殷 飛

（陜西飛機工業(yè)（集團）有限公司，漢中 723000）

在我國社會經(jīng)濟水平持續(xù)發(fā)展的時代背景下，航空航天領(lǐng)域必須加強信息化數(shù)字體系的研究，使飛機制造行業(yè)的發(fā)展符合當前發(fā)展趨勢，顯著提升整體制造流程的技術(shù)性與實效性，從而推動整個領(lǐng)域的發(fā)展與優(yōu)化。當前，飛機制造行業(yè)中最常見的MBD 技術(shù)，經(jīng)過長時間的實踐已經(jīng)取得了良好的技術(shù)成果，有效滿足了航空航天領(lǐng)域的整體發(fā)展需求。

1 MBD 的技術(shù)內(nèi)涵與發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 技術(shù)內(nèi)涵

MBD 技術(shù)是在三維模型基礎(chǔ)上開展數(shù)字化定義過程常見的方法之一，能有效完成功能定義、工藝分析以及屬性管理等多個方面的工作。MBD 技術(shù)通過將產(chǎn)品的關(guān)系信息和制造信息與三維數(shù)字化模型相結(jié)合，有效解決了以往三維模型和二維工程圖共同的問題，為保證數(shù)據(jù)的一元性打下了基礎(chǔ)[1]。借助MBD 技術(shù)完成三維模型構(gòu)建后，相關(guān)部門與人員將以三維模型作為傳遞信息的直接方法，在企業(yè)內(nèi)部營造一個協(xié)同的供應(yīng)鏈發(fā)展環(huán)境，最大限度地提升MBD 單一數(shù)據(jù)源的利用效率。在這樣的情況下，各個環(huán)節(jié)的投入時間將明顯減少，不僅可以優(yōu)化工作環(huán)境，還可以為提升產(chǎn)品質(zhì)量與效率提供有利條件。

MBD 技術(shù)分為3 個層次。首先，對MBD 技術(shù)的規(guī)范，主要包括對數(shù)字化協(xié)調(diào)的規(guī)范、數(shù)據(jù)組織的規(guī)范以及工藝設(shè)計的規(guī)范；其次，對MBD 技術(shù)規(guī)范的延伸，主要包括數(shù)字化協(xié)調(diào)規(guī)范和三維建模系統(tǒng)，與零部件主定位（Main Locate Position，MLP）系統(tǒng)共同發(fā)揮重要作用；最后，對MBD 技術(shù)的應(yīng)用，是整個系統(tǒng)流程中最關(guān)鍵的部分，主要由PLM 系統(tǒng)加以演化形成三維數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用系統(tǒng)。它主要包括工藝的查詢與瀏覽、工藝參數(shù)下載以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)連接等功能。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

就當前的發(fā)展形勢來看，我國航空領(lǐng)域?qū)BD 技術(shù)的應(yīng)用更多體現(xiàn)在CAPP 系統(tǒng)、PDM 系統(tǒng)等方面。這些應(yīng)用停留在較為基礎(chǔ)的層面，與MBD 飛機數(shù)字化裝配技術(shù)體系存在很大差距，在動態(tài)性、協(xié)調(diào)性以及技術(shù)流暢性方面具有較大的進步空間。

2 在飛機制造過程中應(yīng)用MBD 的技術(shù)優(yōu)勢

2.1 有效提取產(chǎn)品特性

在飛機制造過程中使用MBD 技術(shù)可以更好地幫助用戶結(jié)合自身實際需求完成對相關(guān)數(shù)據(jù)的提取，并在此基礎(chǔ)上展開后續(xù)數(shù)模測量和標注等活動，同時可以借助系統(tǒng)中的自定義功能完成對飛機制造信息的分類與提取。飛機制造信息主要包括系統(tǒng)組成部件和機體結(jié)構(gòu)配置。裝配件由多個零件與連接件組成。裝配件的構(gòu)成比較復(fù)雜時，需要根據(jù)不同區(qū)域加以劃分?？紤]到飛機制造的復(fù)雜性，在實際開展工作的過程中往往會涉及到大量的零件和繁雜的空間結(jié)構(gòu)，會在一定程度上影響MBD 數(shù)模內(nèi)部一系列數(shù)據(jù)的準確度，導(dǎo)致不能完全按照客戶的實際需要提供數(shù)據(jù)，因此需要結(jié)合客戶的實際需求來提取數(shù)模，進而得到需要的信息。

2.2 減少裝配誤差

實施基于MBD 的裝配技術(shù)的主要目的是將相關(guān)零部件在預(yù)先設(shè)計好的界面上完成裝配，顯著提升裝配的精準程度。同時，整個流程充分發(fā)揮了數(shù)字化定位系統(tǒng)與檢驗測量系統(tǒng)在飛機制造過程中的重要作用，可以更好地完成在裝配過程中對飛機狀態(tài)的實時調(diào)整。為了最大限度地保證飛機裝配時其大部件可以有效滿足設(shè)計需求，可以在裝配時引入數(shù)字化裝配定位工裝，通過工裝自帶的機器人操作系統(tǒng)優(yōu)化飛機的裝配操作，同時通過激光跟蹤系統(tǒng)完成飛機的數(shù)字化定位，盡可能滿足機身波紋度的設(shè)計需求。值得注意的是，在飛機的制造過程中，采用陣列式數(shù)字化裝配定位技術(shù)可以在有效降低檢驗難度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)飛機部件裝配誤差的最小化，從而進一步提升飛機制造檢驗工作效率[2]。

2.3 優(yōu)化檢驗點設(shè)置

飛機制造過程中存在多個裝配重點流程，需要相關(guān)技術(shù)人員加強管理。其中，對檢驗點的具體設(shè)置是整個流程的重中之重。飛機開展裝配檢驗與檢查工作可將流程分成多個步驟，通過加強對各個環(huán)節(jié)的檢驗，可有效實現(xiàn)對整體檢驗流程的驅(qū)動，提升飛機裝配質(zhì)量。在此過程中，技術(shù)單位應(yīng)最大限度地保證各個檢驗點設(shè)置的科學(xué)性與合理性，同時嚴格遵循設(shè)計要求和產(chǎn)品驗收技術(shù)要求，及時對檢驗點進行優(yōu)化調(diào)整，并結(jié)合實際情況提出相應(yīng)的調(diào)整方案，為提升飛機整體裝配質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

2.4 加速飛機制造模式的創(chuàng)新

社會經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)水平的提升，很大程度上推動了飛機制造模式的創(chuàng)新與完善。當前飛機制造是多元化的發(fā)展模式，即多個生產(chǎn)廠家聯(lián)合生產(chǎn)，通過組織協(xié)作完成相應(yīng)的生產(chǎn)工作。在MBD 技術(shù)的影響下，傳統(tǒng)的飛機生產(chǎn)模式開始向全新的模式轉(zhuǎn)變，借助跨組織研發(fā)和多專業(yè)協(xié)同展開飛機研發(fā)，充分推動了整體工作過程的多樣化發(fā)展。尤其是在飛機研制階段，前期準備工作、統(tǒng)一化管理工作以及數(shù)字化建設(shè)工作等各個環(huán)節(jié)都需要進一步優(yōu)化與完善，從而進一步發(fā)揮飛機設(shè)計單位與研制單位在飛機制造過程中的優(yōu)勢作用，為提升工程數(shù)據(jù)管理的技術(shù)水平打下基礎(chǔ)。

3 MBD 技術(shù)在飛機制造過程中的實際應(yīng)用

3.1 數(shù)字化定義技術(shù)

在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中實施數(shù)字化處理，目的是在實現(xiàn)數(shù)字化制造的基礎(chǔ)上借助數(shù)字化形式完成對產(chǎn)品的描述。在MBD 技術(shù)的影響下，數(shù)據(jù)化產(chǎn)品的管理必須嚴格按照技術(shù)要求執(zhí)行，同時考慮到飛機零部件設(shè)備量多、繁雜等特征，進一步加強各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的管理，進而有效提升信息管理的合理性與時效性。

3.2 工藝裝備設(shè)計制造集成技術(shù)

工藝裝備設(shè)計技術(shù)實施是在三維數(shù)據(jù)化的基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字和工藝樣機，有效開展相關(guān)設(shè)計仿真環(huán)節(jié)的管理與研究，進而實現(xiàn)工程系統(tǒng)技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)新與完善。在進行飛機產(chǎn)品與相關(guān)工藝產(chǎn)品研發(fā)過程中，還可以充分發(fā)揮三維關(guān)聯(lián)與在線技術(shù)的重要作用，使數(shù)字化工藝技術(shù)可以更好地落實于數(shù)字化研發(fā)工作中。這樣的有機融合不僅可以很大程度地推動制造數(shù)字化的發(fā)展，還可以進一步提升飛機制造流程的科學(xué)性與精準性。

3.3 檢測與質(zhì)量控制技術(shù)

借助MBD 技術(shù)開展多種樣機種類制造的過程中，三維工藝技術(shù)研發(fā)工作是重點環(huán)節(jié)。實現(xiàn)對三維數(shù)字圖形轉(zhuǎn)化的有效辨別，需要加強對技術(shù)手段、數(shù)據(jù)模型以及檢驗計劃等諸多環(huán)節(jié)的掌握。只有充分保證PDM 數(shù)據(jù)模型與數(shù)字樣機、工藝數(shù)字樣機有機結(jié)合，才能夠進一步提升相關(guān)制造檢驗數(shù)據(jù)的科學(xué)性與合理性，增強各產(chǎn)品之間的架構(gòu)聯(lián)系，將其充分落實于質(zhì)量控制管理體系，將相關(guān)的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)納入檔案，為后續(xù)的制造過程提供數(shù)據(jù)支持。

4 MBD 技術(shù)在飛機制造中的發(fā)展前景

MBD 技術(shù)在使用過程中使飛機制造形成了以外形為基準的三維數(shù)字樣機，進一步豐富了設(shè)計制造體系的功能運行，更好地為飛機全生命周期試驗、飛機試飛以及后續(xù)維護等多方面工作的順利開展提供了技術(shù)支持。就當前的發(fā)展形勢來看，MBD 技術(shù)在產(chǎn)品全生命周期研究環(huán)節(jié)，通過全三維數(shù)字化制造體系的構(gòu)建，只能完成對以數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)的產(chǎn)品設(shè)計與制造能力的初步提升，而在針對用戶需求以及服務(wù)等方面的研究體系仍需進一步優(yōu)化與提升[3]。因此，在未來發(fā)展過程中應(yīng)進一步加強對場景模型、功能模型以及性能模型等方面的重點突破，同時完善用戶與供應(yīng)商之間的服務(wù)保障，更徹底地落實MBD 技術(shù)。同時，需要進一步加強虛擬現(xiàn)實技術(shù)和人工智能技術(shù)在飛機制造過程中的應(yīng)用，使得MBD 技術(shù)分析可以真正應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、試驗以及制造等多個環(huán)節(jié)，有效推動飛機制造水平的不斷提升，為航空航天領(lǐng)域的創(chuàng)新與轉(zhuǎn)型奠定堅實的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

MBD 技術(shù)的應(yīng)用對優(yōu)化飛機制造流程起到了至關(guān)重要的作用，不僅可以顯著提升時效性，還可以在很大程度上優(yōu)化飛機制造環(huán)境，提升飛機制造的效率與質(zhì)量。因此，在飛機制造過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)不斷加強對相關(guān)技術(shù)的掌握，充分發(fā)揮數(shù)字化定義技術(shù)、工藝裝備設(shè)計制造集成技術(shù)以及檢測與質(zhì)量控制等技術(shù)的重要作用，更好地促進航空航天產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。