全生命周期管理(PLM)软件为集成平台，构建了全球性的虚拟企业。由于JSF产品的复杂性，只有采用数字化生产方式才能作到。JSF的数字化技术包括以下几个方面：基于Web的数据交换和共享，它的数字化体系由四个平台组成，暨集成平台，网络平台，业务平台和商务平台。l集成平台采用TEAMCENTER产品全生命周期管理软件（PLM）；l网络平台采用VPN、LAN、WAN、Internet和各种应用系统组成的应用平台。l业务