迟海涛
航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 黑龙江 哈尔滨 150060
摘要：先进的复合材料生产线已经实现了模具、下料、定位、铺放、固化、切边、制孔和开口的数字化和自动化。目前虽然国内有些工厂购买了复合材料数控下料设备、数控激光定位设备，但是，尚未达到数字化设计制造一体化的程度，材料铺放过程多数仍然采用手工完成，固化成形设备多数采用模拟量控制和模拟量检测。为了实现复合材料设计制造一体化，缩小与国外先进生产企业的差距，在现有的自动化基础上进行信息化建设，实现管控一体化、设计制造一体化、全线数字化，就成为了复合材料数字化生产线体系建设中不可缺少的环节。
关键词：飞机复合材料；生产线；信息化建设
随着计算机软件技术和网络技术的飞速发展，信息化技术在世界范围内得到了广泛应用。当今世界，信息化水平的高低已成为衡量一个国家和地区国际竞争力、现代化程度、综合国力和经济成长能力的重要标志。为了应对经济全球化、提高国际竞争力，我国制定了以信息化带动工业化、以工业化促进信息化的信息化建设发展战略，国内企业以此为基本指导思想，纷纷开展本企业的信息化发展规划，并投入到轰轰烈烈的信息化建设工作之中。
一、飞机信息化建设现状
某公司信息化建设通过高新工程项目的研制和基础条件建设，信息化建设得到了快速发展，尤其在产品数字化定义、产品数据管理、数字样机、设计与制造信息集成以及并行工程等技术方面取得了重大突破，其应用广度和深度都达到了一个新的水平，公司已经开始进入数字化设计、数字化制造、数字化检测及数字化管理一体化的新时代。目前，公司广泛应用了CAD、CAM和CAE等数字化工具以及PDM、ERP、CAPP、MES、工序条码管理和物料编码等信息化技术，并初步实现了PDM、ERP、MES、CAD、CAM以及CAPP等系统间的集成应用与数据共享。
（1）建立了主干园区网络、主干2M的兴航专网、带宽10M互联网，采用VPN设备基于互联网的的视频会议系统，为信息化系统运行提供良好的支撑环境。
（2）应用PDM软件（ENOVIAVPM和ENOVIALCA）建立了产品设计数据单一数据源的管理环境，实现了产品数据结构化管理、工程更改管理以及图样电子化发放与审签。
（3）开展复合材料数字化生产线技术研究，制定了我国第一条复合材料构件数字化生产线总体建设方案，初步打通了复合材料构件从设计、工艺、工装、制造到检测在现有软硬件条件下的数据流和信息流，对行业建立复合材料数字化生产线及其他生产线具有指导作用。
（4）承担复合材料数字化生产线及其支撑技术研究项目，研究成果包括复合材料构件固化成型工艺过程仿真系统、复合材料构件生产线全过程质量控制与管理系统、工装快速设计系统、工艺快速设计系统、工装设计知识库及复合材料设计知识库等软件系统。
二、复合材料数字化生产线
复合材料数字化生产线体系包括由若干相互关联、密不可分的要素组成的分系统，由分系统形成体系，不仅要采用单项的数字化设计制造技术，而且还要建立集成的数字化设计制造环境，分别从计算机软硬件和先进的复合材料设计、制造技术角度，融合所有设计、制造的数字化过程，连通复合材料构件数字化生产线体系的信息流。
1、设计中心。设计中心主要进行产品设计、工艺设计、工装设计和制造设计，是单一产品数据的产生源头。产品设计一般采用CATIA的复合材料设计模块进行零件的结构分析、工程设计、曲面展开、铺层定义、自动排料等，并通过数控程序传递数字定义信息至自动剪裁机、激光铺层定位仪和检测设备等数控设备。依靠仿真系统，利用设计数据进行产品的工艺设计和工装设计，制订产品的工艺文件和使用的工装设备。
所有这些产品数据和更改管理等信息，通过PDM系统集成，为设计数据保证完整性、有效性和唯一性。设计中心通过使用CAD、CAE、CAM、CAPP等系统和相关数字化技术，提供了复合材料零部件数字化定义的单一完整的产品数据信息，可以不再使用工程图纸，由于避免了人工干预，基本消除由于不正确或不完整的尺寸信息和数据转换错误造成的返工，极大地减少了检验工作量，使设计制造时间减少30％，大大提高了产品精度。
2、制造中心。产品数据在设计中心产生，并在制造中心扩充有关制造过程和制造资源的信息，形成了基于产品－过程－资源为核心的单一产品数据源。制造中心通过集成接口获取产品设计数据，通常采用ERP和PDM的系统集成实现，具有实时性和有效性，以保证产品属性信息和工艺信息的完整、有效和唯一，即能够在制造中心保证单一产品数据源的完整性。目前航空制造厂多数已经拥有ERP和部分PDM管理模块，但是为了能够保证单一产品数据源能够有效地传递到生产现场，还需要有车间生产执行系统（MES）的辅助来完成，用于优化并执行生产计划，同时对产品的加工过程进行跟踪，提高产品的可追溯性、工艺变更处理和生产线的现场管理。
三、复合材料生产线数据流程
目前复合材料制件在设计阶段采用并行工程理念，应用并行的设计模式，替换了原有的顺序模式，建立产品并行设计小组使产品设计、工装设计和制造工艺并行协同进行，由于数控设备的采用，数控加工程序同时得到编制，因此生产准备看板就具有了工艺、工装和设备的状态信息。生产线得到生产计划和产品信息开始组织生产，由生产管理系统采集生产现场数据，得到数字化生产线的简单流程图。流程图分为上下两个部分，上半部分主要是产品设计内容，包括产品设计、制造参数设计、工装设计和工艺设计四大部分，为生产准备详细数据。其中，产品设计是产品的三维模型设计和复合材料的边界与铺层设计；制造参数设计是将产品的模型转化为数字化生产设备的指令，存放在数控设备中；工装设计是为新产品或产品生产制造准备工艺装备，并且为生产线安装调试工装；工艺设计主要是从加工工艺和质量体系标准出发，编排工艺规程和工艺流程等工艺文件。通过上面的准备，生产线获得了设备运转等待、工装备用和产品工艺文件等待的生产准备状态。制造部分根据生产计划和生产资源合理组织生产，通过数控设备实现制造的自动化，通过制造执行系统实现生产现场的实时性和产品生产的可追溯性，最终形成设计制造一体化的产品—过程—资源为核心的复合材料产品数据的有效集成。复合材料数字化生产线以企业园区网为基础网络环境，以PDM和ERP系统为集成平台，以工程数据库、设计知识库、设计制造管理标准与规范为基础资源，以数字化设计、仿真、制造、检测为技术支撑，建立数字化复合材料构件生产线。需要实施并行产品数字化定义，建立单一产品数据源。根据PDM和ERP系统提供的管理和集成平台，对各软件、硬件系统和设备进行相关的集成管理，使复合材料构件的数字化产品定义数据能够畅通地从设计初期传递至结构分析、工装设计、工艺设计、工艺仿真、制造仿真、复合材料构件的生产制造和检测；通过数字化制造和装配生产线加工成最终的复合材料构件产品，实现复合材料构件在并行工作模式下的设计、工艺、制造、检测、装配全过程的集成。
通过信息化建设，该公司的管理水平和飞机研制水平有了显著提高，同时也为行业信息化建设提供了很多值得借鉴的经验。积极响应国家信息化发展战略，不断推进信息化建设，以信息化带动工业化，是企业持续发展并不断提升核心竞争力的必由之路。信息化建设是一个复杂的系统工程，它涉及企业的方方面面，因此，企业信息化建设应总体布局，长远规划，目标明确并不断开拓，才能保证信息化应用水平不断提升，进而促进企业整体管理水平和制造水平的大幅提升。
参考文献：
[1]张丽华,范玉青.复合材料构件低成本技术发展趋势［J］.航空制造技术，2019,61(7).
[2]李薇,杨楠楠,高大伟.数字化技术在复合材料构件研制中的应用与研究[J].航空制造技术，2019,22(3).
[3]李向东,范玉青.PDM中的BOM面向对象模型及其应[J].计算机集成制造系统，2019(7).
[4]蒋辉，范玉青.基于单一产品数据源的BOM管理[J].北京航空航天大学学报，2019（5）.