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摘要：飞机数字化设计制造改变了飞机制造模式，使设计制造由串行方式改为并行方式。设计与制造并行工作的核心是产品数字化定义，支撑产品数字化定义的关键技术之一是产品数据管理。因此，并行产品数字化定义与数据管理受到设计与制造部门的普遍关注，成为数字化技术的研究热点。
关键词：数字化产品，成熟度管理，数据管理
引言
随着数字化技术的发展，设计制造一体化技术的应用，工程技术人员基于网络化的协同工作环境，在同一数据源下，根据设计结果成熟度的变化，不断追踪产品的设计状态，协同开展产品、工艺、工装的设计工作，以尽早发现并协调解决设计、工艺、工装之间的不协调问题，最大限度地保证并行产品数字化定义工作的质量和效率。 因此在现代飞机研制过程中开展并行产品数字化定义研究，使设计制造各有关专业可以组成协同工作团队，并行地进行产品数字化定义工作就显得尤为重要。
1 并行产品数字化定义的内容
并行产品数字化定义是一个广义的设计概念，是基于单一数据源的产品数据管理环境实现产品设计、试验，各专业之间、设计与制造之间的并行协同工作，也就是在设计阶段实现产品设计、工艺设计及工装设计等的并行开展。
1.1 数字化产品设计体系
产品数字化设计是根据设计依据和用户需求，在统一的协同设计环境中按照一定的规范和协议进行产品数字化设计，设计的基本工作是建立产品的数字化模型，完成数字样机的设计。
1.1.1 并行定义组织与管理
并行定义可以在设计的过程中，通过不同人员的广泛参与，用仿真手段不断优化设计，达到缩短研制周期的目标。如果仅仅将大量来自不同部门的人员简单地组织在一起，仍然按部门管理的方式开展工作，是无法实现这个目标的。必须打破按职能划分的组织结构，而采用兼有职能型和项目型特征的矩阵式项目管理组织结构，组成项目团队。团队成员必须有能力处理本专业的问题，完成本专业的设计任务，职能部门要支持派出的团队成员工作。同时，项目团队的成员是动态变化的。为保障项目团队能高效运转，要从项目进度管理和人员绩效考核两方面进行团队管理。
1.1.2 并行产品数字化定义的成熟度管理
为提高并行设计的效率，有效缩短飞机研制周期，确保并行定义过程中信息的有效性和可控性，在并行设计定义过程中要引入产品定义成熟度概念，依据数字样机的成熟度等级，在以数据管理系统为核心的协同工作平台上并行开展不同专业的设计工作。成熟度管理是实现并行工作的基础和前提。在产品的研发过程中，针对不同阶段和不同对象有不同的成熟度管理要求。飞机研发过程一般包括方案论证、初步设计、初步详细设计、详细设计、试制试验、试飞试用6个成熟度阶段，其中前4个阶段为设计阶段，也就是产品的数字化定义阶段。对零件模型、装配件模型和成品模型进行成熟度管理，给出不同成熟度的评价标准，工艺部门可以依据成熟度标识开展相应的工作。
1.2 数字化工艺、工装设计体系
在并行产品数字化定义阶段下，对应自顶向下的产品设计，工艺设计分为总体规划、方案设计、详细设计3个阶段。相应于设计的方案论证，总体规划阶段由工艺部门进行工艺总方案的制定。随着设计工作的深入，工艺部门的方案设计阶段对应设计部门的产品初步和初步详细设计阶段，此阶段工艺部门制定装配协调方案、制定技术改造方案、落实技术攻关、设计工艺基准和装配顺序及工装方案。在详细设计阶段，工艺部门根据装配需求设计零件工艺模型，进行详细装配流程设计和装配仿真分析与优化，编制零部件工艺规程。
2 产品数据管理
产品数据管理（PDM）技术是20世纪90年代初期发展起来的数据管理技术，以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理技术。其进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程，所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的。应用产品数据管理系统能够使企业在产品研制过程中缩短研制周期，提高设计和制造的效率和质量，更好地保证产品数据的正确性、一致性和安全性。
2.1 PDM功能分析
PDM技术的研究与应用在国外已经非常普遍，应运而生有很多种产品。总的来说，大多具有以下一些功能：
⑴产品数据管理核心支持能力 产品数据管理能够为业务协同、流程控制、数据管理以及角色权限控制等方面提供强大的技术支持。通过产品数据管理技术构建的设计制造协同工作平台可为企业实现产品并行协同研制提供可靠的技术支撑。
⑵协同工作平台 为满足产品研制过程中设计与制造业务并行协同管理的需求，全面管理产品设计与制造数据，保证产品研制相关业务的协调，支撑并行产品数字化设计制造而建立的整合计算机软硬件资源的应用环境。
⑶业务协同管理 是产品数据管理技术的重要能力，可支持提供产品研制过程全寿命周期的业务协同工作。为保证产品并行协同研制提供了可靠的保证，确保产品设计、工艺设计和工装设计的协调、并行和同步。
⑷工作流程控制 产品研制过程中，设计与制造之间存在大量业务关联，包括完善设计的工艺性，提高产品的可制造性等，这些都需要相应的业务流程支持。工作流管理是PDM系统的重要功能，它為所管理的各类对象提供电子审签流程以及发放流程。
⑸产品结构数据管理 在PDM系统中，BOM是描述有着各种关系、属性的产品结构，包括装配关系、文档、模型及有效性等，通常以树状结构来描述产品中组件、部件和零件之间的包含和归属关系以及层次关系。BOM数据一般由EBOM/MBOM/SBOM等产品结构信息。
⑹其他数据管理 是指产品研制过程中的各类数据。在PDM系统中，除产品结构数据外，还包括文档/文件、数据集以及仿真基础数据等类型数据。
根据需要，PDM系统可将所需的数据进行实时动态打包，构建数据打包发放平台，通过与其他系统的有效集成，实现产品制造现场的无纸化。
3 并行产品数字化设计及数据管理的应用
某先进民用支线客机采用ENOVIA产品生命周期数据管理软件与CATIA设计软件紧密集成及互联网络技术，为设计人员提供一个嵌入式、虚拟、协同的工作桌面，实现全球异地、多公司并行设计与制造，使产品从2009年初始设计到2013年9月新机试制成功并首飞，一次成功。对复杂的系统工程采用异地、多专业并行产品数字化定义及数据管理提供了借鉴。
4 结论
并行产品数字化定义改变了飞机研制模式、提高飞机快速研制能力的系统方法，提高产品加工制造和装配质量。
随着计算机应用的讯速发展，采用计算机辅助设计技术和先进的信息管理技术是企业进行技术更新改造、提高产品竞争力的必由之路。据国外资料统计，并行工程与数据管理的应用能使产品设计过程缩短25%，减少工程设计修改4%，加快产品投放市场进度50-80%，总成本削减25%以上。
国内航空企业对相关技术的研究相对较晚，但跟进速度较快，现已在新研制的军、民机领域全面的应用并行产品数字化定义与数据管理技术。
参考文献：
[1]李薇.数字化技术在飞机装配中的应用研究.航空制造技术.2004年第8期
[2]肖庆东，王仲奇，马强等.大型飞机数字化装配技术研究.中国制造业信息化.No.36卷No.3期
[3]范玉青.飞机数字化装配技术综述—飞机制造的一次革命性变革.航空制造技术.2006年第10期
关键词：数字化产品，成熟度管理，数据管理
引言
随着数字化技术的发展，设计制造一体化技术的应用，工程技术人员基于网络化的协同工作环境，在同一数据源下，根据设计结果成熟度的变化，不断追踪产品的设计状态，协同开展产品、工艺、工装的设计工作，以尽早发现并协调解决设计、工艺、工装之间的不协调问题，最大限度地保证并行产品数字化定义工作的质量和效率。 因此在现代飞机研制过程中开展并行产品数字化定义研究，使设计制造各有关专业可以组成协同工作团队，并行地进行产品数字化定义工作就显得尤为重要。
1 并行产品数字化定义的内容
并行产品数字化定义是一个广义的设计概念，是基于单一数据源的产品数据管理环境实现产品设计、试验，各专业之间、设计与制造之间的并行协同工作，也就是在设计阶段实现产品设计、工艺设计及工装设计等的并行开展。
1.1 数字化产品设计体系
产品数字化设计是根据设计依据和用户需求，在统一的协同设计环境中按照一定的规范和协议进行产品数字化设计，设计的基本工作是建立产品的数字化模型，完成数字样机的设计。
1.1.1 并行定义组织与管理
并行定义可以在设计的过程中，通过不同人员的广泛参与，用仿真手段不断优化设计，达到缩短研制周期的目标。如果仅仅将大量来自不同部门的人员简单地组织在一起，仍然按部门管理的方式开展工作，是无法实现这个目标的。必须打破按职能划分的组织结构，而采用兼有职能型和项目型特征的矩阵式项目管理组织结构，组成项目团队。团队成员必须有能力处理本专业的问题，完成本专业的设计任务，职能部门要支持派出的团队成员工作。同时，项目团队的成员是动态变化的。为保障项目团队能高效运转，要从项目进度管理和人员绩效考核两方面进行团队管理。
1.1.2 并行产品数字化定义的成熟度管理
为提高并行设计的效率，有效缩短飞机研制周期，确保并行定义过程中信息的有效性和可控性，在并行设计定义过程中要引入产品定义成熟度概念，依据数字样机的成熟度等级，在以数据管理系统为核心的协同工作平台上并行开展不同专业的设计工作。成熟度管理是实现并行工作的基础和前提。在产品的研发过程中，针对不同阶段和不同对象有不同的成熟度管理要求。飞机研发过程一般包括方案论证、初步设计、初步详细设计、详细设计、试制试验、试飞试用6个成熟度阶段，其中前4个阶段为设计阶段，也就是产品的数字化定义阶段。对零件模型、装配件模型和成品模型进行成熟度管理，给出不同成熟度的评价标准，工艺部门可以依据成熟度标识开展相应的工作。
1.2 数字化工艺、工装设计体系
在并行产品数字化定义阶段下，对应自顶向下的产品设计，工艺设计分为总体规划、方案设计、详细设计3个阶段。相应于设计的方案论证，总体规划阶段由工艺部门进行工艺总方案的制定。随着设计工作的深入，工艺部门的方案设计阶段对应设计部门的产品初步和初步详细设计阶段，此阶段工艺部门制定装配协调方案、制定技术改造方案、落实技术攻关、设计工艺基准和装配顺序及工装方案。在详细设计阶段，工艺部门根据装配需求设计零件工艺模型，进行详细装配流程设计和装配仿真分析与优化，编制零部件工艺规程。
2 产品数据管理
产品数据管理（PDM）技术是20世纪90年代初期发展起来的数据管理技术，以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理技术。其进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程，所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的。应用产品数据管理系统能够使企业在产品研制过程中缩短研制周期，提高设计和制造的效率和质量，更好地保证产品数据的正确性、一致性和安全性。
2.1 PDM功能分析
PDM技术的研究与应用在国外已经非常普遍，应运而生有很多种产品。总的来说，大多具有以下一些功能：
⑴产品数据管理核心支持能力 产品数据管理能够为业务协同、流程控制、数据管理以及角色权限控制等方面提供强大的技术支持。通过产品数据管理技术构建的设计制造协同工作平台可为企业实现产品并行协同研制提供可靠的技术支撑。
⑵协同工作平台 为满足产品研制过程中设计与制造业务并行协同管理的需求，全面管理产品设计与制造数据，保证产品研制相关业务的协调，支撑并行产品数字化设计制造而建立的整合计算机软硬件资源的应用环境。
⑶业务协同管理 是产品数据管理技术的重要能力，可支持提供产品研制过程全寿命周期的业务协同工作。为保证产品并行协同研制提供了可靠的保证，确保产品设计、工艺设计和工装设计的协调、并行和同步。
⑷工作流程控制 产品研制过程中，设计与制造之间存在大量业务关联，包括完善设计的工艺性，提高产品的可制造性等，这些都需要相应的业务流程支持。工作流管理是PDM系统的重要功能，它為所管理的各类对象提供电子审签流程以及发放流程。
⑸产品结构数据管理 在PDM系统中，BOM是描述有着各种关系、属性的产品结构，包括装配关系、文档、模型及有效性等，通常以树状结构来描述产品中组件、部件和零件之间的包含和归属关系以及层次关系。BOM数据一般由EBOM/MBOM/SBOM等产品结构信息。
⑹其他数据管理 是指产品研制过程中的各类数据。在PDM系统中，除产品结构数据外，还包括文档/文件、数据集以及仿真基础数据等类型数据。
根据需要，PDM系统可将所需的数据进行实时动态打包，构建数据打包发放平台，通过与其他系统的有效集成，实现产品制造现场的无纸化。
3 并行产品数字化设计及数据管理的应用
某先进民用支线客机采用ENOVIA产品生命周期数据管理软件与CATIA设计软件紧密集成及互联网络技术，为设计人员提供一个嵌入式、虚拟、协同的工作桌面，实现全球异地、多公司并行设计与制造，使产品从2009年初始设计到2013年9月新机试制成功并首飞，一次成功。对复杂的系统工程采用异地、多专业并行产品数字化定义及数据管理提供了借鉴。
4 结论
并行产品数字化定义改变了飞机研制模式、提高飞机快速研制能力的系统方法，提高产品加工制造和装配质量。
随着计算机应用的讯速发展，采用计算机辅助设计技术和先进的信息管理技术是企业进行技术更新改造、提高产品竞争力的必由之路。据国外资料统计，并行工程与数据管理的应用能使产品设计过程缩短25%，减少工程设计修改4%，加快产品投放市场进度50-80%，总成本削减25%以上。
国内航空企业对相关技术的研究相对较晚，但跟进速度较快，现已在新研制的军、民机领域全面的应用并行产品数字化定义与数据管理技术。
参考文献：
[1]李薇.数字化技术在飞机装配中的应用研究.航空制造技术.2004年第8期
[2]肖庆东，王仲奇，马强等.大型飞机数字化装配技术研究.中国制造业信息化.No.36卷No.3期
[3]范玉青.飞机数字化装配技术综述—飞机制造的一次革命性变革.航空制造技术.2006年第10期