摘要:随着计算机软、硬件技术的发展,数字化技术的应用越来越广泛,其领域涉及到医疗、军事、制造等行业。直升机是一种复杂产品,技术含量高,涉及专业广。直升机产品的研制生产是一个复杂的系统工程,需要借助于许多基础工作平台和多方面的先进技术,而数字化设计与制造技术是目前最重要的一项基础工作,它对于提高我国直升机设计制造水平、实现直升机事业跨越式发展、提升直升机制造企业的技术实力和市场竞争能力等方面都具有十分重要的意义。
关键词:直升机;数字化技术制造;应用
数字化工程将在我国飞机制造业中实施。飞机制造业数字化工程将通过整合和充分利用现有资源,借鉴国内外先进的数字化技术和管理模式,开展技术攻关,打通飞机研制生产数字化生产线,创建数字化工作体系,提高飞机制造业基于数字化技术应用的型号研制和批生产能力,推动我国飞机制造业生产方式的变革,从根本上改变我国现行的飞机设计、制造、试验和管理的模式、方法和手段,实现我国飞机制造业的跨越式发展。
一、直升机制造企业对数字化技术的需求
现代直升机制造企业要提高直升机研制生产技术水平和能力,不仅依靠直升机自身关键技术的解决,更需要有许多现代化的基础技术来支持。
1、升机制造企业系统而又全面应用数字化技术的需求。从直升机行业数字化应用的状况分析,目前所开展的数字化技术应用工作主要是局部的,着重解决型号研制的具体问题,没有采用数字化技术和手段贯穿直升机研制生产全过程。这些局部的单项数字化技术应用有的已相对深入,有的则刚刚起步,应用发展很不平衡,严重制约了数字化技术应用效能的发挥。从直升机型号研制生产过程考虑,数字化技术的应用要覆盖型研制、试制、小批生产和批生产全过程:从直升机制造企业来说,则要具体考虑直升机研制生产在制造工艺设计、工装设计分析与制造、零部件加工制造、装配(铆装和总装)、产品数据管理、制造资源管理、质量管理、物料配送、生产组织管理以及系统集成等方面数字化技术的全面应用。
2、升机的结构特点应用数字化技术的需求。直升机自身具有旋转动部件多、空气动力学设计复杂、振动控制难度大、耐坠毁/抗弹击设计要求高以及特有的旋翼系统、传动系统和稳定性设计要求等突出特点。现代直升机还大量使用复合材料、整体框结构件、整体壁板结构件等。这此不仅对型号设计提出了新的要求,同时也给制造企业提出了新的更高要求。
二、直升机制造企业数字化技术
1、字化设计技术。由于直升机设计工作是由设计部门完成,制造企业除并行地参与部分设计协调工作外,主要是工装设计和工艺设计工作。所以,直升机制造企业在设计与分析方面应用数字化技术主要是建立数字化工装设计与分析系统和工艺设计与分卡厅系统。通过数字化工装设计与分析系统的应用,实现与产品设计与制造的协同,逐步减少物理工装、实现工装柔性化和数字化,形成数字化设计制造工装生产线。通过数字化工艺设计与分折系统自。应用,实现直升机制造数字化工艺协调。
2、数字化加工、成型与装配技术。数字化切削加工、成型和装配技术的应用是制造企业数字化技术应用的重点之一。由于现代直升机结构复杂的特点,给制造企业切削加工、制造和装配增加了难度,成为制约直升机批量生产能力的关键瓶颈之一。通过数字化技术的应用,能够有效地提高切削加工、成型、装配的技术水平和能力。
3、字化试验与仿真技术。在直升机研制生产过程中,大部分试验和仿真工作在型号设计过程中由设计部门完成,制造企业则根据直升机制造过程中的需求进行相关试验与仿真工作。制造企业数字化试验与仿真技术应用主要有数控加工切削仿真、钣金成型仿真、装配协调仿真等。
4、数字化管理技术。
从数字化设计制造技术应用开始到数字化管理的实现,是制造企业数字化技术应用的一个飞跃。数字化管理涉及两个方面:一是管理理念的变革和管理流程的重组,要求企业要有实施数字化管理的主动行为,这是实施数字化管理最为关键的因素;二是数字化管理系统的建设和实施。通过数字化管理系统的建设和系统实施,逐步实现直升机制造过程的数字化管理。
5、字化技术应用基础数据库的开发。直升机是高科技复杂产品,它的研制生产涉及到企业各个方面,需要多专业、多学科专家共同参与,在很大程度依赖于专家的知识和基础数据。但制造企业现有的专家、专家知识和基础数据都是很有限的,因此,制造企业通过自身的努力或借助于外部力量研究开发基于数字化技术应用的专家知识库和基础数据库十分必要。包括制造资源数据库、工艺参数数据库、基础编码数据库、成品附件数据库等。同时,通过全行业努力,建立支持直升机设计、试验和制造的知识库系统,构建基于知识工程的应用环境,能够更有效地提升我国直升机的研制生产水平。
三、直升机制造企业数字化技术应用
通过数字化工程的实施,打通飞机制造业数字化生产线,建立我国飞机制造业数字化体系,变革现行的型号研制生产工作方式和管理模式,实现我国飞机制造业的跨越发展。这是飞机制造业数字化工程实施的目标,也是直升机制造企业应用数字化技术的近期目标和发展方向。同时,直升机研制生产数字化技术应用方面做出努力,才能使数字化技术应用上一个新层次。
1、实现基于数字样机的数字化设计、制造、管理技术应用。数字样机作为制造企业产品研制数字化技术应用的重要阶段产品(虚拟产品),是提升数字化技术应用的关键。以直升机产品数字样机为依据进行工装数字样机的设计和制造、产品的制造与管理,结合直升机数字化设计试验制造管理的过程数字化展开,使直升机制造企业数字化技术应用上一个新台阶。
2、实施基于单一数据源的数字化制造与管理技术应用。在数字化技术应用过程中,直升机制造企业仅仅实现企业内部单一数据源还很不够。要努力实现设计、制造和各参研单位的单一数据源管理。分布在异地的各参研单位要采取相应的途径使各单位在研制过程中形成的产品数据存储在各自的电子数据仓库中,通过产品数据的元模型建立联系、实现相互约束,确保产品数据的唯一性和可靠性,实现产品数据的单一数据源,从而提高数字化技术的应用效能。
3、实现基于数字化技术应用的异地协同直升机研制生产。我国直升机研制生产大多为联合研制生产,异地协同非常困难。数字化技术的应用傍得异地多厂所并行、多产品研制生产并行、设计制造并行、主机和辅机异地协同成为可能。要建立数字化技术应用异地协同工作平台和环境,使设计制造的数据、设备、实施、人员、成果和时间变得更为透明、柔性,实现真正意义上的共享,从而实现基于数字化技术应用的异地协同直升机研制生产。
数字化工程的实施和数字化技术的推广应用方兴未艾,随着数字化技术及相关工程技术和管理技术的高速发展,数字化正同渐渗透到制造业各个领域,为实现各个领域的跨越式发展带来新的生机和活力。直升机制造企业通过实施数字化工程和数字化技术的推广应用,能从总体上提高企业的技术水平、生产能力和管理水平,增强企业的市场竞争能力和综合实力,推进企业的体制改革、管理创新和技术进步,一定能够为我国直升机事业的发展做出更大贡献。
参考文献:
[1] 丁秋林, 黄传奇. 现代直升机制造企业通过数字化工程和数字化技术应用[J]. 机械 工业出版社, 2017. 8.
[2] 吴 跃, 郑文心. 航空制造业数字化总体框架研究[J]. CAD /CAM 与制造业信息化. 2018. 8.
[3] 陈俊章,刘孟诏. 直升机制造企业通过数字化工程和数字化技术应用与控制[M]. 北京:航空工业出版社,2017.