（中航工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，成都 610092）

2015年國(guó)家工業(yè)和信息化部在兩化融合專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃中，將航空工業(yè)作為重點(diǎn)試點(diǎn)領(lǐng)域。飛機(jī)總裝作為飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)功能集成的主要環(huán)節(jié)，其交付的飛機(jī)既是多學(xué)科綜合應(yīng)用的結(jié)晶，又是企業(yè)工業(yè)能力、管理水平的體現(xiàn)。然而，一個(gè)企業(yè)數(shù)字化的瓶頸往往集中表現(xiàn)在飛機(jī)總裝的數(shù)字化程度上。飛機(jī)總裝的數(shù)字化主要有兩大目標(biāo):第一，運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，保障產(chǎn)品研制過程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求與工藝能力的集成；第二，通過數(shù)字化管理，減少操作錯(cuò)誤，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低運(yùn)營(yíng)成本。討論飛機(jī)總裝的數(shù)字化，首先離不開對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)和工程實(shí)現(xiàn)過程的深入認(rèn)識(shí)。

現(xiàn)代飛機(jī)系統(tǒng)與飛機(jī)總裝

飛機(jī)系統(tǒng)由一整套共同面向特定功能的、內(nèi)部相互關(guān)聯(lián)的部件組成[1]（如飛機(jī)電氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、航電系統(tǒng)等）。雖然不同的飛機(jī)特點(diǎn)不同，且飛機(jī)制造商的工藝能力有差異，飛機(jī)總裝的工作界面定義不盡相同，但現(xiàn)代飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)的裝配集成與試驗(yàn)主要在飛機(jī)總裝階段進(jìn)行。

1 飛機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

飛機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展一直受市場(chǎng)和客服的需求驅(qū)動(dòng)。目前民用飛機(jī)主要向舒適性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性發(fā)展，而新一代軍用飛機(jī)更關(guān)注復(fù)雜作戰(zhàn)任務(wù)下的戰(zhàn)場(chǎng)感知能力、精確打擊能力和項(xiàng)目的可承受性。上述需求主要依賴于飛機(jī)系統(tǒng)的改進(jìn)，圖1展示了飛機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的主要特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)更多功能的集成，飛機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了深刻的信息化、數(shù)字化變革，其系統(tǒng)架構(gòu)也由早期的分布式控制架構(gòu)，發(fā)展到最新的集成模塊控制架構(gòu)[2]。目前，最新的波音787，空客A350、A380，以及歐洲的臺(tái)風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)、洛克希德·馬丁（以下簡(jiǎn)稱洛馬公司）的F-35等均采用了類似的、高度集成的飛行器管理系統(tǒng)（Vehicle Management System，VMS）[3]來提高系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的綜合管控。

圖1 飛機(jī)系統(tǒng)發(fā)展的主要特點(diǎn)Fig.1 Major characteristics of aircraft system development

2 復(fù)雜系統(tǒng)在飛機(jī)總裝的工程實(shí)現(xiàn)

不斷增長(zhǎng)的飛機(jī)系統(tǒng)功能需求，使得飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜程度不斷升高，系統(tǒng)耦合也更加緊密。航空業(yè)在20世紀(jì)后期引入了系統(tǒng)工程的方法，期望通過對(duì)需求的自頂向下的逐層分解設(shè)計(jì)，和對(duì)功能的自底向上的逐級(jí)集成驗(yàn)證來解決復(fù)雜系統(tǒng)研制的問題。

在系統(tǒng)工程的V模型中自底向上的系統(tǒng)實(shí)物集成驗(yàn)證過程中，飛機(jī)系統(tǒng)逐漸由各個(gè)具有幾何物理性質(zhì)的零件、設(shè)備，逐漸形成具有邏輯、功能的飛機(jī)系統(tǒng)。這一過程通過飛機(jī)裝配與試驗(yàn)按系統(tǒng)層級(jí)的持續(xù)交替進(jìn)行，系統(tǒng)功能逐漸形成，最終形成完整的飛機(jī)整機(jī)系統(tǒng)?？傃b的安裝活動(dòng)對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的物理集成，總裝的試驗(yàn)活動(dòng)對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的功能驗(yàn)證，如圖2所示。

3 高度集成的系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)總裝工藝流程的影響

在高度集成的系統(tǒng)架構(gòu)下，各子系統(tǒng)掛載于高速總線下，工作邏輯由專用管理計(jì)算機(jī)控制（見圖3）[3]。

飛機(jī)總裝數(shù)字化工廠的技術(shù)路徑

飛機(jī)的數(shù)字化技術(shù)，特別是數(shù)字樣機(jī)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)研制模式，顯著降低了物理樣機(jī)模式的成本。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化的基礎(chǔ)上，后端的數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)技術(shù)、加工制造技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，企業(yè)資源和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理等信息化系統(tǒng)的引入，更使航空企業(yè)朝著數(shù)字化工廠的方向發(fā)展。飛機(jī)產(chǎn)品和研制過程的數(shù)字化定義，是數(shù)字化工廠的重要基礎(chǔ)。針對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)集成的復(fù)雜特性，研究飛機(jī)總裝數(shù)字化工廠的技術(shù)路徑，首先從國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)出發(fā)，調(diào)研數(shù)字化工廠涉及的領(lǐng)域和專業(yè)體系，找到與總裝業(yè)務(wù)特點(diǎn)適配的技術(shù)路徑。

圖2 系統(tǒng)工程V模型中的飛機(jī)系統(tǒng)研制活動(dòng)Fig.2 Activities of aircraft system development in systems engineering V model

圖3 臺(tái)風(fēng)飛機(jī)飛行器管理系統(tǒng)架構(gòu)Fig.3 VMS architecture of eurofighter typhoon

圖4 數(shù)字化技術(shù)在F-35飛機(jī)總裝中的典型應(yīng)用Fig.4 Typical applications of digital technologies in F-35 final assembly stage

圖5 美國(guó)國(guó)防部F-35項(xiàng)目質(zhì)量評(píng)估Fig.5 Quality assessment of F-35 project from US DoD

1 國(guó)外總裝數(shù)字化工廠應(yīng)用與教訓(xùn)

21世紀(jì)初的新一代飛機(jī)廣泛采用了數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)，其中F-35飛機(jī)更是建立了全數(shù)字化的設(shè)計(jì)制造體系，部署了數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)，引入了數(shù)字化精確裝配、激光投影定位、數(shù)字化生產(chǎn)管控系統(tǒng)等先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)（見圖4）。

數(shù)字化技術(shù)的大量應(yīng)用，是保障F-35飛機(jī)研制的重要措施。然而，在美國(guó)國(guó)防部2013年組織的F-35項(xiàng)目專項(xiàng)審查中，發(fā)現(xiàn)各類質(zhì)量問題共計(jì)363項(xiàng)719個(gè)，其中生產(chǎn)準(zhǔn)備占92項(xiàng)，設(shè)計(jì)研制占46項(xiàng)（見圖5）。問題主要來自洛馬公司和主要裝配供應(yīng)商諾斯洛普格魯門公司、英國(guó)BAE Systems公司。報(bào)告還特別強(qiáng)調(diào)在洛馬公司的總裝線，發(fā)現(xiàn)每架F-35飛機(jī)平均有超過200個(gè)問題不符合要求[4]。整個(gè)項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)多次延期。據(jù)美國(guó)國(guó)會(huì)問責(zé)局GAO報(bào)告，2015年 F-35僅生產(chǎn)了 34架[5]，無望實(shí)現(xiàn)預(yù)定2016年每天生產(chǎn)一架的目標(biāo)。GAO報(bào)告同時(shí)指出，大量的工程更改和缺乏有效的系統(tǒng)工程是導(dǎo)致生產(chǎn)延期的主要原因[6]。F-35項(xiàng)目的問題，揭示了飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)研制過程的難度。任意一項(xiàng)工程活動(dòng)或更改本身是單純的，但卻會(huì)帶來潛在的、無法預(yù)期的后端操作執(zhí)行問題，甚至供應(yīng)鏈波動(dòng)、生產(chǎn)停滯等。這就需要深入應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)打通各業(yè)務(wù)域，覆蓋飛機(jī)總裝研制業(yè)務(wù)主流程的工程活動(dòng)、作業(yè)管理，提前進(jìn)行快速評(píng)估和預(yù)警。

2 總裝數(shù)字化工廠的技術(shù)體系

2.1 裝配系統(tǒng)原則的選擇與適配

建立總裝數(shù)字化工廠的技術(shù)體系，應(yīng)首先搞清楚飛機(jī)總裝的性質(zhì)與特點(diǎn)，以及在整個(gè)裝配制造業(yè)中不同裝配原則下的生產(chǎn)系統(tǒng)性能差異。在此基礎(chǔ)上，按照可能的飛機(jī)市場(chǎng)定位和制造策略，對(duì)選定的裝配原則進(jìn)行數(shù)字化適配，得到最適合的數(shù)字化工廠路徑。例如，一個(gè)年產(chǎn)20架的飛機(jī)總裝數(shù)字化工廠建設(shè)的技術(shù)路徑就明顯不同于年產(chǎn)200架飛機(jī)的工廠。

一般可按照裝配的自動(dòng)化程度由低到高，將裝配系統(tǒng)分為:手工裝配、有人參與的半自動(dòng)化裝配、自動(dòng)化裝配和單一產(chǎn)品專用的自動(dòng)化裝配[7]。圖6按照裝配系統(tǒng)產(chǎn)品的批量大小、裝配靈活程度高低、產(chǎn)品構(gòu)型多少、產(chǎn)量高低為要素，展示了這4種裝配原則的基本關(guān)系。

根據(jù)波音公司數(shù)據(jù)，目前民用航空累積產(chǎn)量最大的波音737系列飛機(jī)至今共生產(chǎn)了13000余架。相對(duì)于其他裝配制造業(yè)（如手機(jī)、家電、汽車等），產(chǎn)品產(chǎn)量是很低的。但飛機(jī)具有長(zhǎng)生命周期，產(chǎn)量低、構(gòu)型多、批量多的特點(diǎn)，且裝機(jī)部件數(shù)量繁多，存在大量并行作業(yè)，其裝配的靈活程度又相對(duì)較高。按圖6的適配關(guān)系，飛機(jī)總裝仍然是以手工裝配為主，在個(gè)別點(diǎn)上采用自動(dòng)化或半自動(dòng)化裝配，如飛機(jī)的大部件調(diào)姿對(duì)合。在2015年空客公司發(fā)布的未來工廠概念演示中，盡管其展示了可穿戴智能終端、智能工具、激光定位、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等元素（見圖7），但在飛機(jī)總裝配中工作的主體對(duì)象仍然是人，這是飛機(jī)總裝數(shù)字化不能忽略的一點(diǎn)。

類似上面沿?cái)嗔训臐B漏在西南巴倫支海的許多地區(qū)都有出現(xiàn)，盡管這樣，西部Loppa高地及周邊地區(qū)密度更高，RLFC和BFC斷裂復(fù)合帶展示沿?cái)鄬拥臐B漏積聚帶，不同盆地界限之間的主要斷裂處也有許多的斷層滲漏顯示（圖7），觀察表明流體滲漏與主斷層密切相關(guān)。西部高密度斷裂的出現(xiàn)表明流體流動(dòng)幾率也會(huì)相應(yīng)增加，可能是斷層再活化作用導(dǎo)致的[2]。

2.2 復(fù)雜系統(tǒng)總裝數(shù)字化工廠體系

工藝的數(shù)字化集成是總裝數(shù)字化工廠的核心，是設(shè)計(jì)與制造的橋梁，涉及了從設(shè)計(jì)制造數(shù)據(jù)應(yīng)用、廠房布局設(shè)計(jì)、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、資源分配管理等。從保障產(chǎn)品研制和降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本這兩大目標(biāo)出發(fā)，數(shù)字化工廠概念實(shí)際上覆蓋了產(chǎn)品研發(fā)的工程化業(yè)務(wù)流程，和以訂單為導(dǎo)向的企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理流程（見圖8）[8]。

圖6 不同裝配原則下的裝配系統(tǒng)特點(diǎn)Fig.6 Characteristics of assembly system with different assembly principles

圖7 空客未來工廠概念中的裝配工作Fig.7 Assembly work in the concept of airbus future factory

圖8 數(shù)字化工廠流程Fig.8 Digital factory processes

另外，就總裝工藝設(shè)計(jì)本身面向飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)裝配與試驗(yàn)來看，更涉及了機(jī)械、電氣、光學(xué)、材料、管理等多個(gè)學(xué)科。不論是頂層的業(yè)務(wù)流程，還是具體的工藝設(shè)計(jì)均需綜合應(yīng)用多個(gè)學(xué)科的知識(shí)來嘗試得到最優(yōu)的結(jié)果。對(duì)這類復(fù)雜系統(tǒng)問題，在工程上一般采用集成產(chǎn)品研制（Integrated Product Development:IPD）和系統(tǒng)工程的方法解決。也就是說，將飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造過程視作一個(gè)整體，關(guān)注整個(gè)飛機(jī)總裝過程中的具體需求和操作環(huán)境，以集成產(chǎn)品研制的方法面向高度集成的飛機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行工藝集成，以系統(tǒng)工程的思想聯(lián)系飛機(jī)總裝過程中的各項(xiàng)業(yè)務(wù)需求，進(jìn)而構(gòu)建數(shù)字化工廠。這樣總裝數(shù)字化工廠的技術(shù)體系架構(gòu)可以用系統(tǒng)工程的理念將其關(guān)系表達(dá)，如圖9所示。

在上述技術(shù)體系架構(gòu)中，涉及了兩大核心領(lǐng)域，即工程領(lǐng)域與管理領(lǐng)域。工程領(lǐng)域是整個(gè)總裝數(shù)字化工廠業(yè)務(wù)的上游，主要對(duì)應(yīng)了裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、工藝集成設(shè)計(jì)、工藝仿真分析等工程活動(dòng)，是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求工程化的過程。而管理領(lǐng)域主要承接了工程初始設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)應(yīng)了面向資源、質(zhì)量、作業(yè)的活動(dòng)，包括工廠供應(yīng)鏈的設(shè)計(jì)、總裝線物流的策略、人力物力資源的配置，以及基于上述要素實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)線平衡、收入分配等隸屬于作業(yè)系統(tǒng)（Operations System）層面的措施。工程與管理領(lǐng)域中的各項(xiàng)活動(dòng)采用面向裝配的設(shè)計(jì)、面向質(zhì)量的設(shè)計(jì)、面向成本的設(shè)計(jì)等DFX（Design for X）方法進(jìn)行映射，并通過工程領(lǐng)域的裝配仿真評(píng)估與產(chǎn)品要求的符合性、工藝實(shí)現(xiàn)的可行性，通過管理領(lǐng)域的流程仿真評(píng)估與作業(yè)相關(guān)的產(chǎn)線布局、資源配置、運(yùn)營(yíng)成本。各項(xiàng)業(yè)務(wù)在數(shù)字化工廠設(shè)計(jì)、運(yùn)行過程中按照并行工程的方式組織、迭代和優(yōu)化完善。

同樣的，參照系統(tǒng)工程中的質(zhì)量功能展開（Quality Function Deployment:QFD）工具理念，可以將總裝數(shù)字化工廠的需求以關(guān)系矩陣的方式表達(dá)出來（見圖10）。

在圖10的示例中，按照不同層次劃分了總裝數(shù)字化工廠的業(yè)務(wù)需求。在頂層活動(dòng)中，按工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)、工藝和管理領(lǐng)域的計(jì)劃、作業(yè)，分別進(jìn)行關(guān)系矩陣的構(gòu)建。關(guān)系矩陣中的組件要素按照行、列關(guān)系進(jìn)行具體需求判定，明確交聯(lián)關(guān)系。舉例來說，針對(duì)前文的高度集成的復(fù)雜飛機(jī)系統(tǒng)，在圖10中的工藝矩陣中首先識(shí)別為設(shè)計(jì)要求與工藝要求的交聯(lián)，即總裝系統(tǒng)的工藝活動(dòng)是一種飛機(jī)原理驅(qū)動(dòng)和實(shí)現(xiàn)的過程。在接下來的子層活動(dòng)中再以具體原理約束、試驗(yàn)流程需求的方式進(jìn)行進(jìn)一步判定和明確交聯(lián)關(guān)系，最終得到工藝流程輸出。通過這種方式，明確外部需求與內(nèi)部約束的交集，使得適合總裝業(yè)務(wù)特點(diǎn)的數(shù)字化工廠的概念得以落地。關(guān)系矩陣中的每一個(gè)交集也可以是下一層次關(guān)系矩陣的父級(jí)，其既是業(yè)務(wù)交集的接口，也是數(shù)字化工廠建設(shè)的關(guān)注點(diǎn)。這種按不同層次劃分的，可配置、可重構(gòu)、可剪裁的關(guān)系矩陣，能夠較好地表達(dá)飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)在不同層次、不同領(lǐng)域中的數(shù)字化工廠需求，也能夠兼顧數(shù)字化工廠建設(shè)初期數(shù)字化業(yè)務(wù)發(fā)展不均的情況，是一種將需求和結(jié)果參數(shù)化，并相互關(guān)聯(lián)的企業(yè)數(shù)字化模型，其本質(zhì)上就是基于模型的系統(tǒng)工程的數(shù)字化。

圖9 系統(tǒng)工程思維下的數(shù)字化工廠技術(shù)體系架構(gòu)Fig.9 Technology architecture of digital factory with systems engineering thinking

圖10 數(shù)字化工廠業(yè)務(wù)需求的關(guān)系矩陣示例Fig.10 Relationship matrix example of digital factory practical requirements

數(shù)字化工廠技術(shù)前沿案例探索

目前在數(shù)字化工廠的研究和應(yīng)用方面，比較多的關(guān)注于機(jī)加的數(shù)字化、裝配的數(shù)字化、生產(chǎn)管理系統(tǒng)的數(shù)字化等。對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造集成的數(shù)字化，生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的數(shù)字化這些數(shù)字化工廠體系中的子層活動(dòng)關(guān)注不夠，這也是國(guó)內(nèi)與國(guó)外差距較大的地方。

1 飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)統(tǒng)一架構(gòu)模型研究

國(guó)外正在發(fā)展中的新一代飛機(jī)采用了高度集成、交聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)、制造過程中涉及了機(jī)械、電氣、液壓、控制、軟件、管理等多學(xué)科領(lǐng)域。

為了更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)復(fù)雜系統(tǒng)的綜合性能，減少系統(tǒng)集成的風(fēng)險(xiǎn)，工業(yè)界引入了一種專用于復(fù)雜系統(tǒng)的，面向?qū)ο?、聲明式的多領(lǐng)域統(tǒng)一模型語言Modelica。需要特別指出的是，Modelica除了支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)關(guān)注的系統(tǒng)功能、邏輯建模外，還支持離散事件系統(tǒng)及面向流程的組件建模，這就為飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)在技術(shù)上從設(shè)計(jì)部門的功能性設(shè)計(jì)到制造部門的工藝集成設(shè)計(jì)的過程，提供了使用統(tǒng)一模型進(jìn)行綜合評(píng)估的機(jī)會(huì)。目前達(dá)索的Dymola和集成了Dymola核心的CATIA V6及開源的OpenModelica等是主要的仿真平臺(tái)。

圖11展示了面向飛機(jī)功能的多專業(yè)的二維環(huán)境邏輯模型與面向飛機(jī)裝配的三維環(huán)境幾何模型的集成。在CATIA V6中對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)間的行為、邏輯建立系統(tǒng)間的約束。同時(shí)，由于系統(tǒng)功能邏輯模型與幾何實(shí)體模型相關(guān)聯(lián)，在裝配中的更改可以反映到子系統(tǒng)、整機(jī)性能的影響。同樣的，在系統(tǒng)中的約束也可以反映在幾何模型的尺寸限制上。這樣的一種飛機(jī)系統(tǒng)的統(tǒng)一模型，具有復(fù)用于后續(xù)總裝集成階段的潛力，對(duì)于系統(tǒng)部件逐步安裝集成、功能分級(jí)試驗(yàn)的總裝工藝流程設(shè)計(jì)有較好的指導(dǎo)作用。由于CATIA V6的系統(tǒng)工程功能本質(zhì)上建立在支持Modelica的Dymola基礎(chǔ)上，如果對(duì)CATIA V6的統(tǒng)一模型進(jìn)行定制開發(fā)或擴(kuò)展，將其與面向離散事件的生產(chǎn)系統(tǒng)仿真對(duì)接，有望實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)工程更改對(duì)后續(xù)生產(chǎn)制造的影響評(píng)估，真正建立飛機(jī)總裝復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字化工廠的集成產(chǎn)品研制模式。

圖11 CATIA V6飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)統(tǒng)一模型示例Fig.11 Example of unified aircraft complex system model in CATIA V6

圖12 傳統(tǒng)生產(chǎn)線工藝流程設(shè)計(jì)過程Fig.12 Traditional production line process design flow

圖13 Witness 14從2D到3D沉浸式的流程仿真Fig.13 Process simulation from 2D to 3D immersive environment in Witness 14

2 從2D仿真到3D仿真的生產(chǎn)線數(shù)字化設(shè)計(jì)

數(shù)字化工廠技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是生產(chǎn)線的數(shù)字化設(shè)計(jì)，涉及到生產(chǎn)線不同設(shè)計(jì)階段的不確定性問題。對(duì)于飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)的總裝數(shù)字化工廠生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)采用基于需求信息的迭代，從頂層站位級(jí)模型到局部工位模型，最后形成按工序展開的詳細(xì)工藝流程模型的方法（見圖12）。

2D環(huán)境下的流程仿真優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)快速建模，模型邏輯清晰，有利于早期需求不確定性較大時(shí)的模型快速迭代。然而，在后期的詳細(xì)設(shè)計(jì)中，更看重生產(chǎn)線中設(shè)施的幾何元素、人機(jī)環(huán)境設(shè)計(jì)，此時(shí)更適宜在3D環(huán)境下進(jìn)行。Witness 14流程仿真軟件可以支持從早期生產(chǎn)線快速選型，到后期可視化、沉浸式的虛擬評(píng)估，覆蓋了生產(chǎn)線數(shù)字化設(shè)計(jì)的全過程。這里以某生產(chǎn)線建設(shè)為例說明從2D到3D的數(shù)字化設(shè)計(jì)過程（見圖 13）。

Witness 14的這種基于2D流程模型，通過關(guān)聯(lián)來自CATIA等CAD系統(tǒng)的3D模型庫進(jìn)行三維流程仿真的方式，可以最大程度地實(shí)現(xiàn)流程模型的復(fù)用、迭代，兼顧了不同生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)時(shí)期的需求。3D沉浸式的流程仿真更提供了在虛擬現(xiàn)實(shí)中檢查生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)合理性的能力，是當(dāng)前數(shù)字化工廠的一個(gè)重要發(fā)展方向。

從案例也可看出，工程和業(yè)務(wù)的需求是建設(shè)飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)數(shù)字化工廠的重要基礎(chǔ)，數(shù)字化的落地不僅是對(duì)數(shù)字化技術(shù)本身的運(yùn)用，更是對(duì)業(yè)務(wù)特點(diǎn)的深刻理解。

結(jié)束語

數(shù)字化工廠無疑是航空企業(yè)未來發(fā)展的方向，也是熱議的智能制造的基礎(chǔ)。我國(guó)航空業(yè)迫切希望通過數(shù)字化技術(shù)的引用，支撐產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。但在建設(shè)數(shù)字化工廠的過程中也應(yīng)清醒的認(rèn)識(shí)到，國(guó)內(nèi)與國(guó)外制造水平的差距主要在于設(shè)計(jì)、工藝、管理方面。

我國(guó)提出工業(yè)化與信息化深度融合的戰(zhàn)略，對(duì)于飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)來說仍需首先解決工業(yè)化基礎(chǔ)薄弱的問題。在飛機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)總裝數(shù)字化工廠的路徑上，需要回歸飛機(jī)總裝的業(yè)務(wù)和產(chǎn)品特點(diǎn)，吸取國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，采用系統(tǒng)工程的方法、模型來建設(shè)數(shù)字化工廠，進(jìn)行有效和穩(wěn)健的工藝數(shù)字化集成。

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