陳付奎，張惠兵，譚小輝

中航工業(yè)陜西飛機工業(yè)(集團)有限公司設(shè)計研究院，陜西 漢中 723213

1 概述

數(shù)字化協(xié)同平臺是充分利用Catia的各模塊的功能，容納上千人乃至上萬人同時工作的平臺，并共同分享所有人的設(shè)計成果的大型設(shè)計工具，它具有信息直接化，資源利用率最大化，工程進度可視化，零件設(shè)計三維化等優(yōu)點，被越來越多的科研院所和廠家應(yīng)用。

統(tǒng)計表明，15%的工程設(shè)計變更，將會直接影響到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)計的變更，降低成本和縮短研制周期。數(shù)字化協(xié)同平臺充分利用計數(shù)機軟硬件并借助于數(shù)據(jù)和信息的共享手段，將飛機設(shè)計過程中的“串行工程”改為“并行工程”，極大的減少飛機的研制周期。

傳統(tǒng)的設(shè)計制造過程是：飛機設(shè)計—工藝準(zhǔn)備—工裝設(shè)計—零件制造—裝配，由于設(shè)計過程不可避免的變更，最終導(dǎo)致研制周期長，成本高等缺點。但是，傳統(tǒng)的飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計，在經(jīng)過了上百年的開拓創(chuàng)新和經(jīng)驗積累，已經(jīng)形成了一套成熟的設(shè)計體系。從設(shè)計輸入到產(chǎn)品輸出的整個過程中，每一步都考慮了防差錯，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)同平臺正是借鑒傳統(tǒng)的飛機設(shè)計的工程經(jīng)驗，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)?；?。

數(shù)字化協(xié)同平臺在繼承了傳統(tǒng)的飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)點的基礎(chǔ)上，充分運用了高性能計算機強大的計算能力和高速網(wǎng)絡(luò)的快速傳輸能力，為飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了更加開闊的設(shè)計平臺。

2 數(shù)字化協(xié)同平臺具有以下特點

1）數(shù)字化協(xié)同平臺是一個超大數(shù)據(jù)庫，任何一個在此平臺內(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)計各自所承擔(dān)的零部件，并且隨時將設(shè)計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)同平臺的數(shù)據(jù)資源，所有在協(xié)同平臺上工作的人都可以讀取現(xiàn)有的資源，這樣就實現(xiàn)了所有信息及時共享，而且數(shù)字化平臺上的零部件是三維的，看起來直觀，使得相關(guān)部件的協(xié)調(diào)也可以及時的順利進行，同時每個設(shè)計人員也可以從平臺上看到各種不同風(fēng)格的零部件設(shè)計，隨時可以交流學(xué)習(xí)，不斷提高自己的設(shè)計水平；

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

3）數(shù)字化協(xié)同平臺可以實現(xiàn)無圖紙化技術(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)就可以實現(xiàn)在任意兩地之間幾十上百G的數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)了快速異地審簽圖紙，節(jié)省了大量的紙質(zhì)圖紙，同時也避免了人力資源的浪費，既節(jié)省了大量的人力物力，又能最大程度地調(diào)動不同地區(qū)的人力物力資源，實現(xiàn)了從設(shè)計到生產(chǎn)的異地資源利用率最大化。

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

5）數(shù)字化協(xié)同平臺實現(xiàn)了零件設(shè)計三維化，三維制圖不只是直觀這么簡單，最主要的是可以實現(xiàn)大型，特別是大型復(fù)雜形狀機加件的高精度數(shù)控加工，大大的減少了裝配工作量，縮短生產(chǎn)周期；數(shù)控整體機加件更加方便于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，能設(shè)計出更輕的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，對飛機的總體性能有重要貢獻。不僅如此，精確的空間定位對零部件的裝配模擬、功能摸擬、重量重心計算和屬性統(tǒng)計更加準(zhǔn)確方便，大大減少了設(shè)計人員的繁雜工作量。

3 數(shù)字化協(xié)同平臺為工藝制造提供了方便

工藝設(shè)計處于產(chǎn)品設(shè)計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。其中的任何一個因素發(fā)生變化，都可能導(dǎo)致工藝設(shè)計方案的更改，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)計成為產(chǎn)品制造的瓶頸，并且占用了很長的產(chǎn)品研制周期。目前工藝設(shè)計的不足之處：

1）產(chǎn)品設(shè)計的工藝性審查周期較長

要在產(chǎn)品設(shè)計打佯出圖后,工藝部門才能對產(chǎn)品設(shè)計進行工藝性審查,針對可加工性和經(jīng)濟性對設(shè)計提出更改意見，一般周期都較長。然后，設(shè)計針對工藝提出的意見對設(shè)計圖紙進行修改，若改動較大則大大延長設(shè)計周期，這是一個反復(fù)迭代過程。

2）不能及時發(fā)現(xiàn)工藝方案、工藝路線以及工藝規(guī)程的設(shè)計中的錯誤

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

有了數(shù)字化協(xié)同平臺工藝工作可以有效的貫穿于整個飛機生產(chǎn)流程當(dāng)中，為工藝設(shè)計提供了充足的準(zhǔn)備時間。工藝制造部門隨時登陸數(shù)字化協(xié)同平臺網(wǎng)絡(luò)，了解設(shè)計進展和更改情況，及時的貫徹到工藝準(zhǔn)備之中，同時進行并行產(chǎn)品數(shù)字化定義，建立全機數(shù)字樣機，實現(xiàn)了數(shù)字化模塊化設(shè)計與柔性制造，如波音777、JSF聯(lián)合攻擊機、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)濟效益。與此同時，數(shù)字化裝配工藝設(shè)計與仿真技術(shù)也隨著數(shù)字化協(xié)同平臺的發(fā)展取得了實質(zhì)性的進步，一些著名的飛機制造公司開始應(yīng)用專用軟件系統(tǒng)如DELMIA等進行裝配工藝設(shè)計與仿真，利用車間執(zhí)行系統(tǒng)實現(xiàn)了生產(chǎn)現(xiàn)場可視化裝配。

我國的飛機數(shù)字化裝配技術(shù)現(xiàn)處于起步階段，設(shè)計部門建立全機數(shù)字樣機的工作已經(jīng)取得實質(zhì)性的成果，因此如何在數(shù)字樣機基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的國情通過協(xié)同工作平臺建立三維數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計和裝配過程仿真環(huán)境，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、裝配工藝設(shè)計、裝配工裝設(shè)計的并行工作方式，是我們需要急切解決的課題。數(shù)字化協(xié)同平臺是一個很好的多人協(xié)同工作平臺，為飛機設(shè)計師提供了廣闊的舞臺，能將設(shè)計員的思想更快地轉(zhuǎn)變成一個個精美的飛機零件，為飛機早日翱翔藍天提供了可行性，使我們的夢想能更快地成為現(xiàn)實，同時也吸引著我們編織更加美麗的夢。