楊修茂，胡 敏，張?bào)w亮

（1.中航工業(yè)洪都，江西 南昌330024；2.駐320廠(chǎng)軍事代表室，江西 南昌330024）

0 引 言

在現(xiàn)代飛機(jī)研制中，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，人們?cè)絹?lái)越追求在飛機(jī)研制全生命周期中的多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)之間的并行協(xié)同。以美國(guó)為代表的西方發(fā)達(dá)國(guó)家在飛機(jī)研制過(guò)程中，率先開(kāi)展基于數(shù)字化設(shè)計(jì)的并行設(shè)計(jì)，從根本上改變了傳統(tǒng)的飛機(jī)串行研制模式，取得了顯著效益。波音777飛機(jī)研制，通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化并行設(shè)計(jì)技術(shù)，使得波音777飛機(jī)在設(shè)計(jì)更改方面造成的返工減少50%，制造精度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，研制周期縮短25%以上。

并行工程 （Concurrent Engineering，簡(jiǎn)稱(chēng)CE）是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過(guò)程 （包括制造過(guò)程和支持過(guò)程）進(jìn)行并行、集成化處理的系統(tǒng)方法和綜合技術(shù)[1]。并行工程技術(shù)要求產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員從一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品全生命周期（從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢）內(nèi)各階段的因素，并強(qiáng)調(diào)各部門(mén)的協(xié)同工作，通過(guò)建立各決策者之間有效的信息交流與通訊機(jī)制，綜合考慮各相關(guān)因素的影響，使后續(xù)環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)早期階段就被發(fā)現(xiàn)并得到解決，從而使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段便具有良好的可制造性、可裝配性、可維護(hù)性及回收再生等方面的特性，最大限度地減少設(shè)計(jì)反復(fù)，縮短設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備和制造時(shí)間。同時(shí)，它強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、采購(gòu)、生產(chǎn)等活動(dòng)并行交叉進(jìn)行[2]。隨著國(guó)內(nèi)數(shù)字化技術(shù)和信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，在飛機(jī)研制中開(kāi)展并行工程已經(jīng)成為了可能。

1 飛機(jī)研制階段梳理

國(guó)內(nèi)某技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2993-1997《武器裝備研制項(xiàng)目管理》中規(guī)定，常規(guī)武器裝備的研制階段一般劃分為論證階段、方案階段、工程研制階段、設(shè)計(jì)定型階段和生產(chǎn)定型階段。對(duì)于飛機(jī)項(xiàng)目，研制階段分別為立項(xiàng)論證階段、方案設(shè)計(jì)階段、工程研制階段、設(shè)計(jì)定型階段和生產(chǎn)定型階段。

立項(xiàng)論證階段。主要任務(wù)是通過(guò)論證和必要的試驗(yàn)，系統(tǒng)地分析飛機(jī)研制的可行性，對(duì)飛機(jī)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，對(duì)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求、飛機(jī)總體技術(shù)方案、研制經(jīng)費(fèi)、研制周期、研制條件需求等方面進(jìn)行深入的綜合論證。

方案設(shè)計(jì)階段。在上一階段的基礎(chǔ)上，對(duì)飛機(jī)方案進(jìn)行論證，形成飛機(jī)總體研制方案報(bào)告，并進(jìn)一步開(kāi)展初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)工作，攻克關(guān)鍵技術(shù)，明確各系統(tǒng)定義，完成總體方案協(xié)調(diào)和打樣，凍結(jié)飛機(jī)技術(shù)狀態(tài)，編寫(xiě)飛機(jī)研制總要求。

工程研制階段。依據(jù)批準(zhǔn)的飛機(jī)研制總要求，開(kāi)展飛機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)、試制和試驗(yàn)工作。具體包括：

1)完成發(fā)圖前驗(yàn)證性試驗(yàn)；

2)完成飛機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)，發(fā)出全套生產(chǎn)數(shù)模、產(chǎn)品規(guī)范、工藝規(guī)范、材料規(guī)范草案等相關(guān)配套技術(shù)文件，完成試飛測(cè)試設(shè)備安裝協(xié)調(diào)，發(fā)出試飛測(cè)試改裝數(shù)模，發(fā)出地面設(shè)備和隨機(jī)工具生產(chǎn)數(shù)模和技術(shù)條件；

3)完成軟件的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試；

4)發(fā)出試驗(yàn)任務(wù)書(shū)及全機(jī)靜動(dòng)力等試驗(yàn)大綱，確定飛機(jī)上天前應(yīng)完成的試驗(yàn)任務(wù)，完成試驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)；

5)支持成品研制單位完成成品樣機(jī)試制，協(xié)調(diào)提供新成品試驗(yàn)件和技術(shù)文件。

設(shè)計(jì)定型階段。對(duì)飛機(jī)性能和使用要求進(jìn)行全面考核，以確定其是否達(dá)到研制任務(wù)書(shū)和研制合同的要求。具體包括：

1)完成飛機(jī)調(diào)整試飛，申請(qǐng)國(guó)家鑒定試飛；

2)解決試飛中出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題，完善設(shè)計(jì)；

3)完成各系統(tǒng)地面試驗(yàn)；

4)成品研制單位完成新成品設(shè)計(jì)定型；

5)完成新材料使用鑒定；

6)編制飛機(jī)設(shè)計(jì)定型所需的全部文件資料；

7)根據(jù)使用部門(mén)的要求，確定試用批飛機(jī)的投產(chǎn)技術(shù)狀態(tài)，支持試用批飛機(jī)生產(chǎn)及部隊(duì)領(lǐng)先試用，做好部隊(duì)試用保障工作；

8)試驗(yàn)和試飛工作全部結(jié)束，達(dá)到研制總要求目標(biāo)，各類(lèi)定性文件準(zhǔn)備就緒；

9)向飛機(jī)定型委員會(huì)提出申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)定型報(bào)告。

生產(chǎn)定型階段。依據(jù)國(guó)家飛機(jī)定型委員會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)定型的批復(fù)，通過(guò)小批生產(chǎn)和試用，完成飛機(jī)生產(chǎn)定型。具體包括：

1)按設(shè)計(jì)定型狀態(tài)組織小批生產(chǎn)，進(jìn)行工裝、零件鑒定，滿(mǎn)足互換協(xié)調(diào)要求，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，按批生產(chǎn)要求完善生產(chǎn)線(xiàn)；

2)配合使用方使用，做好外場(chǎng)服務(wù)工作；進(jìn)行部件和全機(jī)疲勞試驗(yàn)，給出飛機(jī)壽命；

3)進(jìn)行新成品生產(chǎn)定型，定點(diǎn)配套，穩(wěn)定供應(yīng)渠道；

4)編制生產(chǎn)定型文件資料；

5)進(jìn)行生產(chǎn)定型生產(chǎn)、鑒定和報(bào)批；

6)進(jìn)行整個(gè)型號(hào)研制費(fèi)決算，配合確定生產(chǎn)成本和飛機(jī)價(jià)格。

表1為數(shù)字化條件下，飛機(jī)各研制階段的主要工作標(biāo)志和對(duì)應(yīng)階段的數(shù)字樣機(jī)狀態(tài)。

2 產(chǎn)品成熟度模型研究

2.1 產(chǎn)品成熟度模型

對(duì)于飛機(jī)研制項(xiàng)目以及期望建立起設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造等專(zhuān)業(yè)、部門(mén)之間的并行協(xié)同的飛機(jī)研制模式而言，若僅僅是依照立項(xiàng)論證、方案設(shè)計(jì)、工程研制、設(shè)計(jì)定型和生產(chǎn)定型的五個(gè)研制階段劃分，進(jìn)行項(xiàng)目的組織、策劃與管理，必然是過(guò)于粗放。因此，在上述五個(gè)研制階段劃分基礎(chǔ)上，結(jié)合飛機(jī)全生命周期中的重大事件/事項(xiàng)和重大評(píng)審，開(kāi)展了飛機(jī)產(chǎn)品成熟度（Maturity Level簡(jiǎn)稱(chēng)ML）的研究。

將飛機(jī)項(xiàng)目研制過(guò)程，從項(xiàng)目啟動(dòng)到批生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化直至飛機(jī)停產(chǎn)退役的全過(guò)程，從重大事件/事項(xiàng)和重大評(píng)審角度，劃分出圖1所示的17個(gè)成熟度等級(jí)，包括ML0項(xiàng)目啟動(dòng)、ML1項(xiàng)目正式立項(xiàng)、ML2飛機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)說(shuō)明、ML3初步總體技術(shù)方案確定、ML4基本定型、ML6零件/工裝制造開(kāi)工、ML8完成總裝裝配工裝、ML9 01架進(jìn)入總裝、ML10 01架進(jìn)入試飛站、ML11 01架首飛、ML12鑒定試飛等大事件、ML15停產(chǎn)、ML16退役，也包括ML5方案設(shè)計(jì)評(píng)審、ML7詳細(xì)設(shè)計(jì)評(píng)審、ML13設(shè)計(jì)定型評(píng)審、ML14生產(chǎn)定型評(píng)審等評(píng)審。

飛機(jī)各研制階段與各成熟度等級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系具體見(jiàn)表2。

2.2 產(chǎn)品成熟度等級(jí)描述

確定了飛機(jī)全生命周期的產(chǎn)品成熟度模型，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等專(zhuān)業(yè)部門(mén)的多學(xué)科間的并行

協(xié)同飛機(jī)研制，還必須明確各專(zhuān)業(yè)在每個(gè)成熟度等級(jí)之下的工作內(nèi)容，以使彼此之間的協(xié)同合作關(guān)系一目了然。

表1 飛機(jī)各研制階段的主要工作標(biāo)志及數(shù)字樣機(jī)狀態(tài)

圖1 產(chǎn)品成熟度模型

表2 飛機(jī)研制階段與產(chǎn)品成熟度關(guān)系

各級(jí)產(chǎn)品成熟度等級(jí)下的主要工作內(nèi)容見(jiàn)表3。

表3 產(chǎn)品成熟度下的主要工作內(nèi)容

續(xù)表3

3 結(jié) 語(yǔ)

本文所提及的產(chǎn)品全生命周期成熟度模型，是飛機(jī)數(shù)字化研制工作推進(jìn)到一定階段的必然產(chǎn)物，或者說(shuō)是數(shù)字化條件下進(jìn)一步縮短飛機(jī)研制周期、降低研制成本、提高研制效率與研制質(zhì)量的關(guān)鍵所在。只有在統(tǒng)一的產(chǎn)品全生命周期成熟度模型基礎(chǔ)上，全面展開(kāi)各專(zhuān)業(yè)的相關(guān)研究工作，才可能實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)工程研制——飛機(jī)并行協(xié)同研制。

并行協(xié)同是一套設(shè)計(jì)技術(shù)與方法，更是一種管理理念。成熟度技術(shù)是實(shí)現(xiàn)并行協(xié)同的重要支撐，但要在產(chǎn)品研制全生命周期中開(kāi)展并行設(shè)計(jì)，還需結(jié)合企業(yè)實(shí)際，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和管理制度，依托PLM軟件平臺(tái)讓并行協(xié)同工作更高效開(kāi)展，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝/工裝設(shè)計(jì)和制造的并行協(xié)同。

[1]胡慶夕.并行工程原理與應(yīng)用.上海：上海大學(xué)出版社，2001，8.

[2]熊光楞.并行工程的理論與實(shí)踐.北京：清華大學(xué)出版社，2001，5.

[3]孫聰.飛機(jī)數(shù)字化研制基本體系和建設(shè)進(jìn)展.遼寧：沈陽(yáng)飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所，2007，12.