我国航空航天制造业数字化征程

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1、我国航空航天制造业数字化征程      周世平：研究员级高工，长期在航天系统从事飞行器制造和数字化等先进制造技术的研究与实践。曾任北京卫星制造厂副总工程师、计算机应用研究所所长、研究院专项副总设计师等职。曾受聘担任航天总公司和航天科工集团公司CIMS专家组成员、总装备部和国防科工委先进制造技术战略规划组专家、国防科工委科技进步奖评奖专家、国防重点试验室(柔性制造)学术委员会委员和哈尔滨工业大学外聘教授。      自从1957年10月4日前苏联发射了人类历史上第一颗人造地球卫星以后，地球上开始了一个航天新时代。此后，各种

2、卫星、飞船、空间站、行星探测器飞出地球大气层，或飞向月球，或奔向太空。我国于1970年4月24日成功发射“东方红一号”地球卫星，于1999年发射“神州一号”飞船，于2003年成功发射“神州三号”载人飞船。“航天”一词和航天飞行器已经深入民心。      本文的航天制造业是指我国航天工业行业或称航天工业部门(目前为航天科技集团公司和航天科工集团公司)中的制造业务，它包括了其业务所辖的导弹、火箭、卫星、飞船等，既有战术产品，也有战略产品;既有飞出地球的航天器，也有在大气层中飞行的各种导弹。这些飞行器功能不同，大小有时相差很大

3、，飞行的距离有的相差悬殊，工作环境也有不同。但是，从设计和制造的角度分析，还是具有多项典型的共同之处：      (1)产品从分系统到系统组成复杂，结构件数量很大。因此，从设计、制造直至发射运行，是一个涉及多学科、多专业、多工种的庞大的系统工程。      (2)结构件种类繁多，形状、形面复杂，成形和尺寸传递的技术协调关系复杂。       (3)研制工作量大，高难度、高精度零件、部件大量增加，新材料、难加工材料项目大量增加。       (4)新型复合材料构件项目增加迅速。        (5)工艺装备种类繁多，结构复

4、杂，协调路线复杂，技术要求不断提高。         很显然，航天制造业，从飞行器本体到各分系统的数字化制造，不仅需要飞行器本体(结构)生产和装配(习惯称之为总装厂)的数字化，也是各分系统(发动机、制导、控制等)生产厂的数字化，同时也与设计部门、管理部门和数字化紧密相关。       党的“十五大”提出了“推进国民经济信息化”,“十六大”又进一步提出了“以信息化带动工业化”.我国国防工业系统推出了“数字军工”计划，并认为“数字化是信息化的核心”.因此，一般情况下不必严格区分“信息化”与“数字化”.对于一个“大制造”的概念

5、，即包括设计的系统而言，按CIMS的结构图解，其数字化(或信息化)包括了设计、工艺技术、经营与生产管理和质量管理的数字化与系统集成。       航天制造业数字化的目标      可以说，我国航天制造业的数字化征程至今已近30年。由于数字化技术的复杂性，数字化是一个学习、研究、试验并不断争论的过程。从最初的引进数控加工机床、CAM技术的应用，到后来的CAD/CAM和CAD/CAPP/CAM一体化、数字化车间，再到ERP、PDM的集成，制造业数字化的目标在研究、应用过程中不断探索与修正。       1986年，国家863

6、/CIMS计划批准实施。原国防科工委以柔性制造系统为主线启动了相关的发展计划。几乎与此同时，航天系统(当时属航空航天部)自筹资金，着手建立一个导弹总装厂、一个伺服机构生产厂的CAM、FMC技术应用示范点，并带动多个工厂开展数控加工和CAM技术应用。1988年2月，以某类导弹为应用背景的车间级CAM应用系统正式启动。此时，距离1979年航天制造业最早引进加工中心(四坐标联动)已近10年。此后20多年，航天制造业数字化目标大致可归纳为五个方面。        (1)数控加工和CAM的研究与应用离散制造业工厂，最初的数字化应用

7、差不多都是看重数控加工，航天制造业也是如此，最初的目的特别希望解决关键的或者是高难度的零件、部件加工。航天系统曾组织专家研究提出了52项部件的关键制造技术，其中超过30项与数控设备和CAM技术紧密相关。这一目标一直贯穿企业的数字化过程。它在数字化征程中收益最为显着，最为直观，因此逐步得到众多的认可。虽然这项目标又是经费投入最多的“花钱”工程，它却能使企业制造能力大幅度甚至几倍的增长，使企业的面貌发生根本变化。         (2)CAD/CAM一体化与CAD/CAPP/CAM集成CAD与CAM的集成，乃至CAD/CAP

8、P/CAM的集成，从工程技术角度来分析，应当是计算机技术发展顺理成章的事。特别是CAD与CAM的集成(也称一体化)，在飞机、火箭、导弹等飞行器领域有着更为直接的意义。早在20世纪60年代的飞机工艺中就已经提出了设计制造一体化的理想。数十年来，飞机制造的尺寸传递原则是互相依赖的模拟量传递。它依靠理论模线到样板、标准样件