梁赫光，溫元宇

（1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十二研究所，上海 201808；2.上諾基亞上海貝爾股份有限公司，上海 201206）

0 引 言

計(jì)算機(jī)技術(shù)在航天航空制造業(yè)中能發(fā)揮重要作用，為工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供動(dòng)力，建構(gòu)完整的技術(shù)運(yùn)維體系和應(yīng)用控制模式，從而推動(dòng)航空工業(yè)的全面進(jìn)步和發(fā)展。

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用的意義

由于航空航天制造業(yè)是較為復(fù)雜的工業(yè)體系，對(duì)工業(yè)內(nèi)容的精度要求較高，因此需要高度的協(xié)同化。傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型制造模式已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)發(fā)展需求。將計(jì)算機(jī)技術(shù)融合到航空航天領(lǐng)域中能最大化提升發(fā)展水平和進(jìn)程，在創(chuàng)新發(fā)展模式的基礎(chǔ)上，提供更加多元化的制造方案，維護(hù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏。另外，航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)也能對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行升級(jí)改造，保證現(xiàn)代化技術(shù)模式的發(fā)展更加多元化，維持工業(yè)流程的穩(wěn)定性和完整性，為產(chǎn)品的高質(zhì)量生產(chǎn)和效率的全面進(jìn)步提供保障[1]。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在航空航天領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的路徑

在航空航天領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，要結(jié)合具體工藝環(huán)節(jié)選取適宜的技術(shù)模式，維持發(fā)展動(dòng)態(tài)的同時(shí)，發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和作用。應(yīng)用技術(shù)方案對(duì)具體工作予以轉(zhuǎn)型，共同促進(jìn)航空航天領(lǐng)域的可持續(xù)進(jìn)步。

2.1 數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)

近幾年，數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)在航空航天領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的范圍在不斷擴(kuò)大，主要體現(xiàn)在裝配效率升級(jí)和精準(zhǔn)管理方面，能打造更加準(zhǔn)確且完整的工藝流程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展的目標(biāo)[2]。例如，在飛機(jī)組裝的過程中，傳統(tǒng)的技術(shù)體系要借助樣板設(shè)計(jì)制造或是模擬量數(shù)據(jù)傳遞等方式完成初步設(shè)計(jì)，然后借助對(duì)應(yīng)的技術(shù)方案和模式組裝處理后利用大量的測(cè)試才能判定設(shè)計(jì)的合理性、安全性以及規(guī)范性。這種產(chǎn)出方式不僅存在效率低的特點(diǎn)，也會(huì)增加項(xiàng)目的基礎(chǔ)成本，甚至因?yàn)檎`差影響整個(gè)產(chǎn)品運(yùn)行的合理性和質(zhì)量水平。因此，在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，引用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)綜合評(píng)估組裝流程和要素，建立簡(jiǎn)易型和效率型設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用精密性的技術(shù)流程合理優(yōu)化技術(shù)框架能最大化提升綜合質(zhì)量。

此外，數(shù)字化技術(shù)還能優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的整體水平，提高配置質(zhì)量，促進(jìn)設(shè)計(jì)方案更加貼合實(shí)際需求，建立協(xié)調(diào)一致的運(yùn)行模式。因?yàn)閿?shù)字化技術(shù)依托互聯(lián)網(wǎng)，所以能應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)行完整的計(jì)算流程、存儲(chǔ)流程以及整合流程等，保證數(shù)字化設(shè)計(jì)模塊和應(yīng)用模擬裝配模塊最優(yōu)化，維護(hù)產(chǎn)品信息和關(guān)聯(lián)度處理工作的基本質(zhì)量，也為數(shù)字化運(yùn)維工作的全面進(jìn)步提供保障。值得一提的是，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能減少突發(fā)情況和隱患問題的留存，避免重復(fù)作業(yè)，利用相應(yīng)的技術(shù)糾偏機(jī)制能提升細(xì)節(jié)處理和設(shè)計(jì)效果，減少裝配工作產(chǎn)生的問題和隱患，提高產(chǎn)品制造的綜合質(zhì)量，為航空航天事業(yè)的全面健康發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[3]。

2.2 多用途ARM計(jì)算機(jī)技術(shù)

該技術(shù)主要是建立完整的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)體系，從而為航天數(shù)據(jù)管理設(shè)備的應(yīng)用管控提供支持，保證嵌入式ARM單機(jī)運(yùn)行的合理性和規(guī)范性，最大化降低航天器數(shù)據(jù)管理的成本，維護(hù)運(yùn)行的基本效率。在設(shè)置公用設(shè)備的過程中，要利用系統(tǒng)內(nèi)部總線完成板間連接處理，劃分基礎(chǔ)功能模塊，維持運(yùn)行的合理性?；A(chǔ)模塊示意圖如圖1所示。

圖1 基礎(chǔ)模塊示意圖

主要借助微處理器建立以太網(wǎng)接口模式，融合多路AD模擬量遙測(cè)方案保證測(cè)控?cái)?shù)據(jù)通道的合理性和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通道的流暢性，最大化提升航空航天制造工藝指令控制的基本效率。不僅能提升系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的時(shí)效性，也能結(jié)合用戶基本需求實(shí)現(xiàn)集中驅(qū)動(dòng)，為產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)化提供保障。

2.3 集成技術(shù)的應(yīng)用

航空航天生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的要求較高。因?yàn)楣に囕^為復(fù)雜且精密度指標(biāo)較多，因此要集中管理生產(chǎn)過程。其中，集成技術(shù)能有效建立完整的技術(shù)運(yùn)維模式，尤其是遠(yuǎn)程控制、整體加工以及編程處理等方面，融合集成技術(shù)能最大化地打造完整的制造體系[4]。

遠(yuǎn)程控制利用計(jì)算機(jī)體系中的集成技術(shù)建立遠(yuǎn)程模式，融合具體步驟，提升裝配工程遠(yuǎn)程處理的合理性和效率，在削減成本的同時(shí)提升裝配工程應(yīng)用運(yùn)行水平。整體加工利用多元化的資源進(jìn)行專業(yè)性處理，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持體系調(diào)動(dòng)多方技術(shù)支持完成制造工序，并且落實(shí)客戶下單→生產(chǎn)制造→交付處理的一體化加工模式。在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，編程處理是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和協(xié)同控制的基本方式。利用程序性編程機(jī)制可以維持生產(chǎn)過程信息的安全性，減少管理成本，促進(jìn)技術(shù)體系和管理體系的協(xié)同進(jìn)步。結(jié)合CPU處理要素對(duì)具體內(nèi)容進(jìn)行編程控制時(shí)，需按照測(cè)試、平臺(tái)以及連接等要求保證信息交互的合理性。編程CPU示意圖如圖2所示。

圖2 編程CPU示意圖

2.4 數(shù)控加工技術(shù)

對(duì)于現(xiàn)代化制造業(yè)而言，數(shù)控技術(shù)具有重要的意義和價(jià)值，尤其是在全球經(jīng)濟(jì)一體化逐漸形成的時(shí)代，我國(guó)裝備制造業(yè)要融合自身的行業(yè)優(yōu)勢(shì)，建立健全完整的數(shù)控加工技術(shù)模式，保證共同開發(fā)和協(xié)同制造的綜合價(jià)值。值得一提的是，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用能維持優(yōu)質(zhì)的性能，減少航空航天裝配過程的難度，維持航空航天領(lǐng)域中數(shù)控技術(shù)運(yùn)行管理的綜合價(jià)值[5]。

數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用能提升設(shè)備精密度和表面設(shè)計(jì)工作的完整性，打造科學(xué)合理的規(guī)劃模式，優(yōu)化航空航天基礎(chǔ)設(shè)施處理工作的基本質(zhì)量，還能有效縮短加工路線，結(jié)合設(shè)備應(yīng)用性能進(jìn)一步提升調(diào)配設(shè)備運(yùn)行管理的綜合質(zhì)量，在維持裝配效率的基礎(chǔ)上，也保證了設(shè)備的最大化價(jià)值和運(yùn)行效率。此外，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用能有效減少數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)間，利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)保證信息分析的及時(shí)性和規(guī)范性，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的難度。升級(jí)裝配程序，減少重復(fù)性的操作和步驟，精簡(jiǎn)運(yùn)行方案，維持技術(shù)流程和控制規(guī)劃的綜合價(jià)值。

2.5 可重構(gòu)計(jì)算機(jī)技術(shù)

可重構(gòu)計(jì)算機(jī)技術(shù)主要針對(duì)的是小衛(wèi)星荷載服務(wù)系統(tǒng)，利用對(duì)應(yīng)的技術(shù)模式就能維持小衛(wèi)星平臺(tái)運(yùn)行的穩(wěn)定性，并對(duì)指令和遙測(cè)等進(jìn)行集中式處理。

2.5.1 軟件設(shè)計(jì)

利用FPGA器件進(jìn)行加載處理，尤其是在衛(wèi)星系統(tǒng)出現(xiàn)異常的情況下，能進(jìn)行重新加載的操作，保證了故障區(qū)域的隔離控制，盡量減少損失。可重構(gòu)計(jì)算機(jī)技術(shù)初步方案設(shè)計(jì)框架如圖3所示。

圖3 可重構(gòu)計(jì)算機(jī)技術(shù)初步方案設(shè)計(jì)框架示意圖

2.5.2 硬件設(shè)計(jì)

應(yīng)用中央處理器、存儲(chǔ)器、微處理器監(jiān)控、總線接口以及電源單元等建立完整的核心配置機(jī)制，從而有效記錄和存儲(chǔ)微型系統(tǒng)的臨時(shí)性數(shù)據(jù)，保證定時(shí)脈沖的準(zhǔn)確性[6]。另外，系統(tǒng)會(huì)結(jié)合差異化任務(wù)加載應(yīng)用程序，確保大容量執(zhí)行衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理的綜合價(jià)值，也保證了應(yīng)用效率，為方案設(shè)計(jì)工作的提升優(yōu)化提供支持。

2.5.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在應(yīng)用可重構(gòu)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)處理的過程中，系統(tǒng)啟動(dòng)后能借助程序進(jìn)行自檢處理，有效加載對(duì)應(yīng)的操作系統(tǒng)，維持控制權(quán)的移交，交予計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的分析和運(yùn)行，并且保證狀態(tài)合理性，進(jìn)一步完善應(yīng)用程序的控制水平。值得一提的是，程序應(yīng)用在SRAM運(yùn)行模式中無需訪問Flash存儲(chǔ)程序，就能維持緩存和程序運(yùn)行質(zhì)量，最大化應(yīng)用糾錯(cuò)技術(shù)檢索對(duì)應(yīng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，提升航空航天制造行業(yè)的精準(zhǔn)水平[7]。

2.6 虛擬制造技術(shù)

在航空航天中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)是為了打造更加完整且權(quán)威的運(yùn)維機(jī)制，保證行業(yè)運(yùn)行質(zhì)量的同時(shí)，減少成本損耗，打造更加多元化、安全性以及規(guī)范化的運(yùn)維機(jī)制。近幾年應(yīng)用的虛擬制造技術(shù)成為了主流方案，能建立更加系統(tǒng)的準(zhǔn)確制造流程，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)和模擬軟件運(yùn)行方式全過程模擬裝配工作，利用虛擬制造技術(shù)降低了人工操作不確定性產(chǎn)生的幾率，保障了飛機(jī)氣動(dòng)外形穩(wěn)定性和完整性的進(jìn)一步優(yōu)化。

一方面，借助計(jì)算機(jī)展示相應(yīng)的處理過程，有效輔助工作人員第一時(shí)間進(jìn)行糾錯(cuò)和信息處理，保證盡量降低裝配失誤，真正意義上降低對(duì)制造過程造成的影響，維持合理性和規(guī)范性。另一方面，虛擬制造技術(shù)也能提升航空航天行業(yè)的制造效率，降低生產(chǎn)成本，為規(guī)避制造失誤和提升制造價(jià)值提供保障，創(chuàng)設(shè)良好的技術(shù)運(yùn)維管理體系。值得一提的是，虛擬制造技術(shù)降低了人工耗時(shí)的同時(shí)，提升了人員安全和設(shè)備安全，升級(jí)了制造生產(chǎn)技術(shù)[8]。

3 結(jié) 論

總而言之，計(jì)算機(jī)技術(shù)的全面轉(zhuǎn)型發(fā)展和進(jìn)步對(duì)于航空航天領(lǐng)域的進(jìn)步具有重要意義，不僅能提升行業(yè)制造工作的整體效率，而且還能落實(shí)節(jié)能環(huán)保機(jī)制，降低制造成本的同時(shí)優(yōu)化綜合質(zhì)量，為航空航天領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)設(shè)合理的發(fā)展控制機(jī)制。將計(jì)算機(jī)技術(shù)融合在各個(gè)裝配制造范圍內(nèi)，能促進(jìn)航空航天領(lǐng)域的可持續(xù)健康發(fā)展。