精益研发助推中国制造

成功案例

基于精益研发的飞机综合设计平台

发表时间:2016/01/06 来源:安世亚太科技股份有限公司  
飞机设计是一项充满挑战的高科技活动,其理论基础广泛,包含各项航空科学技术的综合应用,内容涉及飞机总体设计、空气动力学、结构与强度、航空发动机、航空材料、航空电子技术、隐身技术等学科和专业技术领域。 当前,中国飞机制造业处于由仿制、改进向自主研发新产品、新型号的转变过程中,创新性产品的研发、大型复杂产品的研发全程管控、产品研发的质量保障、研发知识的积累和重用等已成为许多企业产品设计和制造过程中迫切需求。在新产品研制过程中,许多飞机设计所和制造企业面临一些共同的难题,如:知识传承和积累,灵活、柔性的研发流程管理,跨专业的设计和仿真工作环境,质量管理融入研发过程等。

1 引言

 

    飞机设计是一项充满挑战的高科技活动,其理论基础广泛,包含各项航空科学技术的综合应用,内容涉及飞机总体设计、空气动力学、结构与强度、航空发动机、航空材料、航空电子技术、隐身技术等学科和专业技术领域。

 

    当前,中国飞机制造业处于由仿制、改进向自主研发新产品、新型号的转变过程中,创新性产品的研发、大型复杂产品的研发全程管控、产品研发的质量保障、研发知识的积累和重用等已成为许多企业产品设计和制造过程中迫切需求。在新产品研制过程中,许多飞机设计所和制造企业面临一些共同的难题,如:知识传承和积累,灵活、柔性的研发流程管理,跨专业的设计和仿真工作环境,质量管理融入研发过程等。

 

    企业级协同研发平台已成为许多企业的共识,企业需要一个完整的研发体系、一个整合的平台来全面管理和控制研发过程,支撑研发活动,保障产品研发的高效率、低成本和高质量。为此,安世亚太公司提出基于精益研发思想的解决方案。

 

2 精益研发平台方案

 

2.1 精益研发思想

 

    精益研发思想基于系统工程方法,根据研发的流程与活动特征,通过产品维、逻辑维和知识维等三个维度构建企业精益研发体系,实现对企业研发活动的全面管理、控制和支撑。如图2-1 所示。

 

图2-1 精益研发技术

 

    (1)产品维:产品的全生命周期研发过程,包括决策、管理、控制和质量监控等。精益研发平台提供科研项目管理、任务分解、需求与指标管理、研制过程数据管理等功能模块,用以构建面向企业产品研制全过程的基础平台,以及研发管控系统。

 

    (2)逻辑维:完成产品研制各阶段所需做的研发工作,是指各研制阶段、研制任务对应的具体执行与操作路径,包括需求与任务目标、方案设计、仿真分析、试验测试等研制执行过程等。精益研发平台支持面向企业产品研发需求的专业化的设计仿真环境的建设。

 

    (3)知识维:产品研发全生命周期各相关活动所需的方法、规范、经验、工具等知识的积累和重用。主要包括两个方面,一方面是标准、规范、经验类知识,在梳理研发业务流程和数据流程的基础上,梳理各类研发活动相关的知识体系,包括输入、输出数据、设计方法、标准和规范、各类常见技术问题的解决方案等。另一方面是资源工具,包括各类工程基础数据库、实验与测试历史数据库、型号项目数据库等,资源工具可以在多个型号产品设计中互相借用,基于历史数据进行新产品的设计。

 

2.2 精益研发工作模型

 

    精益研发平台的工作模型分为五层:规划(Plan)、工作包分解(WBS)、工作流程(Workflow)、分析过程(Process)、分析步骤(Steps),如图2-2 所示。以上五层,愈往下层,粒度愈细,工作内容愈具体。

 

    规划:产品研发的顶级流程,如:方案论证、概要设计、详细设计、试验定型等阶段。

 

    工作包分解:顶层任务经过工作分解形成WBS工作包,工作包为研发任务策划与执行的基本单元,如:某一零部件的设计。工作包内容为该项工作相关的输入文件、输出文件、工具软件,以及方法、规范等各类关联知识,如图2-3 所示。

 

    工作流程:工作包由一系列的设计和仿真分析活动构成,各项活动之间存在先后顺序,以及数据传递关系。如:电磁分析、液力系统性能分析、结构分析、流体分析等。

 

    分析过程:设计和仿真分析活动的工作过程,由一系列工作步骤组成,如:数据准备、仿真分析、结果后处理、生成分析报告等。该层可实现学科之间的协同工作,解决多学科应用集成问题。

 

    分析步骤:利用具体的工具软件完成设计和仿真分析工作,如:ANSYS、Nastran、Fluent、Matlab、CATIA、Pro/E等。该层各步骤一般对应于单一设计/仿真工具。

 

图2-2 精益研发平台工作模型

 

图2-3 工作包模型