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信息技术的发展改变了航空制造业

Posted on 2008-03-19 21:56  mcwind  阅读(401)  评论(0编辑  收藏  举报
来源:中国产业竞争情报网

    从波音787和F-35的整个项目运作中可以看到,信息技术的快速发展推动了航空制造技术的进步。
    从波音787的虚拟出厂到F一35的供应链管理,信息技术为航空制造业创造了很多新的可能。 波音787飞机出厂尚属“将来时”,但今天人们却已经能通过一个大屏幕,提前看到一个用三维软件“制造”出来的波音787。这种动画般的“虚拟出厂”说明,波音787项目的数字化应用水平在波音777的基础上又有了新的提高,同时也预示着信息技术将为飞机制造领域翻开崭新的一页。 
    从头管到尾的PLM 波音787是第一个从项目开始到生产,再到产品支援全程采用三维模型和数字仿真技术的民机项目,整个项目数字化应用规模之大、复杂程度之高前所未有。 而PLM软件系统的进一步更新为波音787项目实现首次“虚拟出厂”提供了重要的技术支持。 
    2004年,达索系统公司与波音公司开始研发PLM第五版(PLM V5),以满足波音787项目研发要求。它创造了一个称作全球协作环境(GCE)的虚拟研发工作区。在该虚拟环境中,波音使用达索的一些软件解决方案,如CATIA,DELMIA,ENOVIA,SMARTEAM等,在真正开始生产飞机之前,就开始针对波音787的方方面面,包括制造流程,进行数字化设计、制造和测试。其中,CATIA用于数字产品的定义和模拟;DELMIA用于精益生产流程的定义;ENOVIA和SMARTEAM则以一种协同的方式管理产品生命周期中的所有信息,包括产品配置、工艺知识和资源信息等。这些数字化的工具将贯穿于波音787飞机整个寿命周期,包括销售、市场以及未来的交付。 
    由于PLM对项目所有参与者(波音的各部门、波音787的合作伙伴、系统原设备供应商及客户等)来说是通用的,它通过网络使所有项目参与者,不论身处何地都像在同一个机构工作一样,并按照统一的标准进行概念设计、产品设计、产品制造和产品支持。 
    PLM的优势 
    早在2002年,波音总裁穆拉利就提出了关于“虚拟出厂”的设想。他提出,波音要在数字化应用上实现重大突破,要实现从数字式总装到“飞机全寿命期电影”的一次革命,实现从设计到生产车间,从生产到客户支援每一个环节的虚拟显示。 波音在777设计时采用达索公司开发的CATIA软件曾创造了令人惊叹的数字化设计的奇迹。对波音来说,当年这是一个很大的赌注,因为系统是如此复杂,工作量十分巨大。但事实说明,波音最终是当年这场赌博的赢家。
     今天,在波音787上,波音在数字化推进上所做的努力,有着其内在和外在的诸多理由。 
    首先,波音787项目与波音以往的新机开发模式不同,波音在进一步强化其主承包商地位的同时,与全世界数十家企业结成风险共担的合作伙伴关系,它们分布在至少16个国家,子承包商更是成千上万,这些企业遍布于世界各地。因此,波音非常需要与其供应商建立一种新的业务模式,一种具有全球性、全天候虚拟工作环境的业务模式。 
    其次,民航运输业的激烈竞争使航空公司客户对新飞机的油耗、维修性、乘坐舒适性等提出了更高的要求,能让客户在飞机设计阶段就对其产品有更直观的了解无疑对产品尽早进入市场大有裨益。利用三维的虚拟软件,波音可以形象地向航空公司客户说明飞机维修的过程和内容,演示未来客舱的环境。 
    三是它可以提高制造环节的效率。生产线采用精确的三维部件和装配上具模型设计和规划,可大大减少返工现象。特别是数字化制造环境所建立的设计人员和制造人员的沟通渠道,减少了设计人员更改设计而制造人员却不知道的情况,也降低了更改部件所带来的风险。 生产过程直观的三维的仿真将进一步优化波音787飞机的生产系统,避免了由于设计和牛产计划上的问题在项目后期出现较大的成本偏差。同时,波音787虚拟出厂所提供的精益制造技术还能惠及其波音现有的737和777等项目。在公众看来像动画片式的飞机出厂场景,它基于真实的工程数据,数据量达到16万亿字节,能真实反映飞机组装的整个过程。 
    四是在满足FAA和EASA适航要求上,制造商可以少走弯路,缩短取证时间。过去,波音在737新一代的设计生产时有过教训,该机机翼上的紧急出口就曾重新安装,因为这项新设计并未得到适航批准。 为避免这类情况的出现,波音围绕FAA和EASA的通航要求做了大量的评估,比较关注的几点是:波音787结构件上广泛采用的复合材料,客舱系统的多电设计以及航空电子的共用核心系统结构等。波音希望适航官员在虚拟演示的环境中,能够全面理解新的飞机设计,并在实际飞机出厂前批准这些新的设计。据波音方而称,他们已经完成一些提前取证的工作,取证的速度较过去也快得多。 
    五是是数字式设计和仿真能及时修改设计,在部件加工前解决存在的隐患。波音787在机翼设计时,先将来自2/3翼展复合材料翼盒的数据用在其设计极限载荷中,它与波音工程师设计机翼的分析工具相匹配。波音称,在机翼实际设计时发现,每一件事情都精确按照数字式设计所预期的进行。今年初,机翼还将进行1.5倍的最后加载试验,然后看它从哪里断裂。这是其进行的最大的结构试验计划。 数字式振动是仿真78 7的系统间的相互影响,这也是在飞机制造前以及在实验室进行真的振动试验前进行的。其结果是波音发现了大量问题,并将其在加工之前解决。 
     六是加强了供应链管理 
    飞机产品的供应商遍布于全球各地,在保证产品精益制造的效率水平上,信息技术正在发挥着重要作用。 在因特网普及之前,世界大型飞机制造商大都是通过电子数据内部交换例(EDI)与主供应商实现直接的、机器对机器的通信联络。现在,美国一些公司,包括波音和洛克希德·马丁公司,在波音787和F一35项目中开始采用由Exostar公司推出的一种基于万维网的系统进行供应链管理,其特点是灵活性和保密性较好。
     例如,洛克希德·马丁在F-35的设计生产中,利用Exostar和自有的网络,可对1000多个供应商的项目网络进行协调。在发送采购订单并向涉及多国的供应链提交信息的同时,这家公司能保证其项目流程设计工作优先于其自有网络。其顶层供应商和合作伙伴(包括负责F一35后机身段的BAE系统公司和负责机身中段的诺斯罗普·格鲁门公司)也能进入这一产品数据管理系统,并将下载的JSF零部件的CATIA数据传给其下面75~100个主要供应商。这种推进中的协调设计被洛克希德·马丁公司称为“数字化思路”,它实际上使供应商计算机控制的加工的精确度提高,部件的返工降低了40%~50%,使异地加工的JSF结构件第一次组装就能获得圆满成功。 
    波音787已经销售了近450架,如何按时交付成为波音和其43个顶层供应商面临的一个大问题。它们要以宽体客机前所未有的生产速率才能满足要求。波音具有多种IT框架用于该项目管理,其中包括它以Exostar作为平台所进行基本的采办业务。公司还有其自己的保密因特网站——波音供应商入口,在此供应商可以接收信息和进行询问。 该入口允许供应商采用两种方法存取CAD数据文件,一是供应商能够进入系统,下载它们需要的CAD模型进行设计,然后再上传。或者,它们采用一个系统,能让他们自己的计算机建立模拟的CAD模型并加以应用。后面这个方案对网络传输速度要求不高。特别当公共的因特网不太好时,对传递CAD模型也不会造成太大的影响。
     新的市场推销手段 
    去年10月,波音在上海进行了波音787的多媒体展示活动,通过一些三维的动画将尚在设计中的波音787,特别是其多项技术创新与舒适的客舱内饰呈现给新闻媒体和航空公司客户。波音这种被称之为“路演”的产品推销活动,在全世界多个城市进行巡演,观看者众多,而且通过新闻界媒体向更广大的人群传播。 与此同时,波音还建立了一个3700多平方米的展示厅,厅内设有一个波音787的全尺寸客舱横截面,展示了尚未取证的波音787头等舱、公务舱以及经济舱的布局设计、座椅,以及机组休息区和系统区的实体模型。数字化工具给出的显示还可以帮助客户评估客舱的人机工程设计。 在波音的历史上,还没有一种产品像波音787这样,从项目发起到首架交付仅需要53个月。应该说,这其中数字化工具给了波音极大的信心。