论文部分内容阅读
摘 要：随着飞机设计制造的全球化，界面控制数据集（ICD）应运而生，并且在供应商管理，成本控制，设计制造和适航取证等多方面发挥着不可替代的作用。如何建立和控制这些界面控制数据集，成为了工程人员和项目人员共同关注的方面。该文从ICD基本概念出发，重点介绍了ICD的内容、功能和分类，并详细分析了在实际飞机设计中ICD分解、跟踪和发放一系列创建和管理流程。为界面控制数据集在飞机设计的实际应用提供了参考，同时也为ICD的广泛应用起到一定的借鉴作用。
关键词：界面控制数据集 民用飞机 设计 应用
中图分类号：V217 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0010-02
Abstract：With globalization of aircraft design and manufacture，Interface Control Data （ICD） emerges as the times require，which plays an irreplaceable role in many aspects，such as supplier management，cost control，design，manufacture and airworthiness certification.The creation and control of ICD raise the concern of engineers and project staff.Beginning with the basic concept of ICD，the article highlights contents，features and classifications of ICD and focuses on the creation and management process in the actual aircraft design，including decomposition，tracking and releasing.All of that provide an example for the usage of ICD in aircraft design and serve as references for wide application.
Key Words：Interface control data；Civil aircraft；Design；Application
在并行工程大行其道的今天，由全球供应商负责设计和制造飞机上不同的组件或系统已成为常态。当这些由不同供应商设计制造的组件或系统相对接时，就会产生物理和功能界面。如何建立和控制这些物理和功能界面，成为了工程人员和项目人员共同关心的话题，界面控制数据集正是在这种背景下应运而生的，并广泛应用到现代飞机设计制造中，发挥着举足轻重的作用。
1 界面控制数据集（ICD）概述
ICD在民用飞机设计中主要是建立和控制零、部件之间的物理和功能界面要求。由于飞机中的零、部件由不同的供应商设计制造，需要ICD统一控制界面要求，主要包括机械、结构、构型、安装、液压、气源、电子电气等物理和功能界面，并且远不止如此，可以说任何界面要求都可以由ICD进行控制。
ICD作为民机设计的顶层数据要求，其重要性日益受到设计者的关注。如航电设备已广泛应用ICD进行接口的匹配与控制[1]，并且能够对ICD的管理和流程进行有效运用[2-3]。然而ICD的应用价值不仅仅局限于某个单一的飞机系统，而是涉及到设计、装配和制造等每个环节。同时，其本身分解、跟踪和发放的一系列创建流程也值得更加深入探究。
2 ICD内容和作用
在民用飞机设计中，ICD一般以二维图纸的形式呈现，如有需要还可包括3D模型，其主要内容主要涵盖了以下几个方面：（1）确定所有受界面影响的零、部件和穿过界面区域的系统，对这些零、部件，应定义识别号、顶层图纸号、供应商、供应商的责任、相关的安装图纸；（2）确定界面细节，规定孔的尺寸、钻孔区域、销子尺寸、相配合零、部件的限制、连接区域和界面几何外形等等；（3）提供零、部件外形、安装和相配合的构型以及界面尺寸数据；（4）当界面工程要求影响界面零、部件的物理或功能特征时，应加以改善；（5）确定每个用于连接零、部件的紧固件在界面上的位置，确定每个紧固件的名称、零件号和供应商；（6）应涵盖所有只要不影响系统界面就不会被更改的特性；（7）确定工作包中物理界面和所有配合零、部件的公差；（8）确定界面零、部件的所属权；（9）包含界面上零、部件的3D模型，涵盖了零、部件的外形轮廓线和所有的界面点，像安装孔、接头、连接器等。
值得注意的是，尽管ICD可以以二维图纸的形式存在，但在实际项目中，ICD不可作为制造图纸使用。ICD的要求应该贯彻到装配或安装数据集中，因此应把ICD要求归并到产品生产定义数据集中使用。
由上述ICD所涵盖的内容可以看出，ICD影响着设计和制造的全过程，其主要作用如下[4]：（1）详细定义界面区域、系统和配合件的界限；（2）在有共同边界的工作包间建立和维持设计概念的兼容性；（3）调整及确定界面基准和公差来控制连接零件间的参数；（4）分配供应商对界面零件的权限及责任；（5）驱动界面连接零件的详细设计。
3 ICD类型
在民用飞机设计过程中，界面的定义可能很简单，也可能很复杂。复杂的ICD可能包含几个简单的ICD控制界面细节。当两个零、部件相装配时，就产生了简单的界面。如航线可更换组件和连接结构之间的界面就是简单的界面。每个零、部件由不用的供应商提供，由ICD控制这个界面。当几个供应商同时负责设计工作包时，就产生了复杂的界面。每个工作包可能包括几个系统，不同的零、部件和结构。对于复杂的界面，所有相关的供应商在概念设计初期就应开始着手准备。 ICD根据所控制界面的层次，可以分为系统组件界面控制数据集（SCICD）和工作包界面控制数据集（WPICD）。
4 ICD创建与管理
在民用飞机设计过程中，为了管理界面数据，需要按一定流程和顺序对界面数据进行创建和更改。首先，对飞机按层次进行合理化的界面分解，并对分解后的子结构和界面进行重新组织；其次，创建界面控制文档和界面控制图；最后，建立数据库工具对界面数据进行跟踪，并记录发放和升版状态。
4.1 ICD分解
一般依据转包合同或工作包界面对飞机进行ICD分解。界面依据所处工作包的位置不同，一般可分为两大类：一类是工作包之间的界面；另一类是工作包内部界面。两类界面都应在界面控制数据中进行定义。一般情况下，应优先定义第一类界面。
在进行界面分解时，从分析每个子结构入手，分析每个子结构是否与其它所列的子结构存在可能的界面，如机械界面、电子界面和软件界面等等。如果不确定是否存在界面，可以在子结构之间相交的连线处标识出来。当后续确定不需要此界面时，可以删除。这种方法可以将界面数量减到最少。
4.2 ICD跟踪
界面控制数据集应时时保持最新状态，并贯彻到工程设计中，限定工程设计的范围。为了时时跟踪ICD所处的状态，应创建一份数据库工具以模拟ICD分解的功能，记录ICD创建的流程。采用该工具，可轻松更新发放的信息，列出与其它子结构或子系统的界面，规定标准报告的模板。这些标准报告可以表明界面和一些特殊区域的状态。数据库中还应包括用做参考和描述界面的文档，如界面图纸和相关文件。
4.3 ICD发放
针对每个界面的ICD应包括对界面的描述和相关的图纸。任何ICD的发放，都应经过所有相关的供应商、工程和制造等部门的共同审定和批准。最后的版本由相关部门负责发放，进行分发和协调所需的更改。ICD作为必要信息应贯彻到飞机的整个设计流程和集成中。界面的体系也作为集成，试验和认证的基础。
5 结语
经过实际飞机项目的验证，ICD在飞机设计过程中，如并行工程，供应商管理，成本控制和制造装配等多方面发挥着重要作用。可以说，ICD的广泛应用可提升现代飞机设计制造的核心竞争力。正确，有效，合理的应用界面控制数据集已成为现代飞机设计制造过程中的必然趋势。
参考文献
[1] 阎露，杜承烈，魏学杭.基于自标识的航空电子系统ICD定义方法[J].航空计算技术，2014，44（4）：109-113.
[2] 丁鼎.基于模型的系统工程在民机领域的应用[J].沈阳航空航天大学学报，2012，29（4）：47-50.
[3] 陈志雄.民用飞机ICD数据的管理[J]. 科技创新导报，2014（18）：176.
[4] ASME Y14.24M，Types of Applications of Engineering Drawings[S].
关键词：界面控制数据集 民用飞机 设计 应用
中图分类号：V217 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0010-02
Abstract：With globalization of aircraft design and manufacture，Interface Control Data （ICD） emerges as the times require，which plays an irreplaceable role in many aspects，such as supplier management，cost control，design，manufacture and airworthiness certification.The creation and control of ICD raise the concern of engineers and project staff.Beginning with the basic concept of ICD，the article highlights contents，features and classifications of ICD and focuses on the creation and management process in the actual aircraft design，including decomposition，tracking and releasing.All of that provide an example for the usage of ICD in aircraft design and serve as references for wide application.
Key Words：Interface control data；Civil aircraft；Design；Application
在并行工程大行其道的今天，由全球供应商负责设计和制造飞机上不同的组件或系统已成为常态。当这些由不同供应商设计制造的组件或系统相对接时，就会产生物理和功能界面。如何建立和控制这些物理和功能界面，成为了工程人员和项目人员共同关心的话题，界面控制数据集正是在这种背景下应运而生的，并广泛应用到现代飞机设计制造中，发挥着举足轻重的作用。
1 界面控制数据集（ICD）概述
ICD在民用飞机设计中主要是建立和控制零、部件之间的物理和功能界面要求。由于飞机中的零、部件由不同的供应商设计制造，需要ICD统一控制界面要求，主要包括机械、结构、构型、安装、液压、气源、电子电气等物理和功能界面，并且远不止如此，可以说任何界面要求都可以由ICD进行控制。
ICD作为民机设计的顶层数据要求，其重要性日益受到设计者的关注。如航电设备已广泛应用ICD进行接口的匹配与控制[1]，并且能够对ICD的管理和流程进行有效运用[2-3]。然而ICD的应用价值不仅仅局限于某个单一的飞机系统，而是涉及到设计、装配和制造等每个环节。同时，其本身分解、跟踪和发放的一系列创建流程也值得更加深入探究。
2 ICD内容和作用
在民用飞机设计中，ICD一般以二维图纸的形式呈现，如有需要还可包括3D模型，其主要内容主要涵盖了以下几个方面：（1）确定所有受界面影响的零、部件和穿过界面区域的系统，对这些零、部件，应定义识别号、顶层图纸号、供应商、供应商的责任、相关的安装图纸；（2）确定界面细节，规定孔的尺寸、钻孔区域、销子尺寸、相配合零、部件的限制、连接区域和界面几何外形等等；（3）提供零、部件外形、安装和相配合的构型以及界面尺寸数据；（4）当界面工程要求影响界面零、部件的物理或功能特征时，应加以改善；（5）确定每个用于连接零、部件的紧固件在界面上的位置，确定每个紧固件的名称、零件号和供应商；（6）应涵盖所有只要不影响系统界面就不会被更改的特性；（7）确定工作包中物理界面和所有配合零、部件的公差；（8）确定界面零、部件的所属权；（9）包含界面上零、部件的3D模型，涵盖了零、部件的外形轮廓线和所有的界面点，像安装孔、接头、连接器等。
值得注意的是，尽管ICD可以以二维图纸的形式存在，但在实际项目中，ICD不可作为制造图纸使用。ICD的要求应该贯彻到装配或安装数据集中，因此应把ICD要求归并到产品生产定义数据集中使用。
由上述ICD所涵盖的内容可以看出，ICD影响着设计和制造的全过程，其主要作用如下[4]：（1）详细定义界面区域、系统和配合件的界限；（2）在有共同边界的工作包间建立和维持设计概念的兼容性；（3）调整及确定界面基准和公差来控制连接零件间的参数；（4）分配供应商对界面零件的权限及责任；（5）驱动界面连接零件的详细设计。
3 ICD类型
在民用飞机设计过程中，界面的定义可能很简单，也可能很复杂。复杂的ICD可能包含几个简单的ICD控制界面细节。当两个零、部件相装配时，就产生了简单的界面。如航线可更换组件和连接结构之间的界面就是简单的界面。每个零、部件由不用的供应商提供，由ICD控制这个界面。当几个供应商同时负责设计工作包时，就产生了复杂的界面。每个工作包可能包括几个系统，不同的零、部件和结构。对于复杂的界面，所有相关的供应商在概念设计初期就应开始着手准备。 ICD根据所控制界面的层次，可以分为系统组件界面控制数据集（SCICD）和工作包界面控制数据集（WPICD）。
4 ICD创建与管理
在民用飞机设计过程中，为了管理界面数据，需要按一定流程和顺序对界面数据进行创建和更改。首先，对飞机按层次进行合理化的界面分解，并对分解后的子结构和界面进行重新组织；其次，创建界面控制文档和界面控制图；最后，建立数据库工具对界面数据进行跟踪，并记录发放和升版状态。
4.1 ICD分解
一般依据转包合同或工作包界面对飞机进行ICD分解。界面依据所处工作包的位置不同，一般可分为两大类：一类是工作包之间的界面；另一类是工作包内部界面。两类界面都应在界面控制数据中进行定义。一般情况下，应优先定义第一类界面。
在进行界面分解时，从分析每个子结构入手，分析每个子结构是否与其它所列的子结构存在可能的界面，如机械界面、电子界面和软件界面等等。如果不确定是否存在界面，可以在子结构之间相交的连线处标识出来。当后续确定不需要此界面时，可以删除。这种方法可以将界面数量减到最少。
4.2 ICD跟踪
界面控制数据集应时时保持最新状态，并贯彻到工程设计中，限定工程设计的范围。为了时时跟踪ICD所处的状态，应创建一份数据库工具以模拟ICD分解的功能，记录ICD创建的流程。采用该工具，可轻松更新发放的信息，列出与其它子结构或子系统的界面，规定标准报告的模板。这些标准报告可以表明界面和一些特殊区域的状态。数据库中还应包括用做参考和描述界面的文档，如界面图纸和相关文件。
4.3 ICD发放
针对每个界面的ICD应包括对界面的描述和相关的图纸。任何ICD的发放，都应经过所有相关的供应商、工程和制造等部门的共同审定和批准。最后的版本由相关部门负责发放，进行分发和协调所需的更改。ICD作为必要信息应贯彻到飞机的整个设计流程和集成中。界面的体系也作为集成，试验和认证的基础。
5 结语
经过实际飞机项目的验证，ICD在飞机设计过程中，如并行工程，供应商管理，成本控制和制造装配等多方面发挥着重要作用。可以说，ICD的广泛应用可提升现代飞机设计制造的核心竞争力。正确，有效，合理的应用界面控制数据集已成为现代飞机设计制造过程中的必然趋势。
参考文献
[1] 阎露，杜承烈，魏学杭.基于自标识的航空电子系统ICD定义方法[J].航空计算技术，2014，44（4）：109-113.
[2] 丁鼎.基于模型的系统工程在民机领域的应用[J].沈阳航空航天大学学报，2012，29（4）：47-50.
[3] 陈志雄.民用飞机ICD数据的管理[J]. 科技创新导报，2014（18）：176.
[4] ASME Y14.24M，Types of Applications of Engineering Drawings[S].