航空航天行业的信息化建设

0　引言

航空航天行业信息化是指航空航天行业在生产和经营、管理和决策、研究和开发、市场和销售等各方面广泛应用现代信息技术，建立现代企业信息系统，从而不断提高生产、经营、管理、决策及研究开发方面的能力、水平和效率，最终提高我国航空航天行业的核心竞争力。

近年来，我国航空航天企业信息化建设取得显著成效，已经广泛应用在产品设计、制造、管理的各个环节，诸如CAD，CAPP，CAM，CAE，PDM，PLM和ERP等单项技术与系统的应用比较普及，产品研制周期明显缩短，设计制造质量显著提高。

1　航空航天行业的信息化建设内容与作用

航空航天行业方面信息化建设主要包括企业总体的信息管理、研制与制造的协同及产品研制能力的提升3部分。

1.1　企业总体的信息管理

企业资源计划(Enterprise Resource Planning，ERP)系统，是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。在航空航天企业中，由于需要涉及整体调动和资源整合很多，ERP作为对企业资源进行有效共享和利用的系统，可以使航空航天行业达到整体的资源规划统一。

1.2　研制与制造的协同

在航空航天行业，信息化主要为科研生产服务。该行业的重大工程是1个多学科综合、多专业集成、多个子系统集成和多单位跨地域协同的庞大系统工程；其复杂性、研制周期以及研制过程中各种因素的不确定性，需要采取信息化手段进行约束；其设计与制造中涉及大量的信息系统，并且需要在严格的流程管理控制下实现这些信息系统之间的交互和协作，以支持并行的协同设计和制造。设计研制过程中会涉及到成百上千个子系统、多种BOM表和多种变更管理。航空航天产品研制生产数据分散存放在各承担单位，大多数分系统和单机的研制生产数据没有实现集中存放和统一管理，上下游间难以保证数据的一致性和数据的有效重用。同时，近年来航天企业的研制与生产并重，设计与制造间的协同需求也很迫切。如此众多的系统、流程以及异构的数据协同实现集成需要1个统一的管理平台和集成环境。

航空航天行业又与其他行业不同，对质量管理、产品可靠性的要求非常严格，每个零部件要能追溯生产制造源头。

PDM主要针对的是产品数据管理。它以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数值处理过程、资源一体化的集成管理技术。PLM则指产品生命周期管理，作为全局信息的集成框架，可有效实现资源集成和协同研发生产及精益化管理。所谓集成框架，即在异构分布式计算机环境中能使企业内各类应用实现信息集成、功能集成和过程集成的软件系统。PDM和PLM可为航空航天产品的研制和制造创造协同工作环境。基于信息化协同工作环境，设计人员可以跨越空间的限制，利用计算机通信网络等技术实现资源共享，完成异地协同设计与协同制造。

重点需要实现下列两个方面的集成：(1)PDM，PLM与CAD/CAPP/CAM的集成；(2)PDM，PLM与ERP的集成。ERP与PDM，PLM的互通，可以最大限度地共享企业全部信息系统。将PDM和PLM技术引入航空航天企业的研制和生产过程中，对改进现有技术和管理流程有非常重大的意义，能在一定程度上解决航空航天企业在研制过程中信息与流程的集成与管理及协同。

1.3　实现航空航天产品的三维全数字化定义设计与制造集成，提升产品研制能力

CAD，CAPP，CAM及CAE主要针对航空航天产品的研发及制造过程的信息化，在产品设计和制造加工的集成上提升产品的研制能力。从技术角度看，航空航天产品的研制过程涵盖现代科技的诸多领域，如机械、材料、电子、力学、声学、热学和能源等；多学科多性能的要求致使各种CAE之间需要协同，而在CAE仿真后进行的优化也需要CAD与CAE之间实现协同。

在航空航天产品的研制技术方面(CAD和CAE)，通过数字样机的建立，可以实现部件或整机的虚拟装配运动机构仿真、装配干涉检查、空间分析管路设计、气动分析和强度分析等。总体而言，在航空航天产品研制中全面采用信息化技术，可实现三维数字化定义、三维数字化预装配和并行工程，建立产品的数字样机，取消全尺寸实物样机，使工程设计水平和产品研制效率得到极大提高，大幅度降低干涉、配合安装等问题带来的设计更改。

CAPP与CAM则指航空航天产品的制造协同。CAPP包括工装设计系统建立和工艺系统，在工装分类和典型化基础上，建立各自的工装设计资源库；开发基于工装族和有工艺知识支持的专用辅助工装设计系统，加强工装标准化、组件化和系列化工作，显著提高工装设计效率；实现产品模型在工装设计过程中的信息共享，提高工装设计与产品设计的协同程度；进行基于三维模型的计算机柔性化组合夹具工装研究，使工装快速组合装配，满足型号不同研制阶段和状态的快速工艺准备需求。工艺方面，针对产品制造过程中的铸造、数控加工、钣金成型、焊接等关键工艺过程，利用CAE进行计算机模拟的研究与应用，实现工艺方案的评估及优化；最终实现工艺流程的优化。CAM方面，运用CAD进行制造过程的前期设计，利用CAE进行计算机模拟，实现CAM方式与过程的优化。

总之，设计人员通过CAD完成设计，由专门仿真人员利用CAE完成设计多性能之间的协同仿真优化，通过CAD得到最终设计；而后通过CAD，CAE与CAPP，CAM的协同完成航空航天产品制造的过程。同时，运用两者之间的沟通，通过对航空航天产品的整体信息化建设，建立起CAD设计知识库、CAE仿真知识库、CAPP和CAM的制造工装知识库，使其成为航空航天企业在研发、制造方面的宝贵经验财富。

2　航空航天行业的信息化建设目标

通过上述几个部分的交互运用和协同，可以实现航空航天行业的管理、资源、设计、制造的全方位信息化工程，最终达到以下目标：

(1)实现信息的共享和传递速度，加强各地各部门之间的沟通与交流，提高工作效率；

(2)确保整体信息流的畅通，如产品各方面性能的仿真协同、设计协同等，有效开展工艺与设计的网上协同工作；

(3)提高总体设计能力，建立航空航天行业的设计知识库、仿真知识库和制造知识库等；

(4)提高制造过程信息化应用水平，建立工艺管理平台。实现制造过程计算机化，工艺流程管理及工艺信息与其他信息系统的集成，优化工艺和制造过程；

(5)建立产品设计、制造协同平台；

(6)加强管理信息系统的集成和共享，形成基于网络的、可视化的、高效的生产管理平台。

3　结束语

航空航天行业的信息化建设过程是航空航天行业在技术进步和管理改革两方面不断深化和扩展的进程。在信息化进程中，技术的应用向前推进一步，管理的改革就必须深化一步，对人的素质要求也就相应提高一步。技术、管理、人的素质是信息化生产力的3个要素，只有这3要素协调发展，推进信息化的努力才能取得成效。航天企业的信息化建设是持续改进的过程，需要对企业管理信息化带来的管理模式变化进行适应和调整，不断克服一些不利因素，保持信息化建设持续的推动力，从而达到显著提高工作效率和质量的目的。

(编辑　廖粤新)