陳付奎，張惠兵，譚小輝

中航工業(yè)陜西飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司設(shè)計(jì)研究院，陜西 漢中 723213

1 概述

數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)是充分利用Catia的各模塊的功能，容納上千人乃至上萬(wàn)人同時(shí)工作的平臺(tái)，并共同分享所有人的設(shè)計(jì)成果的大型設(shè)計(jì)工具，它具有信息直接化，資源利用率最大化，工程進(jìn)度可視化，零件設(shè)計(jì)三維化等優(yōu)點(diǎn)，被越來(lái)越多的科研院所和廠家應(yīng)用。

統(tǒng)計(jì)表明，15%的工程設(shè)計(jì)變更，將會(huì)直接影響到85%的制造過程返工。最有效的措施就是盡可能減少工程設(shè)計(jì)的變更，降低成本和縮短研制周期。數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)充分利用計(jì)數(shù)機(jī)軟硬件并借助于數(shù)據(jù)和信息的共享手段，將飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中的“串行工程”改為“并行工程”，極大的減少飛機(jī)的研制周期。

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造過程是：飛機(jī)設(shè)計(jì)—工藝準(zhǔn)備—工裝設(shè)計(jì)—零件制造—裝配，由于設(shè)計(jì)過程不可避免的變更，最終導(dǎo)致研制周期長(zhǎng)，成本高等缺點(diǎn)。但是，傳統(tǒng)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在經(jīng)過了上百年的開拓創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)積累，已經(jīng)形成了一套成熟的設(shè)計(jì)體系。從設(shè)計(jì)輸入到產(chǎn)品輸出的整個(gè)過程中，每一步都考慮了防差錯(cuò)，并能快速地解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種問題。數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)正是借鑒傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)的工程經(jīng)驗(yàn)，并利用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等手段，使其更加系統(tǒng)化，規(guī)?；?/p>

數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)在繼承了傳統(tǒng)的飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，充分運(yùn)用了高性能計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和高速網(wǎng)絡(luò)的快速傳輸能力，為飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了更加開闊的設(shè)計(jì)平臺(tái)。

2 數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)具有以下特點(diǎn)

1）數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)是一個(gè)超大數(shù)據(jù)庫(kù)，任何一個(gè)在此平臺(tái)內(nèi)的人員都可以從中找到自己所需要的所有資源，各用戶端設(shè)計(jì)各自所承擔(dān)的零部件，并且隨時(shí)將設(shè)計(jì)好的零部件上傳至中央服務(wù)器。上傳至中央服務(wù)器的零部件就成了協(xié)同平臺(tái)的數(shù)據(jù)資源，所有在協(xié)同平臺(tái)上工作的人都可以讀取現(xiàn)有的資源，這樣就實(shí)現(xiàn)了所有信息及時(shí)共享，而且數(shù)字化平臺(tái)上的零部件是三維的，看起來(lái)直觀，使得相關(guān)部件的協(xié)調(diào)也可以及時(shí)的順利進(jìn)行，同時(shí)每個(gè)設(shè)計(jì)人員也可以從平臺(tái)上看到各種不同風(fēng)格的零部件設(shè)計(jì)，隨時(shí)可以交流學(xué)習(xí)，不斷提高自己的設(shè)計(jì)水平；

2）數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)又是一整套完善的設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)，它可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異地同步協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，這樣就能同時(shí)調(diào)動(dòng)不同地區(qū)和國(guó)家的人員，在有限時(shí)間內(nèi)完成超大型復(fù)雜的設(shè)計(jì)工程，在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了人力資源的最大利用率；

3）數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)圖紙化技術(shù)，數(shù)據(jù)的電子化傳遞為異地生產(chǎn)提供了極大的方便，一天之內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)在任意兩地之間幾十上百G的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了快速異地審簽圖紙，節(jié)省了大量的紙質(zhì)圖紙，同時(shí)也避免了人力資源的浪費(fèi)，既節(jié)省了大量的人力物力，又能最大程度地調(diào)動(dòng)不同地區(qū)的人力物力資源，實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的異地資源利用率最大化。

4）數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了工程進(jìn)度可視化，將所有的最新數(shù)據(jù)及時(shí)的集中到中央服務(wù)器，各個(gè)系統(tǒng)可以及時(shí)協(xié)調(diào)整個(gè)工程的進(jìn)度狀況，為下一步計(jì)劃的制定和實(shí)施提供了最可靠的參考，計(jì)劃的控制就更科學(xué)，避免了設(shè)計(jì)更改造成的不必要的浪費(fèi)。

5）數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了零件設(shè)計(jì)三維化，三維制圖不只是直觀這么簡(jiǎn)單，最主要的是可以實(shí)現(xiàn)大型，特別是大型復(fù)雜形狀機(jī)加件的高精度數(shù)控加工，大大的減少了裝配工作量，縮短生產(chǎn)周期；數(shù)控整體機(jī)加件更加方便于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，能設(shè)計(jì)出更輕的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，對(duì)飛機(jī)的總體性能有重要貢獻(xiàn)。不僅如此，精確的空間定位對(duì)零部件的裝配模擬、功能摸擬、重量重心計(jì)算和屬性統(tǒng)計(jì)更加準(zhǔn)確方便，大大減少了設(shè)計(jì)人員的繁雜工作量。

3 數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)為工藝制造提供了方便

工藝設(shè)計(jì)處于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工制造的中間環(huán)節(jié)，它是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的第一步。其中的任何一個(gè)因素發(fā)生變化，都可能導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)方案的更改，另外制造業(yè)特有的傳統(tǒng)的串行工作方式，使得工藝設(shè)計(jì)成為產(chǎn)品制造的瓶頸，并且占用了很長(zhǎng)的產(chǎn)品研制周期。目前工藝設(shè)計(jì)的不足之處：

1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工藝性審查周期較長(zhǎng)

要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)打佯出圖后,工藝部門才能對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝性審查,針對(duì)可加工性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)設(shè)計(jì)提出更改意見，一般周期都較長(zhǎng)。然后，設(shè)計(jì)針對(duì)工藝提出的意見對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修改，若改動(dòng)較大則大大延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期，這是一個(gè)反復(fù)迭代過程。

2）不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝方案、工藝路線以及工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤

工藝設(shè)計(jì)中隱藏的錯(cuò)誤難以在設(shè)計(jì)過程中被人為的發(fā)現(xiàn)，裝配工藝的優(yōu)化基本上是憑工藝員的經(jīng)驗(yàn)，工藝設(shè)計(jì)中存在的問題往往要在產(chǎn)品實(shí)際裝配過程中才被發(fā)現(xiàn),但此時(shí)工藝設(shè)計(jì)錯(cuò)誤已帶來(lái)了產(chǎn)品、周期、人力和費(fèi)用的損失。

有了數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)工藝工作可以有效的貫穿于整個(gè)飛機(jī)生產(chǎn)流程當(dāng)中，為工藝設(shè)計(jì)提供了充足的準(zhǔn)備時(shí)間。工藝制造部門隨時(shí)登陸數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)，了解設(shè)計(jì)進(jìn)展和更改情況，及時(shí)的貫徹到工藝準(zhǔn)備之中，同時(shí)進(jìn)行并行產(chǎn)品數(shù)字化定義，建立全機(jī)數(shù)字樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化模塊化設(shè)計(jì)與柔性制造，如波音777、JSF聯(lián)合攻擊機(jī)、A380等，大大縮短了研制周期，減少了工裝，降低了成本，取得了明顯的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí)，數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)也隨著數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)的發(fā)展取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步，一些著名的飛機(jī)制造公司開始應(yīng)用專用軟件系統(tǒng)如DELMIA等進(jìn)行裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真，利用車間執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可視化裝配。

我國(guó)的飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)現(xiàn)處于起步階段，設(shè)計(jì)部門建立全機(jī)數(shù)字樣機(jī)的工作已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性的成果，因此如何在數(shù)字樣機(jī)基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情通過協(xié)同工作平臺(tái)建立三維數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和裝配過程仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、裝配工藝設(shè)計(jì)、裝配工裝設(shè)計(jì)的并行工作方式，是我們需要急切解決的課題。數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)是一個(gè)很好的多人協(xié)同工作平臺(tái)，為飛機(jī)設(shè)計(jì)師提供了廣闊的舞臺(tái)，能將設(shè)計(jì)員的思想更快地轉(zhuǎn)變成一個(gè)個(gè)精美的飛機(jī)零件，為飛機(jī)早日翱翔藍(lán)天提供了可行性，使我們的夢(mèng)想能更快地成為現(xiàn)實(shí)，同時(shí)也吸引著我們編織更加美麗的夢(mèng)。