民用飛機設(shè)計中界面控制數(shù)據(jù)集的應(yīng)用

張宇等

摘 要：隨著飛機設(shè)計制造的全球化，界面控制數(shù)據(jù)集（ICD）應(yīng)運而生，并且在供應(yīng)商管理，成本控制，設(shè)計制造和適航取證等多方面發(fā)揮著不可替代的作用。如何建立和控制這些界面控制數(shù)據(jù)集，成為了工程人員和項目人員共同關(guān)注的方面。該文從ICD基本概念出發(fā)，重點介紹了ICD的內(nèi)容、功能和分類，并詳細分析了在實際飛機設(shè)計中ICD分解、跟蹤和發(fā)放一系列創(chuàng)建和管理流程。為界面控制數(shù)據(jù)集在飛機設(shè)計的實際應(yīng)用提供了參考，同時也為ICD的廣泛應(yīng)用起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：界面控制數(shù)據(jù)集 民用飛機 設(shè)計 應(yīng)用

中圖分類號：V217 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0010-02

Abstract：With globalization of aircraft design and manufacture，Interface Control Data （ICD） emerges as the times require，which plays an irreplaceable role in many aspects，such as supplier management，cost control，design，manufacture and airworthiness certification.The creation and control of ICD raise the concern of engineers and project staff.Beginning with the basic concept of ICD，the article highlights contents，features and classifications of ICD and focuses on the creation and management process in the actual aircraft design，including decomposition，tracking and releasing.All of that provide an example for the usage of ICD in aircraft design and serve as references for wide application.

Key Words：Interface control data；Civil aircraft；Design；Application

在并行工程大行其道的今天，由全球供應(yīng)商負責(zé)設(shè)計和制造飛機上不同的組件或系統(tǒng)已成為常態(tài)。當這些由不同供應(yīng)商設(shè)計制造的組件或系統(tǒng)相對接時，就會產(chǎn)生物理和功能界面。如何建立和控制這些物理和功能界面，成為了工程人員和項目人員共同關(guān)心的話題，界面控制數(shù)據(jù)集正是在這種背景下應(yīng)運而生的，并廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代飛機設(shè)計制造中，發(fā)揮著舉足輕重的作用。

1 界面控制數(shù)據(jù)集（ICD）概述

ICD在民用飛機設(shè)計中主要是建立和控制零、部件之間的物理和功能界面要求。由于飛機中的零、部件由不同的供應(yīng)商設(shè)計制造，需要ICD統(tǒng)一控制界面要求，主要包括機械、結(jié)構(gòu)、構(gòu)型、安裝、液壓、氣源、電子電氣等物理和功能界面，并且遠不止如此，可以說任何界面要求都可以由ICD進行控制。

ICD作為民機設(shè)計的頂層數(shù)據(jù)要求，其重要性日益受到設(shè)計者的關(guān)注。如航電設(shè)備已廣泛應(yīng)用ICD進行接口的匹配與控制[1]，并且能夠?qū)CD的管理和流程進行有效運用[2-3]。然而ICD的應(yīng)用價值不僅僅局限于某個單一的飛機系統(tǒng)，而是涉及到設(shè)計、裝配和制造等每個環(huán)節(jié)。同時，其本身分解、跟蹤和發(fā)放的一系列創(chuàng)建流程也值得更加深入探究。

2 ICD內(nèi)容和作用

在民用飛機設(shè)計中，ICD一般以二維圖紙的形式呈現(xiàn)，如有需要還可包括3D模型，其主要內(nèi)容主要涵蓋了以下幾個方面：（1）確定所有受界面影響的零、部件和穿過界面區(qū)域的系統(tǒng)，對這些零、部件，應(yīng)定義識別號、頂層圖紙?zhí)?、供?yīng)商、供應(yīng)商的責(zé)任、相關(guān)的安裝圖紙；（2）確定界面細節(jié)，規(guī)定孔的尺寸、鉆孔區(qū)域、銷子尺寸、相配合零、部件的限制、連接區(qū)域和界面幾何外形等等；（3）提供零、部件外形、安裝和相配合的構(gòu)型以及界面尺寸數(shù)據(jù)；（4）當界面工程要求影響界面零、部件的物理或功能特征時，應(yīng)加以改善；（5）確定每個用于連接零、部件的緊固件在界面上的位置，確定每個緊固件的名稱、零件號和供應(yīng)商；（6）應(yīng)涵蓋所有只要不影響系統(tǒng)界面就不會被更改的特性；（7）確定工作包中物理界面和所有配合零、部件的公差；（8）確定界面零、部件的所屬權(quán)；（9）包含界面上零、部件的3D模型，涵蓋了零、部件的外形輪廓線和所有的界面點，像安裝孔、接頭、連接器等。

值得注意的是，盡管ICD可以以二維圖紙的形式存在，但在實際項目中，ICD不可作為制造圖紙使用。ICD的要求應(yīng)該貫徹到裝配或安裝數(shù)據(jù)集中，因此應(yīng)把ICD要求歸并到產(chǎn)品生產(chǎn)定義數(shù)據(jù)集中使用。

由上述ICD所涵蓋的內(nèi)容可以看出，ICD影響著設(shè)計和制造的全過程，其主要作用如下[4]：（1）詳細定義界面區(qū)域、系統(tǒng)和配合件的界限；（2）在有共同邊界的工作包間建立和維持設(shè)計概念的兼容性；（3）調(diào)整及確定界面基準和公差來控制連接零件間的參數(shù)；（4）分配供應(yīng)商對界面零件的權(quán)限及責(zé)任；（5）驅(qū)動界面連接零件的詳細設(shè)計。

3 ICD類型

在民用飛機設(shè)計過程中，界面的定義可能很簡單，也可能很復(fù)雜。復(fù)雜的ICD可能包含幾個簡單的ICD控制界面細節(jié)。當兩個零、部件相裝配時，就產(chǎn)生了簡單的界面。如航線可更換組件和連接結(jié)構(gòu)之間的界面就是簡單的界面。每個零、部件由不用的供應(yīng)商提供，由ICD控制這個界面。當幾個供應(yīng)商同時負責(zé)設(shè)計工作包時，就產(chǎn)生了復(fù)雜的界面。每個工作包可能包括幾個系統(tǒng)，不同的零、部件和結(jié)構(gòu)。對于復(fù)雜的界面，所有相關(guān)的供應(yīng)商在概念設(shè)計初期就應(yīng)開始著手準備。

ICD根據(jù)所控制界面的層次，可以分為系統(tǒng)組件界面控制數(shù)據(jù)集（SCICD）和工作包界面控制數(shù)據(jù)集（WPICD）。

4 ICD創(chuàng)建與管理

在民用飛機設(shè)計過程中，為了管理界面數(shù)據(jù)，需要按一定流程和順序?qū)缑鏀?shù)據(jù)進行創(chuàng)建和更改。首先，對飛機按層次進行合理化的界面分解，并對分解后的子結(jié)構(gòu)和界面進行重新組織；其次，創(chuàng)建界面控制文檔和界面控制圖；最后，建立數(shù)據(jù)庫工具對界面數(shù)據(jù)進行跟蹤，并記錄發(fā)放和升版狀態(tài)。

4.1 ICD分解

一般依據(jù)轉(zhuǎn)包合同或工作包界面對飛機進行ICD分解。界面依據(jù)所處工作包的位置不同，一般可分為兩大類：一類是工作包之間的界面；另一類是工作包內(nèi)部界面。兩類界面都應(yīng)在界面控制數(shù)據(jù)中進行定義。一般情況下，應(yīng)優(yōu)先定義第一類界面。

在進行界面分解時，從分析每個子結(jié)構(gòu)入手，分析每個子結(jié)構(gòu)是否與其它所列的子結(jié)構(gòu)存在可能的界面，如機械界面、電子界面和軟件界面等等。如果不確定是否存在界面，可以在子結(jié)構(gòu)之間相交的連線處標識出來。當后續(xù)確定不需要此界面時，可以刪除。這種方法可以將界面數(shù)量減到最少。

4.2 ICD跟蹤

界面控制數(shù)據(jù)集應(yīng)時時保持最新狀態(tài)，并貫徹到工程設(shè)計中，限定工程設(shè)計的范圍。為了時時跟蹤ICD所處的狀態(tài)，應(yīng)創(chuàng)建一份數(shù)據(jù)庫工具以模擬ICD分解的功能，記錄ICD創(chuàng)建的流程。采用該工具，可輕松更新發(fā)放的信息，列出與其它子結(jié)構(gòu)或子系統(tǒng)的界面，規(guī)定標準報告的模板。這些標準報告可以表明界面和一些特殊區(qū)域的狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫中還應(yīng)包括用做參考和描述界面的文檔，如界面圖紙和相關(guān)文件。

4.3 ICD發(fā)放

針對每個界面的ICD應(yīng)包括對界面的描述和相關(guān)的圖紙。任何ICD的發(fā)放，都應(yīng)經(jīng)過所有相關(guān)的供應(yīng)商、工程和制造等部門的共同審定和批準。最后的版本由相關(guān)部門負責(zé)發(fā)放，進行分發(fā)和協(xié)調(diào)所需的更改。ICD作為必要信息應(yīng)貫徹到飛機的整個設(shè)計流程和集成中。界面的體系也作為集成，試驗和認證的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

經(jīng)過實際飛機項目的驗證，ICD在飛機設(shè)計過程中，如并行工程，供應(yīng)商管理，成本控制和制造裝配等多方面發(fā)揮著重要作用。可以說，ICD的廣泛應(yīng)用可提升現(xiàn)代飛機設(shè)計制造的核心競爭力。正確，有效，合理的應(yīng)用界面控制數(shù)據(jù)集已成為現(xiàn)代飛機設(shè)計制造過程中的必然趨勢。

參考文獻

[1] 閻露，杜承烈，魏學(xué)杭.基于自標識的航空電子系統(tǒng)ICD定義方法[J].航空計算技術(shù)，2014，44（4）：109-113.

[2] 丁鼎.基于模型的系統(tǒng)工程在民機領(lǐng)域的應(yīng)用[J].沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報，2012，29（4）：47-50.

[3] 陳志雄.民用飛機ICD數(shù)據(jù)的管理[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014（18）：176.

[4] ASME Y14.24M，Types of Applications of Engineering Drawings[S].