數(shù)字化背景下民用飛機(jī)設(shè)計(jì)制造競爭力提升

摘 要：航空技術(shù)在信息技術(shù)的發(fā)展下也不斷升級，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)制造競爭力的方法，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)，使其在激烈的競爭中不斷發(fā)展改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：民用飛機(jī) 數(shù)字技術(shù) 競爭

中圖分類號：V2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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)競爭可以了解，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，建設(shè)滿足適合飛機(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)，制造有競爭的產(chǎn)品，提高了企業(yè)的競爭意識。

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)庫和多媒體支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶的需求，迅速收集資源信息，對產(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)到用戶要求性能的產(chǎn)品的整個(gè)制造過程。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。

民航企業(yè)采用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)提高發(fā)展競爭力，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)庫的廣泛應(yīng)用平臺，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)的制造設(shè)計(jì)。在激烈的競爭環(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)用中的問題

數(shù)字化設(shè)計(jì)與模擬仿真在飛機(jī)開發(fā)研究中需要從產(chǎn)品開發(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)等過程。但是目前發(fā)現(xiàn)許多運(yùn)用時(shí)間的錯(cuò)誤問題，在飛機(jī)的研制過程中出現(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題。對于數(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。在國內(nèi)飛機(jī)行業(yè)的發(fā)展中，要改善合作方式中的問題，從國外發(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)中的問題

數(shù)字化設(shè)計(jì)與仿真的使用系統(tǒng)面向的用戶面比較廣泛且個(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 缺少對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的及時(shí)采集和反饋

現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與反饋可以為工作的開展提供便利的條件，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，缺乏對產(chǎn)品測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的采集分析。目前很多測量設(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程，促進(jìn)了各學(xué)科之間的交錯(cuò)融合，將業(yè)務(wù)過程作為工作核心，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，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 加深對數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用

在民用飛機(jī)的開發(fā)研究過程中引入數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真技術(shù)。從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研制工作開始，利用并行的工作運(yùn)行模式，使各部門設(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，提升產(chǎn)品的開發(fā)研制質(zhì)量。同時(shí)要建立相互集成的軟件系統(tǒng)平臺。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，利用新型的管理方式，設(shè)置專業(yè)的管理團(tuán)隊(duì)，全面有效的利用各部門間的資源投資；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)研制過程中，要適時(shí)地對項(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，組成專業(yè)的項(xiàng)目管理小組，及時(shí)解決項(xiàng)目實(shí)施中的問題，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)面向的客戶比較廣泛且不同客戶對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，從而滿足廣大客戶的需求；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

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)字化的信息平臺根據(jù)關(guān)系等級的不同，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，使飛機(jī)制造商之間通過網(wǎng)絡(luò)信息平臺實(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，實(shí)現(xiàn)各企業(yè)的信息資源共享。利用數(shù)字化開放式的信息技術(shù)平臺，可以有效及時(shí)的滿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

民用飛機(jī)的研制開發(fā)要滿足適航管理的要求，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，為民航企業(yè)在制造業(yè)的發(fā)展中獲得了良好的競爭力。

同時(shí)，在利用數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺的發(fā)展中也要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有資源的充分利用，綜合聯(lián)系未來發(fā)展因素，實(shí)現(xiàn)清晰明了的數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺的層次結(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，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、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)字化研制平臺的全面參與。

4.6 以優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量贏得發(fā)展市場

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)市場在民用飛機(jī)市場的發(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)展中的競爭力。優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量是贏得市場發(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。做到專業(yè)迅速，及時(shí)處理解決服務(wù)問題，工作人員要盡自身最大限度降低產(chǎn)品給客戶帶來的損失。

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)。在激烈的社會經(jīng)濟(jì)競爭環(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)模型可以了解客戶的需求，加強(qiáng)了客戶與制造商的互動(dòng)聯(lián)系，根據(jù)用戶需求，制造設(shè)計(jì)出符合客戶要求的產(chǎn)品，提高客戶的滿意程度。

6 結(jié)語

在航空制造業(yè)的發(fā)展中競爭力的提高主要受時(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)到了客戶的滿意程度，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)中的競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1]奚青偉，肖龍，彭杰.飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)的應(yīng)用與研究[J].經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2011（35）：87.

[2]周群，呂福成.飛機(jī)制造中數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)工裝的定義與應(yīng)用[J].中國科技縱橫，2011（13）：112.

[3]孟飆.飛機(jī)數(shù)字化裝配制造過程供應(yīng)鏈管控的重要性[J].航空制造技術(shù)，2010（23）：101-103.

[4]張國義，曹曉東.應(yīng)用WSN技術(shù)提高飛機(jī)部件數(shù)字化裝配制造水平[J].航空制造技術(shù)，2011（9）.

[5]劉光偉，萬世明，何萬飛，等.模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)：論航空鈑金模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)的發(fā)展[J].航空制造技術(shù)，2009（20）：40-47.

[6]梅中義.大飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)：基于MBD的飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)[J].航空制造技術(shù)，2010（18）：40-45.

[7]白玉，趙乃彥，范飛虹.推進(jìn)數(shù)字化制造技術(shù)提升企業(yè)核心競爭力[J].航空制造技術(shù)，2006（1）：20.

[8]尹向東.打造核心技術(shù)競爭力促進(jìn)我國航空事業(yè)發(fā)展[J].航空制造技術(shù)，2006 （2）：56-57.