數字化背景下民用飛機設計制造競爭力提升

摘 要：航空技術在信息技術的發展下也不斷升級，一般民用飛機的制造成本較高、效率較低、主要依靠人工技術，航空公司針對這些情況提出了一些技術改進。該文中筆者介紹了一種提高民用飛機設計制造競爭力的方法，即采用數字化設計技術提高民用飛機的性能特點，使其在激烈的競爭中不斷發展改進。

關鍵詞：民用飛機 數字技術 競爭

中圖分類號：V2文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0092-02

科學技術的發展帶動了民用飛機產業的迅速發展。目前，飛機的制造過程實際就是利用先進的科學技術建立數學模型、進行設計仿真、設計定義產品，再根據設計模型進行數據定義，加工處理等，從而構建出真實的飛機實物產品。近來幾年，數字化設計技術在民用飛機制造業中已得到廣泛應用，根據飛機行業中日益加劇的行業競爭可以了解，若想民用飛機在設計制造中處于先導地位，就需要建立數字化的應用設計平臺，建設滿足適合飛機研制需求的數字化環境。該文中筆者介紹了民用飛機制造設計數字化的概念，采用先進的制造設計技術和數字化的管理理念，根據自身發展特點，制造有競爭的產品，提高了企業的競爭意識。

1 數字化設計與制造的定義

數字化設計與制造是在虛擬顯示、計算機網絡、快速原形、數據庫和多媒體支撐技術的支持下，根據用戶的需求，迅速收集資源信息，對產品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規劃和重組，實現對產品設計和功能的仿真和原形制造，進而快速生產出達到用戶要求性能的產品的整個制造過程。其實際就是建立數字化的設計空間模型，從而完成產品的設計制造工作。在民用飛機行業的設計制造中，將計算機技術、制造設計技術、信息管理技術不斷融合發展，建立數字化的環境是現代行業發展的必然趨勢。

民航企業采用數字化設計技術提高發展競爭力，結合計算機技術，在網絡信息的基礎之上，利用數據庫的廣泛應用平臺，實現了飛機的制造設計。在激烈的競爭環境下，在民用飛機行業的發展中力求搭建以科學技術為主體，以提高飛機設計、制造、管理、售后服務需求為目標的綜合全面的數字化管理流程，建立數字化的設計制造體系，從而使民航企業在發展中實現真正意義上的數字化。

2 數字化技術在飛機制造中的問題分析

2.1 數字化設計與模擬仿真在應用中的問題

數字化設計與模擬仿真在飛機開發研究中需要從產品開發設計時就著手使用，同時要貫穿整個工作流程，如工藝規劃、設計及工裝設計等過程。但是目前發現許多運用時間的錯誤問題，在飛機的研制過程中出現了產品之間、工裝產品間的協調作業，忽略了在設計初期采用數字化設計與仿真的重要性，從而誘導了該狀況的發生。

同時，在數字化設計與仿真的應用中也存在參與人員的問題。對于數字化設計與模擬仿真的工作人員存在局限性，不應該只將工藝設計人員作為限定目標，要擴大人員應用范圍，實現設計人員與現場作業工人的全面參與，提高數字化技術的實用效果。

目前，在民用飛機的研制技術中，國外一般采用產品設計、工裝設計、工藝設計人員集中協調合作方式的工作流程，在改善工作方式的同時還節約了飛機研制時間。在國內飛機行業的發展中，要改善合作方式中的問題，從國外發展中汲取經驗優點，為自身行業的快速完善發展奠定堅實的基礎。另外，數字化設計與仿真技術本身也存在一定的缺陷。

目前，民用飛機使用的是索尼公司生產的DELMIA軟件，它本身就存在技術上的缺陷，如，它無法真正實現重力仿真，在仿真中三維軟件都是懸空存在的；在模擬仿真時，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行分析判斷，減少設計中的誤差錯誤。

在數字化設計與仿真技術的應用中缺乏統一的標準要求，只是根據工作人員的工作經驗及產品的詳細程度來判定仿真細節，結果參差不齊，影響了模擬驗證的權威性。所以，要制定標準的規范體制，按照標準，從建模開始，統一執行。

2.2 數字化設計與仿真使用系統中的問題

數字化設計與仿真的使用系統面向的用戶面比較廣泛且個體之間差異較大，容易造成使用效果間的差異化。所以，在擴大數字化技術應用系統使用范圍的同時，要合理設計系統界面，安排適當的工作培訓，提高數字化設計制造系統的全面性、實用性。

2.3 缺少對現場生產數據的及時采集和反饋

現場數據的采集與反饋可以為工作的開展提供便利的條件，可以實現生產進程的實時監控，制定合理的生產計劃，合理安排生產進度。但是，目前民用飛機的應用系統中缺乏該種功能，不能很好的實現作業完工進程的數據采集。

數字化的管理系統軟件還沒得到普及應用，一般民航企業都存在紙質的數據報表，缺乏對產品測量數據進行統一的采集分析。目前很多測量設備均可直接生產表格，將其輸入應用系統，可以實現數據的永久保存、為今后有效的控制質量及安排生產具有一定的指導意義。

3 數字化設計與制造的特點分析

傳統的設計研制方法主要包括概念設計、初步設計、生產設計三個階段，并且各個階段都需要設計繪制模型，工作人員按照制作的樣機對飛機及內部配置進行準確詳細的設計，主要表現為串行模式。然而在數字化的設計與制造環境下，模線的繪制以及實物樣機均可由數字化的形式及樣機取代，表現為并行模式的研制過程，促進了各學科之間的交錯融合，將業務過程作為工作核心，實現了跨地域、多企業化的動態研制。利用連通的互聯網信息使分散的制造商之間加強了技術的溝通交流，互相協調合作，交換相關產品的設計，實現民用飛機設計制造中數據、人員設備及時間等資源的共享。

隨著數字化科學技術的快速發展，各行業中實現了數字化與先進技術的融合交錯。在民用飛機的發展制造過程中同樣存在這種融合技術，它充分發揮了當前先進科學技術的優勢，改善了企業的整體經濟效益。

4 數字化設計技術在民用飛機設計制造中的發展構想

4.1 加深對數字化設計仿真技術的開發應用

在民用飛機的開發研究過程中引入數字化設計仿真技術。從產品的設計研制工作開始，利用并行的工作運行模式，使各部門設計人員相互合作，利用數字化的工作設計研究平臺，提升產品的開發研制質量。同時要建立相互集成的軟件系統平臺。單一的DELMIA軟件只能將可視化的設計信息表現為信息孤島。如果在產品研制過程中，利用相互集成的系統不僅可以改觀這一情況，還能夠將DELMIA軟件與PDM軟件相互集成，通過直接的保存與調用，可實現數字資料的及時性和有效性；將DELMIA與CAPP相互集成，可以實現較強的文本處理功能，提高了系統的實用性。

4.2 建立數字化的組織管理體系

采用數字化的系統組織管理平臺，利用新型的管理方式，設置專業的管理團隊，全面有效的利用各部門間的資源投資；采用產業鏈條的結構形式利用數字化的信息平臺技術實現各企業間的連通協作，實現全球范圍內供應商的管理工作；在產品的設計研制過程中，要適時地對項目工作進行監督審查，改變傳統的管理模式，實現制造商與使用商在項目實施初期的良好溝通，組成專業的項目管理小組，及時解決項目實施中的問題，為飛機的技術研制提供良好的技術支持，縮短工程周期，提高工作效率，利用低價的成本實現高額的經濟效益。

4.3 提高系統的實用價值

民航企業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，根據這一情況，民航企業在產品設計開發時要采用靈活的應用系統軟件，實現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；在管理系統中實現物料資源的條碼管理，降低資源的勞動力度，盡量避免人工操作帶來的錯誤；同時要設置人性化的管理界面，實現人人可以上手操作，使系統的功能特點得到充分發揮。

4.4 根據工作性質，設置不同的數字化網頁

全球范圍的飛機設計與制造人員表現為一種分布式的協作關系，數字化的信息平臺根據關系等級的不同，分別授予不同的操作權限，分屬于不同的操作設計界面，實現相關的設計制造，對虛擬機進行數字化操控，實現飛機設計研發的改進。截止目前為止，我國在飛機設計與制造業的發展中均實現了自身的特色發展，例如，沈飛的鈦合金結構及成飛的鋁合金等。對于飛機制造發展的目標是在科學技術的發展基礎上，建立一個虛擬化的數字化設計制造平臺，使飛機制造商之間通過網絡信息平臺實現完美的相互協作、技術溝通交流等工作。同時，制造廠商也可以不受地理區域的限制，利用自身的權限主動訪問虛擬飛機。同樣作為合作伙伴的供應商也享有一定的權限，利用數字化信息平臺，實現各企業的信息資源共享。利用數字化開放式的信息技術平臺，可以有效及時的滿足合作伙伴的資源需求，提升了工作進程及工作效率。

4.5 民用飛機適航要求下的數字化設計技術研制平臺

民用飛機的研制開發要滿足適航管理的要求，在保障安全的同時也要維護大眾的整體利益。在信息技術及資源共享的技術環境下，改變傳統的研制模式，建立數字化的設計研制平臺，為民航企業在制造業的發展中獲得了良好的競爭力。

同時，在利用數字化設計平臺的發展中也要實現現有資源的充分利用，綜合聯系未來發展因素，實現清晰明了的數字化設計平臺的層次結構。在基于WEB的發展環境要求下，結合WEB的特點，實現企業間的合作聯系，建立一個系統的數字化研制平臺，建立全面的數據資源結構，將數據按要求分類、分別管理、進行實時監控與審查全面提高信息資源的管理力度。綜合考慮項目中的各個工作環節，確保數字化研制平臺的全面參與。

4.6 以優質的服務質量贏得發展市場

在世界經濟發展環境的影響下，各企業的發展都存在一定程度上的不確定性。為了穩定企業在發展中的堅固地位，力求建立全能的公司企業。在民航企業的發展中，輔助服務市場在民用飛機市場的發展中占有很大比重，擁有廣闊的發展前景。所以，在民航企業發展中，要建立健全的服務體系和完善的服務流程結構，以此提高民航企業在發展中的競爭力。優質的服務質量是贏得市場發展的前提，所以，售前要做到優質的服務質量，售后要做到細致入微。做到專業迅速，及時處理解決服務問題，工作人員要盡自身最大限度降低產品給客戶帶來的損失。

5 數字化設計技術在民航企業制造業中發展的預期效果

目前，三維數字化設計技術已經開始應用在民用飛機設計制造業中。數字化的設計技術減輕了設計工程師的工作負擔、提高了工作效率，利用仿真得到的真實模型，方便了工程師對后期工作的處理設計，提高了工作質量；利用數字化的樣機結構，實現了零件結構及系統之間的協調設計，同時改變傳統的設計制造模式，縮短了研制周期，降低了費用成本。數字化設計技術為民用飛機設計制造資源計劃系統的實施提供了便利條件，為資源計劃的實施提供了實時準確的動態數據。在激烈的社會經濟競爭環境下，由于網絡資源的擴展，供應鏈也逐漸形成了一種新的網鏈模式，利用數字化的設計技術提高了供應商之間的運作效率。從數字化的真實模型可以了解客戶的需求，加強了客戶與制造商的互動聯系，根據用戶需求，制造設計出符合客戶要求的產品，提高客戶的滿意程度。

6 結語

在航空制造業的發展中競爭力的提高主要受時間、成本、質量及服務四個因素的影響，并且它們已成為航空航天領域各企業發展的追求目標。數字化的設計與制造技術為航空制造業的發展帶來了革命性的機遇與挑戰，在高規格的質量要求下縮短了研制周期、在低成本的基礎上提高了產品質量，達到了客戶的滿意程度，加快了企業發展的進程。在利用數字化的設計技術的同時，還要綜合采用系統的數字管理體系，對民航企業進行整體的技術變革，領導者要高瞻遠矚，建立專業的工作團隊，從而全面提高企業在行業中的競爭力。

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