【正文】 它是從 MRP(物料需求計劃 )發(fā)展而來的新一代集成化管理信息系統(tǒng)，它擴(kuò)展了 MRP的功能，其核心思想是供應(yīng)鏈管理。 ? 總之，飛機(jī)的研制過程是一個龐大的系統(tǒng)工程 ,必須走多廠所聯(lián)合研制的道路 ,充分發(fā)揮各廠所的優(yōu)勢 ,共享產(chǎn)品開發(fā)的資源和經(jīng)驗。在這一先進(jìn)思想的指導(dǎo)下，無論是波音和空客公司，還是洛克希德 并行協(xié)同環(huán)境是集設(shè)計、分析、仿真等工具于一體的計算機(jī)集成框架或平臺，以分布式、通過網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系。 ? 產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，又是實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)。 而 DFM和 DFA又是 DFX的關(guān)鍵技術(shù)。 在并行工程中， CAX工具之間的交互是動態(tài)的、隨機(jī)的，如在產(chǎn)品設(shè)計過程中的任一時刻， CAD都可以要求后續(xù)系統(tǒng)對當(dāng)前的設(shè)計做出評價，以改進(jìn)當(dāng)前設(shè)計，并繼續(xù)下一步的設(shè)計。 ? （ 4）并行工程不同于保守設(shè)計，保守設(shè)計通過使用減少零件、冗余技術(shù)、緊公差等方法尋求魯棒性。 ? (2)縮短了研制和生產(chǎn)準(zhǔn)備時間：產(chǎn)品研制時間縮短了60%,生產(chǎn)準(zhǔn)備時間減少了 10%。 ? 亦即以優(yōu)化的產(chǎn)品設(shè)計和制造過程保證產(chǎn)品質(zhì)量。 ? 并行工程的關(guān)鍵是產(chǎn)品及其相關(guān)過程設(shè)計工作的集成，相關(guān)過程包括市場分析、原材料采購、產(chǎn)品成本估算、加工、裝配、檢驗、銷售及售后服務(wù)以及報廢處理等。 串行的步驟： ① 由設(shè)計部門設(shè)計產(chǎn)品、產(chǎn)生工程文件（如工程圖紙）； ② 然后由生產(chǎn)部門讀懂這些文件，根據(jù)這些文件進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備工作和擬訂工藝規(guī)劃（如加工工藝、裝配工藝等），并組織設(shè)備和人力，安排生產(chǎn)，有時還需設(shè)計和制造專用夾具； ③ 質(zhì)檢部門依據(jù)有關(guān)技術(shù)要求制定檢驗計劃；最后編寫有關(guān)產(chǎn)品使用和維護(hù)技術(shù)文件，交付產(chǎn)品。其工作示意如圖 525所示。 61 三、室內(nèi) GPS（ IGPS） 測量系統(tǒng) ? 波音飛機(jī)制造公司從 1998年開始研究室內(nèi) GPS（ IGPS） 測量技術(shù)，建立了室內(nèi) GPS系統(tǒng)，并應(yīng)用于從 B747 到 F/A18 飛機(jī)整機(jī)的裝配線中，以解決對大尺寸構(gòu)件的測量問題。激光跟蹤定位儀測量裝夾后的裝配部件的基準(zhǔn)點，獲得的測量數(shù)據(jù)經(jīng)過處理單元處理后，直接反饋到裝配系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。 ? 這些數(shù)字化測量系統(tǒng)在飛機(jī)裝配線中主要用來測量和定位各種工藝裝備，或直接用來定位飛機(jī)的被裝配構(gòu)件，它們是飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng)的重要組成部分，也是飛機(jī)數(shù)字化裝配的關(guān)鍵技術(shù)之一。 ? 柔性裝配之所以能夠適應(yīng)不同的部件對象，數(shù)字化精確測量與定位技術(shù)也是關(guān)鍵。 46 柔性裝配技術(shù)的組成 47 一、柔性裝配的工裝 柔性工裝的特點： 柔性裝配的工裝是針對某類結(jié)構(gòu)相近的產(chǎn)品所使用的工裝； 柔性工裝的結(jié)構(gòu)是針對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)的變化進(jìn)行零、組件工裝的調(diào)節(jié)或局部重組； 可以適應(yīng)相近的不同機(jī)型的產(chǎn)品零件加工或裝配工裝的需要，使其變?yōu)榫哂幸欢ǖ?“ 柔性 ” ，以達(dá)到一套工裝經(jīng)過少量變化便可適應(yīng)多種機(jī)型零件加工或裝配的需要； 可以大量減少工裝設(shè)計制造周期、降低工裝研制成本； 最終目的：一工裝 “ 多用途 ” 。圖 514為 B747飛機(jī)機(jī)身數(shù)字化裝配工作站。 36 飛機(jī)數(shù)字化裝配系統(tǒng) 數(shù)字化裝配系統(tǒng) (Digital Assembly System， DAS)以數(shù)字化裝配技術(shù)為支撐，體現(xiàn)了數(shù)字化裝配工藝技術(shù)、數(shù)字化柔性裝配工裝技術(shù)、光學(xué)檢測與補(bǔ)償系統(tǒng)、數(shù)字化鉆鉚技術(shù)及數(shù)字化集成控制技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用。 工裝設(shè)計和產(chǎn)品設(shè)計一樣，首先也要進(jìn)行三維實體建模，然后工裝設(shè)計人員利用三維零部件模型進(jìn)行工裝的數(shù)字化預(yù)裝配，檢查零部件對工裝以及工裝對工裝有無干涉和留有足夠的空間，這樣大大改進(jìn)了裝配的可行性和裝配過程的可視性，如圖所示。 產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計組的每個成員（設(shè)計、制造、工裝、材料等部門）都有權(quán)參與確定大多數(shù)結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵特性。設(shè)計人員在設(shè)計過程中在計算機(jī)系統(tǒng)上可以直接提取它們，并且利用成組技術(shù)對飛機(jī)上已用過的零件也建立一個庫。在此階段，還要對這些零組件進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)字化預(yù)裝配，檢查所有零組件的配合情況，進(jìn)行重量分析、維護(hù)的可達(dá)性檢查，有無異常情況和是否滿足功能需要等。 所有零部件都構(gòu)造成三維實體模型，用來檢查設(shè)計集成的各種狀態(tài)、干涉和界面對接情況。 20 飛機(jī)內(nèi)部輪廓數(shù)字模型 21 2. 建立數(shù)字樣機(jī)與數(shù)字化預(yù)裝配 DPA （ Digital Preassembly） ? 工程設(shè)計部門對每個零件進(jìn)行三維數(shù)字建模后，就要進(jìn)行數(shù)字化預(yù)裝配，即建立 數(shù)字樣機(jī)（或稱電子樣機(jī)）。 在此過程中 ①產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計組可以從制造部門和其它產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計組那里獲得工藝性和維護(hù)性的反饋信息； ②制造計劃部門可利用三維數(shù)字模型生成圖解計劃表； ③工裝設(shè)計利用數(shù)字化預(yù)裝配檢查界面配合情況以及零件和工裝、工裝和工裝之間有無干涉等。波音與空客的成功向人們展示了數(shù)字化設(shè)計制造的巨大潛力和優(yōu)越性。 15 3．模擬仿真和虛擬制造 ? 綜合利用建模、分析、仿真以及虛擬現(xiàn)實等技術(shù)和工具，在網(wǎng)絡(luò)支持下，采用群組協(xié)同工作，通過模型來模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能、可裝配性、可加工性等各方面可能存在的問題，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、制造的本質(zhì)過程，包括產(chǎn)品的設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗，并進(jìn)行過程管理與控制等。計算機(jī)繪圖只是對傳統(tǒng)的手工繪制工程圖的簡單模仿，物體的三維形體仍是用各個視圖和切面圖的二維圖形來描述，設(shè)計、工藝人員仍要用形象思維方式將幾個視圖、剖視圖、局部視圖等聯(lián)系起來，才能形成產(chǎn)品的三維真實概念。 PDM是以軟件為基礎(chǔ)的技術(shù)，它將所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和所有與產(chǎn)品有關(guān)的過程集成到一起。數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的應(yīng)用可以大大提高企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力，縮短產(chǎn)品研制周期，降低開發(fā)成本，實現(xiàn)最佳設(shè)計目標(biāo)和企業(yè)間的協(xié)作，使企業(yè)能在最短時間內(nèi)組織全球范圍的設(shè)計制造資源，開發(fā)、制造新產(chǎn)品。數(shù)字化設(shè)計的內(nèi)涵是支持企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)全過程、支持企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計、支持產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)管理、支持企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程的控制和優(yōu)化等，歸納起來就是 產(chǎn)品建模是基礎(chǔ)，優(yōu)化設(shè)計是主體，數(shù)控技術(shù)是工具，數(shù)據(jù)管理是核心。 6 ? 從控制論的角度來看，數(shù)字制造系統(tǒng)的輸入是用戶需求和產(chǎn)品的反饋信息，根據(jù)原材料、零件圖樣、工藝信息、生產(chǎn)指令、機(jī)床、設(shè)備和工具等種種數(shù)字信息，經(jīng)過設(shè)計、計算、優(yōu)化、仿真、原型制造、加工、檢驗、運(yùn)輸和裝配等多個環(huán)節(jié)，其輸出則是達(dá)到用戶性能要求的產(chǎn)品。借助于 CAPP系統(tǒng)，可以解決手工工藝設(shè)計效率低、一致性差、質(zhì)量不穩(wěn)定、不易達(dá)到優(yōu)化等問題。包括了產(chǎn)品生命周期的各個方面， PDM使最新的數(shù)據(jù)能為全部有關(guān)用戶，包括從工程師、 NC 操作人員到財會人員和銷售人員均能按要求方便地存取。 ? 在計算機(jī)集成制造的環(huán)境下，需要將產(chǎn)品的有關(guān)設(shè)計、制造、管理信息盡量完整地包含在產(chǎn)品的數(shù)字化定義中，以便提高生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)的自動化和智能化處理水平。 ? 數(shù)字設(shè)計制造技術(shù)在國外起步早，發(fā)展也比較完善，所產(chǎn)生的效益相當(dāng)明顯。 設(shè)計工作人員在工作過程中首先建立所有零件的三維數(shù)字化模型，然后進(jìn)行數(shù)學(xué)化預(yù)裝配。 19 飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計過程 1. 建立飛機(jī)內(nèi)部輪廓數(shù)字模型 DIP （ Digital Inboard Profile） 飛機(jī)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計從銷售和市場部門獲取的用戶需求開始，由總體設(shè)計組根據(jù)對飛機(jī)航程、燃油、載客量、總體性能及制造成本等的分析，建立飛機(jī)總體定義，如飛機(jī)的描述文檔、三面圖、氣動外形布局和飛機(jī)內(nèi)部輪廓數(shù)字模型（ DIP）等。這階段 DPA工作進(jìn)展主要體現(xiàn)在盡可能地為飛機(jī)的可達(dá)性、可維護(hù)性、可服務(wù)性、可靠性、人機(jī)工程以及支持裝備的兼容性等進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，但尚未進(jìn)行詳細(xì)的裝配和安裝設(shè)計 。 三維數(shù)字化產(chǎn)品定義可以直接起到三維飛機(jī)模線的作用和用于三維飛機(jī)零組件的定義構(gòu)形，也可用于后續(xù)的制造、工裝設(shè)計、產(chǎn)品檢驗和數(shù)控加工編程等環(huán)節(jié)。 26 5. 產(chǎn)品數(shù)字建模的其它相關(guān)工作 飛機(jī)的產(chǎn)品數(shù)字建模工作除了上述的 ① 產(chǎn)品的外形三維數(shù)字定義； ② 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維數(shù)字定義外，還有很多系統(tǒng)數(shù)字建模和其它的相關(guān)工作。 28 水平安定面結(jié)構(gòu)分解圖 29 2. 關(guān)鍵特征的確定 飛機(jī)結(jié)構(gòu)分解以后，工藝人員和設(shè)計人員還需共同確定零組件或裝配件的關(guān)鍵特征 KC（ Key Characteristics）， 如零件的允許公差范圍、垂直度、平行度等 ，這些都是零組件的關(guān)鍵特性。 因此，角材的角度以及隔框和壁板的外形都是關(guān)鍵特征。 35 6. 基于產(chǎn)品數(shù)字化定義的制造工程計算機(jī)系統(tǒng) 基于產(chǎn)品數(shù)字化定義的制造工程計算機(jī)系統(tǒng)大體上包括： ? 制造裝配工藝系統(tǒng)、 ?進(jìn)度計劃系統(tǒng)、 ?訂單系統(tǒng)、 ?庫存管理系統(tǒng) ?零件短缺處理 ?跟蹤系統(tǒng) 在對產(chǎn)品進(jìn)行了全數(shù)字化定義后，這些子系統(tǒng)才能被有機(jī)地集成在一起，而這些系統(tǒng)的初始數(shù)據(jù)都來自產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計組的綜合工作說明系統(tǒng) IWS。 ⑤ 進(jìn)行鉆孔連接裝配 39 機(jī)身段數(shù)字化裝配原理與上述原理相近，所不同之處在于機(jī)身段是由蒙皮壁板組件裝配而成的。 在工裝制造時，通過數(shù)字測量系統(tǒng)（如激光跟蹤儀、電子經(jīng)緯儀、數(shù)字照相測量和室內(nèi)GPS 等設(shè)備）實時監(jiān)控、測量工裝或產(chǎn)品上相關(guān)控制點（關(guān)鍵特性點）的位置，建立起產(chǎn)品零部件基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)，并在此坐標(biāo)系統(tǒng)中將工裝或產(chǎn)品上關(guān)鍵特征點的測量數(shù)據(jù)和 3D 模型定義數(shù)據(jù)直接進(jìn)行比較，分析出空間測量數(shù)值與理論數(shù)據(jù)的偏差情況，作為檢驗產(chǎn)品是否合格及進(jìn)一步調(diào)整的依據(jù)。 自動化定位機(jī)構(gòu)依靠控制系統(tǒng)的控制來同時協(xié)調(diào) 多個機(jī)械隨動裝置 的運(yùn)動，保證以確定方式、可預(yù)見地移動飛機(jī)零件，一級操作用戶可以通過圖形用戶界面顯示零件的位置坐標(biāo)，然后設(shè)定控制參數(shù)，控制機(jī)械隨動定位裝置的運(yùn)動 。 圖 519所示為具有柔性夾具的壁板數(shù)控鉆孔單元，也是大型壁板精確加工技術(shù)所需的必要設(shè)備。 57 ? 兩臺經(jīng)緯儀分別設(shè)站于 A、 B兩處，它們的高度不同，其高度差為 h， A、 B兩點間水平距離為 b， 其坐標(biāo)系統(tǒng)以 A點為原點 ， AB連線在水平方向的投影為 x軸，過 A點沿鉛垂方向為 z軸，以右手法則確定 y軸，由此構(gòu)成的測量坐標(biāo)系如圖。 圖 522 圖 523 60 ? 在數(shù)字化裝配過程中，光學(xué)測量與補(bǔ)償技術(shù)不僅能夠準(zhǔn)確地獲取裝配零件的尺寸參數(shù)和位置信息，而且還可將數(shù)據(jù)傳送到控制系統(tǒng)，進(jìn)行零件空間坐標(biāo)的反饋，以保證 精確數(shù)學(xué)模型的裝配位置和實際裝配位置 具有共同的加工基準(zhǔn)點。 為了提高測量精度，建議一個測量點至少能接收到 4個發(fā)射器的信號。仿真