中國(guó)商用大客機(jī)C919研發(fā)平臺(tái)已經(jīng)進(jìn)入到第三階段

引言

在上海艾美酒店的會(huì)議大廳，一場(chǎng)臨時(shí)變更的演講讓1000多位來(lái)自各行業(yè)的PTC用戶感到驚喜，因?yàn)樗麄兛梢粤私獾酱砦覈?guó)客機(jī)研發(fā)最高水平的PLM（產(chǎn)品生命周期管理）應(yīng)用?！把兄坪桶l(fā)展大型客機(jī)，寄托著幾代中國(guó)人的夙愿。上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院是中國(guó)商飛公司的設(shè)計(jì)研發(fā)中心，承擔(dān)著我國(guó)新支線（ARJ21）飛機(jī)和大型客機(jī)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、預(yù)研及關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等任務(wù)。PLM系統(tǒng)在保障C919預(yù)發(fā)展階段工作的順利進(jìn)行發(fā)揮了不可替代的作用。”中國(guó)商飛有限公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院副院長(zhǎng)葉偉多次強(qiáng)調(diào)了PLM系統(tǒng)對(duì)于研發(fā)的重要性。

中國(guó)商用大客機(jī)C919的研發(fā)平臺(tái)采用了以PTC公司的協(xié)同開(kāi)發(fā)平臺(tái)Windchill和達(dá)索公司的CAD平臺(tái)Catia為核心的PLM系統(tǒng)，保障了C919客機(jī)研發(fā)的順利推進(jìn)。進(jìn)入2011年，國(guó)產(chǎn)C919客機(jī)研發(fā)已經(jīng)進(jìn)入到第三階段。

1 中國(guó)商用大客機(jī)C919研發(fā)平臺(tái)探秘

在上海艾美酒店的會(huì)議大廳，一場(chǎng)臨時(shí)變更的演講讓1000多位來(lái)自各行業(yè)的PTC用戶感到驚喜，因?yàn)樗麄兛梢粤私獾酱砦覈?guó)客機(jī)研發(fā)最高水平的PLM（產(chǎn)品生命周期管理）應(yīng)用。

“研制和發(fā)展大型客機(jī)，寄托著幾代中國(guó)人的夙愿。上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院是中國(guó)商飛公司的設(shè)計(jì)研發(fā)中心，承擔(dān)著我國(guó)新支線（ARJ21）飛機(jī)和大型客機(jī)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、預(yù)研及關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等任務(wù)。PLM系統(tǒng)在保障C919預(yù)發(fā)展階段工作的順利進(jìn)行發(fā)揮了不可替代的作用?！敝袊?guó)商飛有限公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院副院長(zhǎng)葉偉多次強(qiáng)調(diào)了PLM系統(tǒng)對(duì)于研發(fā)的重要性。

上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院副院長(zhǎng)葉偉介紹C919客機(jī)的IT研發(fā)平臺(tái)

2 75家供應(yīng)商共用C919協(xié)同開(kāi)發(fā)平臺(tái)

“中國(guó)商飛的PLM系統(tǒng)在上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院內(nèi)部稱作IDEAL（IntegratedDigital Environment for Aircraft Lifecycle）平臺(tái)，IDEAL平臺(tái)全面支撐了2009年的大客機(jī)頭工程樣機(jī)、2010年的七大樣段研制工作，其應(yīng)用的功能包括機(jī)頭工程樣機(jī)和七大樣段研制中產(chǎn)生的MBD（基于模型的定義）數(shù)據(jù)管理、機(jī)體供應(yīng)商的異地工藝會(huì)簽、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)向機(jī)體供應(yīng)商的異地發(fā)布、設(shè)計(jì)更改控制、超差/偏離提交和處理等方面。目前每天訪問(wèn)IDEAL平臺(tái)的用戶數(shù)以千計(jì)，進(jìn)入2010年11月以來(lái)，每天用戶登錄至IDEAL平臺(tái)的次數(shù)維持在2500次以上。除了來(lái)自于中國(guó)上飛的人員以外，這些用戶中還包括了接入到IDEAL平臺(tái)的75家機(jī)體和系統(tǒng)供應(yīng)商等人員?！?/p>

葉偉介紹，到2010年12月，已經(jīng)有4400份C919技術(shù)文件已在PLM平臺(tái)中進(jìn)行管理，包括審簽/發(fā)布及更改控制等工作。上飛院各類型的科研計(jì)劃（包括新支線ARJ21客機(jī)）已在PLM平臺(tái)中進(jìn)行下達(dá)、分解、執(zhí)行和狀態(tài)反饋。目前在PLM平臺(tái)中管理的零件三維MBD模型已經(jīng)超過(guò)3萬(wàn)個(gè)，管理的裝配三維模型已經(jīng)超過(guò)2萬(wàn)個(gè)。大客機(jī)的近1800個(gè)涉及模塊在PLM平臺(tái)中進(jìn)行設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)，已基于該平臺(tái)進(jìn)行了大客數(shù)字樣機(jī)的多個(gè)輪次協(xié)調(diào)工作。通過(guò)產(chǎn)品結(jié)定義視圖管理和數(shù)字樣機(jī)管理的無(wú)縫接合，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大客初步設(shè)計(jì)階段基于配置的數(shù)字樣機(jī)管理。

中國(guó)目前正在研制的大型客機(jī)代號(hào)為C919：C是China的首字母，也是商飛公司英文（COMAC）的首字母，同時(shí)還寓意中國(guó)立志要躋身國(guó)際大型客機(jī)市場(chǎng)，要與歐洲的空中客戶（Airbus）和波音（Boeing）一道在國(guó)際大型客機(jī)制造業(yè)中形成ABC并立的格局。第一個(gè)“9”的寓意是天長(zhǎng)地久，“19”代表的是中國(guó)首型大型客機(jī)的最大載客量為190座。2010年11月16日，中國(guó)商飛公司與國(guó)航、東航、南航、海航、國(guó)銀金融租賃有限公司、美國(guó)GECAS公司在珠海簽署了 C919大型客機(jī)啟動(dòng)用戶協(xié)議，中國(guó)商飛公司獲得了100架C919客機(jī)的啟動(dòng)訂單，這標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)C919大型客機(jī)已經(jīng)確認(rèn)了首批客戶和訂單。

葉偉表示，“C919國(guó)產(chǎn)大客機(jī)的四大設(shè)計(jì)原則是安全、經(jīng)濟(jì)、綠色、舒適。C919會(huì)比同樣大小的波音和空中客車機(jī)款便宜，同時(shí)也比目前波音737和空中客車A320節(jié)省15%的燃料使用，減碳排放量更達(dá)50%，且座位會(huì)更寬闊?！?/p>

3 PLM已成飛機(jī)研發(fā)的常規(guī)平臺(tái)

事實(shí)上，PLM系統(tǒng)從上世紀(jì)90年代開(kāi)始就被波音和空中客車等飛機(jī)制造商成熟應(yīng)用。PLM改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造管理的方式、方法和手段。從波音777到空中客車的A380，再到波音的787的研發(fā)，都已經(jīng)成為PLM應(yīng)用的舞臺(tái)。

1994 年首次試飛的波音777是世界第一款完全采用CAD和PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）等PLM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的民用飛機(jī)，整個(gè)設(shè)計(jì)工序中都沒(méi)有采用傳統(tǒng)的手工繪圖方式。波音777的零件總數(shù)達(dá)300萬(wàn)件以上，其中132500個(gè)專用零件是由分布在美洲、歐洲、亞洲和大洋洲的13個(gè)國(guó)家的545個(gè)工廠生產(chǎn)的。設(shè)計(jì)高峰期，曾有7000余名各類專業(yè)人員組成的238個(gè)產(chǎn)品綜合研制小組同時(shí)工作。通過(guò)采用PLM系統(tǒng)，波音777的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤修改量較過(guò)去同類機(jī)型減少了90％，設(shè)計(jì)更改和返工率減少50％以上；不合格品減少50％～80％。

PLM系統(tǒng)的應(yīng)用也確保了空中客車A380的研制成功，2005年首次試飛的A380通過(guò)協(xié)同研制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了4個(gè)國(guó)家4種不同語(yǔ)言的異地、異構(gòu)信息集成和并行協(xié)同工作，研制周期比A340縮短 25％（從開(kāi)始研制到首飛的時(shí)間），成本減少50％，利潤(rùn)增加10％。

而 2009年12月首次試飛的波音787飛機(jī)可謂21世紀(jì)前10年大型客機(jī)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用的最經(jīng)典項(xiàng)目。它實(shí)現(xiàn)了135個(gè)地點(diǎn)、180個(gè)供應(yīng)商的協(xié)同工作。 PLM作為波音787飛機(jī)項(xiàng)目中全球數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、銷售、市場(chǎng)，以及交付的協(xié)作平臺(tái)。對(duì)波音787飛機(jī)實(shí)現(xiàn)全球化虛擬生產(chǎn)起到了關(guān)鍵性作用。波音787飛機(jī)是波音公司在全世界外包生產(chǎn)程度最高的機(jī)型。從其研制、定型、轉(zhuǎn)化到融資幾乎都通過(guò)全球網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。在787飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造上，波音與其全球伙伴達(dá)成了史無(wú)前例的協(xié)同，是波音史上完工最快、造價(jià)最低的一次。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在波音787飛棚的400多萬(wàn)個(gè)零部件中，波音公司本身只負(fù)責(zé)生產(chǎn)大約10% ——尾翼和最后組裝，其余的生產(chǎn)是由全球40多家合作伙伴完成的。波音787飛機(jī)的設(shè)計(jì)由美國(guó)、日本、俄羅斯和意大利共同完成，研發(fā)和制造涉及到美國(guó)、日本、法國(guó)、英國(guó)、意大利、瑞典、加拿大、韓國(guó)、澳大利亞、中國(guó)等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的頂級(jí)供應(yīng)商。波音787是第一架從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)到生產(chǎn)全過(guò)程使用PLM解決方案的飛機(jī)，也是第一架虛擬推出的飛機(jī)。憑借PLM解決方案，787飛機(jī)所需的開(kāi)發(fā)時(shí)間從上一代777飛機(jī)所需的5年減少到4年。

葉偉表示，“在上一代客機(jī)——新支線客機(jī)ARJ21的研發(fā)中，PLM系統(tǒng)也是我們的必備平臺(tái)。我們采用了PTC公司的Windchill協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)——包括Windchill 6.26、ProjectLink 、PDMLink 8.0等不同產(chǎn)品分別應(yīng)用在ARJ21

開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的不同階段?！?/p>

4 C919研發(fā)要實(shí)現(xiàn)無(wú)縫、全面、安全和全生命周期

上飛院在C919客機(jī)的研發(fā)中，明確了PLM系統(tǒng)的總體目標(biāo)：“建立一個(gè)無(wú)縫、全面并且安全的環(huán)境使得C919供應(yīng)鏈中的所有人員都能在飛機(jī)全生命周期的各個(gè)方面并行開(kāi)展工作，而不管其所處的位置如何。”葉偉表示，“無(wú)縫”是指為跨供應(yīng)鏈的端對(duì)端業(yè)務(wù)流程建立集成化的環(huán)境；“全面”是指涉及范圍包括業(yè)務(wù)流程、工作程序、工具、方法、培訓(xùn)、應(yīng)用系統(tǒng)、IT基礎(chǔ)架構(gòu)；“安全”是指供應(yīng)商/外部單位只能訪問(wèn)到所需要的信息；而“全生命周期”是指PLM范圍覆蓋從概念設(shè)計(jì)到客戶服務(wù)/產(chǎn)品支援各個(gè)階段。

此外，葉偉表示，上飛院明確了在數(shù)據(jù)管理、流程控制和協(xié)同研制等方面的三大實(shí)施目標(biāo)：

在面向飛機(jī)全生命周期構(gòu)型的有效管理方面，要建立以BOM（物料清單）為核心的構(gòu)型管理方式，面向飛機(jī)全生命周期構(gòu)建不同視圖BOM，通過(guò)對(duì)不同視圖演變過(guò)程管理實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)型的嚴(yán)格控制。

在實(shí)現(xiàn)基于配置的數(shù)字樣機(jī)管理方面，要將構(gòu)型管理和數(shù)字樣機(jī)（DMU）管理合二為一，實(shí)現(xiàn)兩者無(wú)縫融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可配置的數(shù)字樣機(jī)管理，全面支撐MBD技術(shù)的應(yīng)用需要?！坝脩艨苫诟鞣N設(shè)置條件（例如不同設(shè)計(jì)方案/不同研制里程碑/不同區(qū)域/不同架次等），在IDEAL平臺(tái)中過(guò)濾出所需要的C919數(shù)字樣機(jī)，并基于該數(shù)字樣機(jī)狀態(tài)開(kāi)展各種工作，例如進(jìn)行總體協(xié)調(diào)，重量平衡管理，從而使得不同角色人員在一種逼真的，可配置的三維可視化環(huán)境中實(shí)現(xiàn)異地的設(shè)計(jì)評(píng)審，仿真和共享。利用這樣的管理機(jī)制，改變了過(guò)去構(gòu)型管理和數(shù)字樣機(jī)管理兩層皮，只管理單一狀態(tài)數(shù)字樣機(jī)、數(shù)字樣機(jī)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和有效性難以保證、大量數(shù)字樣機(jī)相關(guān)信息（例如飛機(jī)重量平衡信息）難以管控等局面，并促進(jìn)了MBD技術(shù)的順利應(yīng)用?！?/p>

在構(gòu)建全球協(xié)同研制環(huán)境方面，要構(gòu)建跨越全球的協(xié)同研制環(huán)境，連接參與C919研制的不同角色人員，滿足設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)-制造，設(shè)計(jì)-客服等的異地協(xié)同工作需要。“C919的飛機(jī)系統(tǒng)、部分機(jī)體結(jié)構(gòu)研發(fā)將由分布在全世界的供應(yīng)商共同完成。如此生命攸關(guān)的產(chǎn)品，對(duì)可靠性要求相當(dāng)高，必須確保研制過(guò)程中各方的流程受控和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效。”

5 2011年C919研發(fā)已進(jìn)入三期實(shí)施階段

葉偉透露，進(jìn)入2011年，中國(guó)商飛的研發(fā)按照規(guī)劃已經(jīng)進(jìn)入到三期實(shí)施階段，主要實(shí)施內(nèi)容包括滿足工程發(fā)展階段的構(gòu)型管理以及滿足C919進(jìn)入到詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的跨企業(yè)協(xié)同研制。

而在前兩期的實(shí)施中，上研院已經(jīng)完成了十幾項(xiàng)研發(fā)管理目標(biāo)，其中在截至2009年底的一期目標(biāo)中，實(shí)現(xiàn)了C919可行性和預(yù)發(fā)展階段上飛院內(nèi)部的數(shù)據(jù)管理，其中實(shí)施了科研計(jì)劃管理、DMU協(xié)調(diào)管理、技術(shù)文件管理、內(nèi)部多專業(yè)協(xié)作、與檔案系統(tǒng)集成、JCDP階段供應(yīng)商協(xié)同管理 和機(jī)頭工程樣機(jī)數(shù)據(jù)管理等多個(gè)模塊。

在截至到2010年底的二期研發(fā)目標(biāo)中，C919的PLM協(xié)同平臺(tái)已已經(jīng)基本滿足了完成了預(yù)發(fā)展階段的構(gòu)型管理以及跨企業(yè)協(xié)同研制需求。實(shí)施了預(yù)發(fā)展階段的構(gòu)型管理、基于配置的數(shù)字樣計(jì)管理應(yīng)用、ECM管理、七大樣段數(shù)據(jù)管理、基于單一DMU設(shè)計(jì)協(xié)同管理和現(xiàn)場(chǎng)試制協(xié)同等不同模塊。

“按計(jì)劃，C919將于2014年首航，2016年交付航線起用。”葉偉表示，“從目前看，時(shí)間還是比較緊的，但我相信PLM平臺(tái)的成功應(yīng)用對(duì)C919的按時(shí)交付將起到非常關(guān)鍵的保障作用?！?/p>