超级军网数字化技术在成都飞机设计研究所的应用
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 18:18:10
<P>市场竞争的加剧，对产品的性能和质量要求越来越高，数字化技术的应用给工程设计领域带来了根本性的变革，成为解决传统飞机研制模式的不足的重要手段之一。成都飞机设计研究所在飞机研制中全面应用数字化技术，取得了巨大效益，并培养和锻炼了一支掌握先进技术的高水平的科技队伍
飞机研制是一项非常复 杂的系统工程。一个新机型的研制需要巨大的人力和物力投入， 需要数年甚至十数年的时间，因此，飞机研制成了一种只能一次成功的工程活动。但是，飞机的产品复杂性又决定了在设计和制造过程中不可避免地会出现错误和不足，这给参与研制的工程技术人员和管理人员造成非常大的压力。而数字化技术的应用提供了在飞机研制的早期发现和解决这些错误和不足的重要手段。
传统飞机研制技术模式及其局限
在传统的飞机研制模式中，设计工程师将头脑里的三维产品构思用二维的线条图形描述出来，以图纸作为载体将产品设计信息发放到工厂，然后由制造工程师依据图纸绘制出理论模线，制出样板、样件，再依据样板、样件制造零件成型模具和装配型架，完成零件的制造和产品装配。
在这种方式中，对于复杂的三维问题，由于用二维的方式无法准确、全面地进行定义和描述，不可避免地会失去很多信息，造成各专业之间对复杂三维产品定义理解上的不一致，因此，产品定义数据信息只能采用模拟量的方式进行传递和协调，即飞机研制中传统的标准样件、样板工作法，这种方法成本高、精度低、周期长。
由于在设计中采用二维设计，难以对复杂的三维产品在设计阶段进行充分的协调和分析，因而在研制过程中往往伴随着大量的设计和加工错误，导致反复的设计更改，直接引起成本的增加和研制周期的延长。
更重要的是由于技术手段的限制，难以在设计阶段实现产品定义信息的多专业共享，传统的研制模式只能采取串行的工作方式，即首先由设计部门完成产品图纸设计，然后交由工艺部门进行工艺方案设计、编写工艺规程、进行NC程编、工装设计等工作，然后再制造成产品。而设计部门内部也是一个专业工作完成后，下一个专业工作才能开始进行。
这种串行工作模式的弊端是：第一，由于研制过程是串行的，即上游的工作完成以后，下游工作才能开始，设计过程中更改迭代困难，完成产品开发所需时间很长；
第二 ，由于单个设计师不可避免的存在相关知识的贫乏和设计阶段各专业缺乏协同，下游专业对上游专业的工作往往采取审查方式，即下游专业成为上游工作的判官，而非设计过程的参与者，使得存在的问题在产品研制早期阶段很难发现、评估和解决，往往在制造 阶段才发现很多设计问题，此时再去修改设计图纸，轻则引起零件及其制造工装的返修或报废，引起产品成本增加，研制周期延长，严重情况下甚至导致整个项目的夭折。
数字化技术发展和应用
基于三维实体的CAD/CAE/CAM技术的应用，给工程设计领域带来了根本性的变革，可以帮助设计师从传统的、枯燥的绘图方式中解脱出来，设计师可以不再去考虑图形线条的粗细均匀和进行枯燥的标注，而更多地关心形状、尺寸、公差等设计特征本身，更好的理解和观察设计对象，优化产品设计。
三维数字模型可以更准确地对产品进行定义，可以直接提供给结构分析人员建立有限元模型，也可以提供相关专业人员对产品设计进行评估，并行地完成相关工作。更重要的是三维数字模型可以实现产品信息的数字量传递，直接作为制造加工依据。
并行工程和基于三维实体造型及预装配的数字化技术应用于飞机研制，飞机设计和制造以产品数据管理（PDM）系统为信息集成核心，以三维数字模型为基础，以数字样机为数据共享环境。设计和制造信息以电子数据的形式进行传递，取代了传统的模拟量传递和协调方式，大大地提高了飞机结构的设计和制造质量、降低研制成本和缩短研制周期。
信息技术的发展，在飞机研制过程中采用100%的三维产品数字化定义、100%的数字化预装配和实施并行工程，推动了世界航空制造业乃至整个制造业技术的变革和发展。
统计研究结果表明，采用先进的数字技术和实施并行工程后，使新机研制期间的工程更改减少了50%以上，周期缩短了近60%，成本降低30%～40%。
并行工程的实施，在工程研制早期，设计、分析、地面设备、制造、工装、工具、供应、销售、使用等诸多部门人员一起参与整个设计过程，共享设计信息，及时对产品进行评价，使得设计者能够及早地发现问题和修改设计，而不是留到生产制造甚至使用中才发现和解决。同时，由于制造、供应、工装设计等专业人员可提前进行工作，因而大大压缩了研制周期。
采用数字化技术的主要效益：显著改善产品质量，提高可靠性、可维护性； 减少设计错误、返工和不协调造成的设计更改; 改善零件间的协调性，减少零件间的干涉; 加快设计迭代速度，优化设计; 提高产品文档质量; 缩短新机研制周期，减少新机的研制成本等。
在飞机研制中采用数字化设计技术，关键在于解决以下四个方面的技术：
1.数字化产品定义（DPD）：三维产品数字化定义是数字化设计技术应用的基础， 三维数字化模型是在研制过程中逐渐建立和完善的，它是用户需求、开发过程、知识和资源的集成化体现形式。
2.数字化产品预装配（DPA）：数字化产品预装配是利用数字样机环境，检查干涉和配合问题，对设计进行评估。通过数字化预装配协调结构设计、系统设计，检查零件安装和拆卸情况，将有效地减少因设计错误引起的更改，从而提高飞机质量，降低成本。
3.产品数据管理（PDM）：PDM是用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术。与产品相关的所有信息，包括零部件信息、产品结构、结构配置、文件、CAD文档、扫描图像、审批信息等；与产品相关的所有过程，包括生命周期、工作流程、审批/发放、工程更改等。
4.并行工程（CE）：集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑从概念设计到产品报废的产品整个生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。PDM 的应用能缩短产品设计周期，减少工程设计修改，加快产品投入市场进度，削减总成本。
数字化技术在成飞研究所飞机研制中的成功应用
成都飞机设计研究所计算机辅助设计/分析/制造一体化（CAD/CAE/CAM）技术的应用经历了两个大的发展阶段。
20世纪80年代中期，建立起以大型主机为核心的集中应用环境，组建了全国第一个比较完整的飞机设计研制软件集成应用系统，使成都飞机设计研 究所飞机设计技术手段和CAD/CAE/CAM技术应用水平上了一个很大的台阶。
20世纪90年代，成都飞机设计研究所完成了基于千兆园区网络的分布式网络应用系统的建立，成功进行了型号工程数据向新系统的转移。与此同时，CAD/CAE/CAM应用技术发展也取得了巨大进步，从原来基于二维技术为主的应用发展到了以三维先进CAD/CAE/CAM技术、PDM技术、数据库技术为基础的数字化技术的全面应用，实现了设计制造信息集成和CAD/CAPP/CAM一体化集成，取得了飞机三维数字化设计制造技术应用的重大进步，达到了九十年代中期国际先进水平，为在我所新机研制中全面应用数字化设计、制造技术奠定了坚实的技术基础。
2002年，成都飞机设计研究所各项科研工作全面进入攻坚阶段，特别是某型飞机和超7/FC-1飞机两个型号的并行发图，都要在二季度全部完成，更是对我所的技术实力和管理水平提出了严峻挑战。传统的设计手段和工作模式难以满足型号研制总进度要求，必须在技术手段、管理方式、工作流程上有所创新突破。
数字化技术所带来的设计流程再造在确保设计发图任务完成中发挥了极其重要的作用。数字化设计技术的应用加上全所职工的奋力拼搏，成都飞机设计研究上半年全所各项科研任务都取得了全面胜利，特别是两型飞机发图工作，更是打了一个漂亮的歼灭战，共计发出图纸近700套约8万余A4，确保了年内重大任务节点的实现。
例如，超7 / FC-1飞机是中外合作的新型外贸机项目，用户对交付进度要求非常急迫，技术难度大，设计和制造周期十分紧张。针对这一局面，成都飞机设计研究所主要采取了以下的技术手段：
1. 进行流程重构，实施并行工程
在超七/FC-1型飞机的研制过程中，建立了由总体、结构、强度、系统、工装、数控、工艺等各专业人员组成的协同工作方式，改变传统的研制模式，以产品协同并行设计模式取代传统的串行模式；在分布式网络应用环境支持下，产品设计数据100%采用计算机 建立，应用产品数据管理（PDM）软件，实现飞机总体设计、结构设计、结构分析、系统设计、工装设计、工艺程序设计、工艺准备过程协同并行，各专业人员在产品设计早期阶段就参与进来，共同讨论，从不同角度提出对产品的设计要求，并同时进行本专业的设计工作。最大限度地缩短了研制周期。
采用以上技术手段和实施并行工作模式，大大缩短了设计周期，使得结构设计、结构分析、系统设计、工艺设计、工装设计、数控编程等多项工作在仅仅半年的时间内基本同步完成，相对于过去新机型号的研制，设计周期缩短了50%以上，创造了新机研制历史上的奇迹。
2. 应用数字化技术，以数字量传递取代模拟量传递。
在超七/FC-1飞机研制中，全面采用了三维数字化设计制造技术，制定了完整的数字化设计规范，实现了全机结构数控零件100%的数字化定义，实现了产品唯一数据源在设计内部各专业间以及设计和制造之间的共享和无缝衔接。
大型数控件制造周期一直是型号研制中影响进度的瓶颈问题，采用数字技术，不但提高了设计质量，同时有效地缩短了研制周期。五六十年代复杂机械加工零件的加工采用标准样件靠模方法，仅工艺准备时间就需要一年以上；80年后期采用线架数据模型编程进行数控加工，也需要3～6个月的编程周期；而现在直接利用三维数字模型，不到两个周就可以完成编程，并且通过虚拟加工仿真，大量减少了试切工作量和提高了加工质量。
数字样机技术在超7/ FC-1飞机研制中也得到了较深入的应用，建立了全机结构数字样机，各相关专业通过数字样机设计环境实现了产品数据共享，在设计图纸正式发放前对关键协调部位进行了结构预装配协调和干涉分析，对全机运动部件进行了机构运动仿真和分析，减少了由于设计干涉和不协调问题，大大减少了由于零件返修、报废等造成对研制周期和成本的影响。
3.应用PDM技术实现产品数据的有效控制
研究所自主开发了由文档管理CONFIG、零件清单自动生成SPL、产品数据更改管理AMCM等组成的产品数据管理系统。在超7/FC-1型飞机研制中，以PDM系统为基础实现了产品数据的共享、审批发放和技术状态有效控制。
飞机研制的特点是参与的企业众多、分布在不同的地域，产品结构复杂，由几万甚至上百万个零部件组成。主机、辅机、成品附件往往使用不同的计算机系统和应用软件生成，建立和应用基于Web应用的PDM/CPC系统，可提高协同研发和管理水平，减少各种各样的差错，开展并行工程，实现异地异构数据和信息共享，进行有效的管理和控制，降低成本，缩短产品开发周期，创造巨大的经济效益。
成都飞机设计研究所正投入力量进行新一代PDM/CPC管理系统的研究和开发。不远的将来，成都飞机设计研究所新一代飞机设计集成应用系统必将呈现在我们面前和在未来新型号飞机的研制中发挥重要的作用。 </P>
<P>中国航空工业发展研究中心</P><P>市场竞争的加剧，对产品的性能和质量要求越来越高，数字化技术的应用给工程设计领域带来了根本性的变革，成为解决传统飞机研制模式的不足的重要手段之一。成都飞机设计研究所在飞机研制中全面应用数字化技术，取得了巨大效益，并培养和锻炼了一支掌握先进技术的高水平的科技队伍
飞机研制是一项非常复 杂的系统工程。一个新机型的研制需要巨大的人力和物力投入， 需要数年甚至十数年的时间，因此，飞机研制成了一种只能一次成功的工程活动。但是，飞机的产品复杂性又决定了在设计和制造过程中不可避免地会出现错误和不足，这给参与研制的工程技术人员和管理人员造成非常大的压力。而数字化技术的应用提供了在飞机研制的早期发现和解决这些错误和不足的重要手段。
传统飞机研制技术模式及其局限
在传统的飞机研制模式中，设计工程师将头脑里的三维产品构思用二维的线条图形描述出来，以图纸作为载体将产品设计信息发放到工厂，然后由制造工程师依据图纸绘制出理论模线，制出样板、样件，再依据样板、样件制造零件成型模具和装配型架，完成零件的制造和产品装配。
在这种方式中，对于复杂的三维问题，由于用二维的方式无法准确、全面地进行定义和描述，不可避免地会失去很多信息，造成各专业之间对复杂三维产品定义理解上的不一致，因此，产品定义数据信息只能采用模拟量的方式进行传递和协调，即飞机研制中传统的标准样件、样板工作法，这种方法成本高、精度低、周期长。
由于在设计中采用二维设计，难以对复杂的三维产品在设计阶段进行充分的协调和分析，因而在研制过程中往往伴随着大量的设计和加工错误，导致反复的设计更改，直接引起成本的增加和研制周期的延长。
更重要的是由于技术手段的限制，难以在设计阶段实现产品定义信息的多专业共享，传统的研制模式只能采取串行的工作方式，即首先由设计部门完成产品图纸设计，然后交由工艺部门进行工艺方案设计、编写工艺规程、进行NC程编、工装设计等工作，然后再制造成产品。而设计部门内部也是一个专业工作完成后，下一个专业工作才能开始进行。
这种串行工作模式的弊端是：第一，由于研制过程是串行的，即上游的工作完成以后，下游工作才能开始，设计过程中更改迭代困难，完成产品开发所需时间很长；
第二 ，由于单个设计师不可避免的存在相关知识的贫乏和设计阶段各专业缺乏协同，下游专业对上游专业的工作往往采取审查方式，即下游专业成为上游工作的判官，而非设计过程的参与者，使得存在的问题在产品研制早期阶段很难发现、评估和解决，往往在制造 阶段才发现很多设计问题，此时再去修改设计图纸，轻则引起零件及其制造工装的返修或报废，引起产品成本增加，研制周期延长，严重情况下甚至导致整个项目的夭折。
数字化技术发展和应用
基于三维实体的CAD/CAE/CAM技术的应用，给工程设计领域带来了根本性的变革，可以帮助设计师从传统的、枯燥的绘图方式中解脱出来，设计师可以不再去考虑图形线条的粗细均匀和进行枯燥的标注，而更多地关心形状、尺寸、公差等设计特征本身，更好的理解和观察设计对象，优化产品设计。
三维数字模型可以更准确地对产品进行定义，可以直接提供给结构分析人员建立有限元模型，也可以提供相关专业人员对产品设计进行评估，并行地完成相关工作。更重要的是三维数字模型可以实现产品信息的数字量传递，直接作为制造加工依据。
并行工程和基于三维实体造型及预装配的数字化技术应用于飞机研制，飞机设计和制造以产品数据管理（PDM）系统为信息集成核心，以三维数字模型为基础，以数字样机为数据共享环境。设计和制造信息以电子数据的形式进行传递，取代了传统的模拟量传递和协调方式，大大地提高了飞机结构的设计和制造质量、降低研制成本和缩短研制周期。
信息技术的发展，在飞机研制过程中采用100%的三维产品数字化定义、100%的数字化预装配和实施并行工程，推动了世界航空制造业乃至整个制造业技术的变革和发展。
统计研究结果表明，采用先进的数字技术和实施并行工程后，使新机研制期间的工程更改减少了50%以上，周期缩短了近60%，成本降低30%～40%。
并行工程的实施，在工程研制早期，设计、分析、地面设备、制造、工装、工具、供应、销售、使用等诸多部门人员一起参与整个设计过程，共享设计信息，及时对产品进行评价，使得设计者能够及早地发现问题和修改设计，而不是留到生产制造甚至使用中才发现和解决。同时，由于制造、供应、工装设计等专业人员可提前进行工作，因而大大压缩了研制周期。
采用数字化技术的主要效益：显著改善产品质量，提高可靠性、可维护性； 减少设计错误、返工和不协调造成的设计更改; 改善零件间的协调性，减少零件间的干涉; 加快设计迭代速度，优化设计; 提高产品文档质量; 缩短新机研制周期，减少新机的研制成本等。
在飞机研制中采用数字化设计技术，关键在于解决以下四个方面的技术：
1.数字化产品定义（DPD）：三维产品数字化定义是数字化设计技术应用的基础， 三维数字化模型是在研制过程中逐渐建立和完善的，它是用户需求、开发过程、知识和资源的集成化体现形式。
2.数字化产品预装配（DPA）：数字化产品预装配是利用数字样机环境，检查干涉和配合问题，对设计进行评估。通过数字化预装配协调结构设计、系统设计，检查零件安装和拆卸情况，将有效地减少因设计错误引起的更改，从而提高飞机质量，降低成本。
3.产品数据管理（PDM）：PDM是用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术。与产品相关的所有信息，包括零部件信息、产品结构、结构配置、文件、CAD文档、扫描图像、审批信息等；与产品相关的所有过程，包括生命周期、工作流程、审批/发放、工程更改等。
4.并行工程（CE）：集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑从概念设计到产品报废的产品整个生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。PDM 的应用能缩短产品设计周期，减少工程设计修改，加快产品投入市场进度，削减总成本。
数字化技术在成飞研究所飞机研制中的成功应用
成都飞机设计研究所计算机辅助设计/分析/制造一体化（CAD/CAE/CAM）技术的应用经历了两个大的发展阶段。
20世纪80年代中期，建立起以大型主机为核心的集中应用环境，组建了全国第一个比较完整的飞机设计研制软件集成应用系统，使成都飞机设计研 究所飞机设计技术手段和CAD/CAE/CAM技术应用水平上了一个很大的台阶。
20世纪90年代，成都飞机设计研究所完成了基于千兆园区网络的分布式网络应用系统的建立，成功进行了型号工程数据向新系统的转移。与此同时，CAD/CAE/CAM应用技术发展也取得了巨大进步，从原来基于二维技术为主的应用发展到了以三维先进CAD/CAE/CAM技术、PDM技术、数据库技术为基础的数字化技术的全面应用，实现了设计制造信息集成和CAD/CAPP/CAM一体化集成，取得了飞机三维数字化设计制造技术应用的重大进步，达到了九十年代中期国际先进水平，为在我所新机研制中全面应用数字化设计、制造技术奠定了坚实的技术基础。
2002年，成都飞机设计研究所各项科研工作全面进入攻坚阶段，特别是某型飞机和超7/FC-1飞机两个型号的并行发图，都要在二季度全部完成，更是对我所的技术实力和管理水平提出了严峻挑战。传统的设计手段和工作模式难以满足型号研制总进度要求，必须在技术手段、管理方式、工作流程上有所创新突破。
数字化技术所带来的设计流程再造在确保设计发图任务完成中发挥了极其重要的作用。数字化设计技术的应用加上全所职工的奋力拼搏，成都飞机设计研究上半年全所各项科研任务都取得了全面胜利，特别是两型飞机发图工作，更是打了一个漂亮的歼灭战，共计发出图纸近700套约8万余A4，确保了年内重大任务节点的实现。
例如，超7 / FC-1飞机是中外合作的新型外贸机项目，用户对交付进度要求非常急迫，技术难度大，设计和制造周期十分紧张。针对这一局面，成都飞机设计研究所主要采取了以下的技术手段：
1. 进行流程重构，实施并行工程
在超七/FC-1型飞机的研制过程中，建立了由总体、结构、强度、系统、工装、数控、工艺等各专业人员组成的协同工作方式，改变传统的研制模式，以产品协同并行设计模式取代传统的串行模式；在分布式网络应用环境支持下，产品设计数据100%采用计算机 建立，应用产品数据管理（PDM）软件，实现飞机总体设计、结构设计、结构分析、系统设计、工装设计、工艺程序设计、工艺准备过程协同并行，各专业人员在产品设计早期阶段就参与进来，共同讨论，从不同角度提出对产品的设计要求，并同时进行本专业的设计工作。最大限度地缩短了研制周期。
采用以上技术手段和实施并行工作模式，大大缩短了设计周期，使得结构设计、结构分析、系统设计、工艺设计、工装设计、数控编程等多项工作在仅仅半年的时间内基本同步完成，相对于过去新机型号的研制，设计周期缩短了50%以上，创造了新机研制历史上的奇迹。
2. 应用数字化技术，以数字量传递取代模拟量传递。
在超七/FC-1飞机研制中，全面采用了三维数字化设计制造技术，制定了完整的数字化设计规范，实现了全机结构数控零件100%的数字化定义，实现了产品唯一数据源在设计内部各专业间以及设计和制造之间的共享和无缝衔接。
大型数控件制造周期一直是型号研制中影响进度的瓶颈问题，采用数字技术，不但提高了设计质量，同时有效地缩短了研制周期。五六十年代复杂机械加工零件的加工采用标准样件靠模方法，仅工艺准备时间就需要一年以上；80年后期采用线架数据模型编程进行数控加工，也需要3～6个月的编程周期；而现在直接利用三维数字模型，不到两个周就可以完成编程，并且通过虚拟加工仿真，大量减少了试切工作量和提高了加工质量。
数字样机技术在超7/ FC-1飞机研制中也得到了较深入的应用，建立了全机结构数字样机，各相关专业通过数字样机设计环境实现了产品数据共享，在设计图纸正式发放前对关键协调部位进行了结构预装配协调和干涉分析，对全机运动部件进行了机构运动仿真和分析，减少了由于设计干涉和不协调问题，大大减少了由于零件返修、报废等造成对研制周期和成本的影响。
3.应用PDM技术实现产品数据的有效控制
研究所自主开发了由文档管理CONFIG、零件清单自动生成SPL、产品数据更改管理AMCM等组成的产品数据管理系统。在超7/FC-1型飞机研制中，以PDM系统为基础实现了产品数据的共享、审批发放和技术状态有效控制。
飞机研制的特点是参与的企业众多、分布在不同的地域，产品结构复杂，由几万甚至上百万个零部件组成。主机、辅机、成品附件往往使用不同的计算机系统和应用软件生成，建立和应用基于Web应用的PDM/CPC系统，可提高协同研发和管理水平，减少各种各样的差错，开展并行工程，实现异地异构数据和信息共享，进行有效的管理和控制，降低成本，缩短产品开发周期，创造巨大的经济效益。
成都飞机设计研究所正投入力量进行新一代PDM/CPC管理系统的研究和开发。不远的将来，成都飞机设计研究所新一代飞机设计集成应用系统必将呈现在我们面前和在未来新型号飞机的研制中发挥重要的作用。 </P>
<P>中国航空工业发展研究中心</P>
飞机研制是一项非常复 杂的系统工程。一个新机型的研制需要巨大的人力和物力投入， 需要数年甚至十数年的时间，因此，飞机研制成了一种只能一次成功的工程活动。但是，飞机的产品复杂性又决定了在设计和制造过程中不可避免地会出现错误和不足，这给参与研制的工程技术人员和管理人员造成非常大的压力。而数字化技术的应用提供了在飞机研制的早期发现和解决这些错误和不足的重要手段。
传统飞机研制技术模式及其局限
在传统的飞机研制模式中，设计工程师将头脑里的三维产品构思用二维的线条图形描述出来，以图纸作为载体将产品设计信息发放到工厂，然后由制造工程师依据图纸绘制出理论模线，制出样板、样件，再依据样板、样件制造零件成型模具和装配型架，完成零件的制造和产品装配。
在这种方式中，对于复杂的三维问题，由于用二维的方式无法准确、全面地进行定义和描述，不可避免地会失去很多信息，造成各专业之间对复杂三维产品定义理解上的不一致，因此，产品定义数据信息只能采用模拟量的方式进行传递和协调，即飞机研制中传统的标准样件、样板工作法，这种方法成本高、精度低、周期长。
由于在设计中采用二维设计，难以对复杂的三维产品在设计阶段进行充分的协调和分析，因而在研制过程中往往伴随着大量的设计和加工错误，导致反复的设计更改，直接引起成本的增加和研制周期的延长。
更重要的是由于技术手段的限制，难以在设计阶段实现产品定义信息的多专业共享，传统的研制模式只能采取串行的工作方式，即首先由设计部门完成产品图纸设计，然后交由工艺部门进行工艺方案设计、编写工艺规程、进行NC程编、工装设计等工作，然后再制造成产品。而设计部门内部也是一个专业工作完成后，下一个专业工作才能开始进行。
这种串行工作模式的弊端是：第一，由于研制过程是串行的，即上游的工作完成以后，下游工作才能开始，设计过程中更改迭代困难，完成产品开发所需时间很长；
第二 ，由于单个设计师不可避免的存在相关知识的贫乏和设计阶段各专业缺乏协同，下游专业对上游专业的工作往往采取审查方式，即下游专业成为上游工作的判官，而非设计过程的参与者，使得存在的问题在产品研制早期阶段很难发现、评估和解决，往往在制造 阶段才发现很多设计问题，此时再去修改设计图纸，轻则引起零件及其制造工装的返修或报废，引起产品成本增加，研制周期延长，严重情况下甚至导致整个项目的夭折。
数字化技术发展和应用
基于三维实体的CAD/CAE/CAM技术的应用，给工程设计领域带来了根本性的变革，可以帮助设计师从传统的、枯燥的绘图方式中解脱出来，设计师可以不再去考虑图形线条的粗细均匀和进行枯燥的标注，而更多地关心形状、尺寸、公差等设计特征本身，更好的理解和观察设计对象，优化产品设计。
三维数字模型可以更准确地对产品进行定义，可以直接提供给结构分析人员建立有限元模型，也可以提供相关专业人员对产品设计进行评估，并行地完成相关工作。更重要的是三维数字模型可以实现产品信息的数字量传递，直接作为制造加工依据。
并行工程和基于三维实体造型及预装配的数字化技术应用于飞机研制，飞机设计和制造以产品数据管理（PDM）系统为信息集成核心，以三维数字模型为基础，以数字样机为数据共享环境。设计和制造信息以电子数据的形式进行传递，取代了传统的模拟量传递和协调方式，大大地提高了飞机结构的设计和制造质量、降低研制成本和缩短研制周期。
信息技术的发展，在飞机研制过程中采用100%的三维产品数字化定义、100%的数字化预装配和实施并行工程，推动了世界航空制造业乃至整个制造业技术的变革和发展。
统计研究结果表明，采用先进的数字技术和实施并行工程后，使新机研制期间的工程更改减少了50%以上，周期缩短了近60%，成本降低30%～40%。
并行工程的实施，在工程研制早期，设计、分析、地面设备、制造、工装、工具、供应、销售、使用等诸多部门人员一起参与整个设计过程，共享设计信息，及时对产品进行评价，使得设计者能够及早地发现问题和修改设计，而不是留到生产制造甚至使用中才发现和解决。同时，由于制造、供应、工装设计等专业人员可提前进行工作，因而大大压缩了研制周期。
采用数字化技术的主要效益：显著改善产品质量，提高可靠性、可维护性； 减少设计错误、返工和不协调造成的设计更改; 改善零件间的协调性，减少零件间的干涉; 加快设计迭代速度，优化设计; 提高产品文档质量; 缩短新机研制周期，减少新机的研制成本等。
在飞机研制中采用数字化设计技术，关键在于解决以下四个方面的技术：
1.数字化产品定义（DPD）：三维产品数字化定义是数字化设计技术应用的基础， 三维数字化模型是在研制过程中逐渐建立和完善的，它是用户需求、开发过程、知识和资源的集成化体现形式。
2.数字化产品预装配（DPA）：数字化产品预装配是利用数字样机环境，检查干涉和配合问题，对设计进行评估。通过数字化预装配协调结构设计、系统设计，检查零件安装和拆卸情况，将有效地减少因设计错误引起的更改，从而提高飞机质量，降低成本。
3.产品数据管理（PDM）：PDM是用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术。与产品相关的所有信息，包括零部件信息、产品结构、结构配置、文件、CAD文档、扫描图像、审批信息等；与产品相关的所有过程，包括生命周期、工作流程、审批/发放、工程更改等。
4.并行工程（CE）：集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑从概念设计到产品报废的产品整个生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。PDM 的应用能缩短产品设计周期，减少工程设计修改，加快产品投入市场进度，削减总成本。
数字化技术在成飞研究所飞机研制中的成功应用
成都飞机设计研究所计算机辅助设计/分析/制造一体化（CAD/CAE/CAM）技术的应用经历了两个大的发展阶段。
20世纪80年代中期，建立起以大型主机为核心的集中应用环境，组建了全国第一个比较完整的飞机设计研制软件集成应用系统，使成都飞机设计研 究所飞机设计技术手段和CAD/CAE/CAM技术应用水平上了一个很大的台阶。
20世纪90年代，成都飞机设计研究所完成了基于千兆园区网络的分布式网络应用系统的建立，成功进行了型号工程数据向新系统的转移。与此同时，CAD/CAE/CAM应用技术发展也取得了巨大进步，从原来基于二维技术为主的应用发展到了以三维先进CAD/CAE/CAM技术、PDM技术、数据库技术为基础的数字化技术的全面应用，实现了设计制造信息集成和CAD/CAPP/CAM一体化集成，取得了飞机三维数字化设计制造技术应用的重大进步，达到了九十年代中期国际先进水平，为在我所新机研制中全面应用数字化设计、制造技术奠定了坚实的技术基础。
2002年，成都飞机设计研究所各项科研工作全面进入攻坚阶段，特别是某型飞机和超7/FC-1飞机两个型号的并行发图，都要在二季度全部完成，更是对我所的技术实力和管理水平提出了严峻挑战。传统的设计手段和工作模式难以满足型号研制总进度要求，必须在技术手段、管理方式、工作流程上有所创新突破。
数字化技术所带来的设计流程再造在确保设计发图任务完成中发挥了极其重要的作用。数字化设计技术的应用加上全所职工的奋力拼搏，成都飞机设计研究上半年全所各项科研任务都取得了全面胜利，特别是两型飞机发图工作，更是打了一个漂亮的歼灭战，共计发出图纸近700套约8万余A4，确保了年内重大任务节点的实现。
例如，超7 / FC-1飞机是中外合作的新型外贸机项目，用户对交付进度要求非常急迫，技术难度大，设计和制造周期十分紧张。针对这一局面，成都飞机设计研究所主要采取了以下的技术手段：
1. 进行流程重构，实施并行工程
在超七/FC-1型飞机的研制过程中，建立了由总体、结构、强度、系统、工装、数控、工艺等各专业人员组成的协同工作方式，改变传统的研制模式，以产品协同并行设计模式取代传统的串行模式；在分布式网络应用环境支持下，产品设计数据100%采用计算机 建立，应用产品数据管理（PDM）软件，实现飞机总体设计、结构设计、结构分析、系统设计、工装设计、工艺程序设计、工艺准备过程协同并行，各专业人员在产品设计早期阶段就参与进来，共同讨论，从不同角度提出对产品的设计要求，并同时进行本专业的设计工作。最大限度地缩短了研制周期。
采用以上技术手段和实施并行工作模式，大大缩短了设计周期，使得结构设计、结构分析、系统设计、工艺设计、工装设计、数控编程等多项工作在仅仅半年的时间内基本同步完成，相对于过去新机型号的研制，设计周期缩短了50%以上，创造了新机研制历史上的奇迹。
2. 应用数字化技术，以数字量传递取代模拟量传递。
在超七/FC-1飞机研制中，全面采用了三维数字化设计制造技术，制定了完整的数字化设计规范，实现了全机结构数控零件100%的数字化定义，实现了产品唯一数据源在设计内部各专业间以及设计和制造之间的共享和无缝衔接。
大型数控件制造周期一直是型号研制中影响进度的瓶颈问题，采用数字技术，不但提高了设计质量，同时有效地缩短了研制周期。五六十年代复杂机械加工零件的加工采用标准样件靠模方法，仅工艺准备时间就需要一年以上；80年后期采用线架数据模型编程进行数控加工，也需要3～6个月的编程周期；而现在直接利用三维数字模型，不到两个周就可以完成编程，并且通过虚拟加工仿真，大量减少了试切工作量和提高了加工质量。
数字样机技术在超7/ FC-1飞机研制中也得到了较深入的应用，建立了全机结构数字样机，各相关专业通过数字样机设计环境实现了产品数据共享，在设计图纸正式发放前对关键协调部位进行了结构预装配协调和干涉分析，对全机运动部件进行了机构运动仿真和分析，减少了由于设计干涉和不协调问题，大大减少了由于零件返修、报废等造成对研制周期和成本的影响。
3.应用PDM技术实现产品数据的有效控制
研究所自主开发了由文档管理CONFIG、零件清单自动生成SPL、产品数据更改管理AMCM等组成的产品数据管理系统。在超7/FC-1型飞机研制中，以PDM系统为基础实现了产品数据的共享、审批发放和技术状态有效控制。
飞机研制的特点是参与的企业众多、分布在不同的地域，产品结构复杂，由几万甚至上百万个零部件组成。主机、辅机、成品附件往往使用不同的计算机系统和应用软件生成，建立和应用基于Web应用的PDM/CPC系统，可提高协同研发和管理水平，减少各种各样的差错，开展并行工程，实现异地异构数据和信息共享，进行有效的管理和控制，降低成本，缩短产品开发周期，创造巨大的经济效益。
成都飞机设计研究所正投入力量进行新一代PDM/CPC管理系统的研究和开发。不远的将来，成都飞机设计研究所新一代飞机设计集成应用系统必将呈现在我们面前和在未来新型号飞机的研制中发挥重要的作用。 </P>
<P>中国航空工业发展研究中心</P><P>市场竞争的加剧，对产品的性能和质量要求越来越高，数字化技术的应用给工程设计领域带来了根本性的变革，成为解决传统飞机研制模式的不足的重要手段之一。成都飞机设计研究所在飞机研制中全面应用数字化技术，取得了巨大效益，并培养和锻炼了一支掌握先进技术的高水平的科技队伍
飞机研制是一项非常复 杂的系统工程。一个新机型的研制需要巨大的人力和物力投入， 需要数年甚至十数年的时间，因此，飞机研制成了一种只能一次成功的工程活动。但是，飞机的产品复杂性又决定了在设计和制造过程中不可避免地会出现错误和不足，这给参与研制的工程技术人员和管理人员造成非常大的压力。而数字化技术的应用提供了在飞机研制的早期发现和解决这些错误和不足的重要手段。
传统飞机研制技术模式及其局限
在传统的飞机研制模式中，设计工程师将头脑里的三维产品构思用二维的线条图形描述出来，以图纸作为载体将产品设计信息发放到工厂，然后由制造工程师依据图纸绘制出理论模线，制出样板、样件，再依据样板、样件制造零件成型模具和装配型架，完成零件的制造和产品装配。
在这种方式中，对于复杂的三维问题，由于用二维的方式无法准确、全面地进行定义和描述，不可避免地会失去很多信息，造成各专业之间对复杂三维产品定义理解上的不一致，因此，产品定义数据信息只能采用模拟量的方式进行传递和协调，即飞机研制中传统的标准样件、样板工作法，这种方法成本高、精度低、周期长。
由于在设计中采用二维设计，难以对复杂的三维产品在设计阶段进行充分的协调和分析，因而在研制过程中往往伴随着大量的设计和加工错误，导致反复的设计更改，直接引起成本的增加和研制周期的延长。
更重要的是由于技术手段的限制，难以在设计阶段实现产品定义信息的多专业共享，传统的研制模式只能采取串行的工作方式，即首先由设计部门完成产品图纸设计，然后交由工艺部门进行工艺方案设计、编写工艺规程、进行NC程编、工装设计等工作，然后再制造成产品。而设计部门内部也是一个专业工作完成后，下一个专业工作才能开始进行。
这种串行工作模式的弊端是：第一，由于研制过程是串行的，即上游的工作完成以后，下游工作才能开始，设计过程中更改迭代困难，完成产品开发所需时间很长；
第二 ，由于单个设计师不可避免的存在相关知识的贫乏和设计阶段各专业缺乏协同，下游专业对上游专业的工作往往采取审查方式，即下游专业成为上游工作的判官，而非设计过程的参与者，使得存在的问题在产品研制早期阶段很难发现、评估和解决，往往在制造 阶段才发现很多设计问题，此时再去修改设计图纸，轻则引起零件及其制造工装的返修或报废，引起产品成本增加，研制周期延长，严重情况下甚至导致整个项目的夭折。
数字化技术发展和应用
基于三维实体的CAD/CAE/CAM技术的应用，给工程设计领域带来了根本性的变革，可以帮助设计师从传统的、枯燥的绘图方式中解脱出来，设计师可以不再去考虑图形线条的粗细均匀和进行枯燥的标注，而更多地关心形状、尺寸、公差等设计特征本身，更好的理解和观察设计对象，优化产品设计。
三维数字模型可以更准确地对产品进行定义，可以直接提供给结构分析人员建立有限元模型，也可以提供相关专业人员对产品设计进行评估，并行地完成相关工作。更重要的是三维数字模型可以实现产品信息的数字量传递，直接作为制造加工依据。
并行工程和基于三维实体造型及预装配的数字化技术应用于飞机研制，飞机设计和制造以产品数据管理（PDM）系统为信息集成核心，以三维数字模型为基础，以数字样机为数据共享环境。设计和制造信息以电子数据的形式进行传递，取代了传统的模拟量传递和协调方式，大大地提高了飞机结构的设计和制造质量、降低研制成本和缩短研制周期。
信息技术的发展，在飞机研制过程中采用100%的三维产品数字化定义、100%的数字化预装配和实施并行工程，推动了世界航空制造业乃至整个制造业技术的变革和发展。
统计研究结果表明，采用先进的数字技术和实施并行工程后，使新机研制期间的工程更改减少了50%以上，周期缩短了近60%，成本降低30%～40%。
并行工程的实施，在工程研制早期，设计、分析、地面设备、制造、工装、工具、供应、销售、使用等诸多部门人员一起参与整个设计过程，共享设计信息，及时对产品进行评价，使得设计者能够及早地发现问题和修改设计，而不是留到生产制造甚至使用中才发现和解决。同时，由于制造、供应、工装设计等专业人员可提前进行工作，因而大大压缩了研制周期。
采用数字化技术的主要效益：显著改善产品质量，提高可靠性、可维护性； 减少设计错误、返工和不协调造成的设计更改; 改善零件间的协调性，减少零件间的干涉; 加快设计迭代速度，优化设计; 提高产品文档质量; 缩短新机研制周期，减少新机的研制成本等。
在飞机研制中采用数字化设计技术，关键在于解决以下四个方面的技术：
1.数字化产品定义（DPD）：三维产品数字化定义是数字化设计技术应用的基础， 三维数字化模型是在研制过程中逐渐建立和完善的，它是用户需求、开发过程、知识和资源的集成化体现形式。
2.数字化产品预装配（DPA）：数字化产品预装配是利用数字样机环境，检查干涉和配合问题，对设计进行评估。通过数字化预装配协调结构设计、系统设计，检查零件安装和拆卸情况，将有效地减少因设计错误引起的更改，从而提高飞机质量，降低成本。
3.产品数据管理（PDM）：PDM是用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术。与产品相关的所有信息，包括零部件信息、产品结构、结构配置、文件、CAD文档、扫描图像、审批信息等；与产品相关的所有过程，包括生命周期、工作流程、审批/发放、工程更改等。
4.并行工程（CE）：集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑从概念设计到产品报废的产品整个生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。PDM 的应用能缩短产品设计周期，减少工程设计修改，加快产品投入市场进度，削减总成本。
数字化技术在成飞研究所飞机研制中的成功应用
成都飞机设计研究所计算机辅助设计/分析/制造一体化（CAD/CAE/CAM）技术的应用经历了两个大的发展阶段。
20世纪80年代中期，建立起以大型主机为核心的集中应用环境，组建了全国第一个比较完整的飞机设计研制软件集成应用系统，使成都飞机设计研 究所飞机设计技术手段和CAD/CAE/CAM技术应用水平上了一个很大的台阶。
20世纪90年代，成都飞机设计研究所完成了基于千兆园区网络的分布式网络应用系统的建立，成功进行了型号工程数据向新系统的转移。与此同时，CAD/CAE/CAM应用技术发展也取得了巨大进步，从原来基于二维技术为主的应用发展到了以三维先进CAD/CAE/CAM技术、PDM技术、数据库技术为基础的数字化技术的全面应用，实现了设计制造信息集成和CAD/CAPP/CAM一体化集成，取得了飞机三维数字化设计制造技术应用的重大进步，达到了九十年代中期国际先进水平，为在我所新机研制中全面应用数字化设计、制造技术奠定了坚实的技术基础。
2002年，成都飞机设计研究所各项科研工作全面进入攻坚阶段，特别是某型飞机和超7/FC-1飞机两个型号的并行发图，都要在二季度全部完成，更是对我所的技术实力和管理水平提出了严峻挑战。传统的设计手段和工作模式难以满足型号研制总进度要求，必须在技术手段、管理方式、工作流程上有所创新突破。
数字化技术所带来的设计流程再造在确保设计发图任务完成中发挥了极其重要的作用。数字化设计技术的应用加上全所职工的奋力拼搏，成都飞机设计研究上半年全所各项科研任务都取得了全面胜利，特别是两型飞机发图工作，更是打了一个漂亮的歼灭战，共计发出图纸近700套约8万余A4，确保了年内重大任务节点的实现。
例如，超7 / FC-1飞机是中外合作的新型外贸机项目，用户对交付进度要求非常急迫，技术难度大，设计和制造周期十分紧张。针对这一局面，成都飞机设计研究所主要采取了以下的技术手段：
1. 进行流程重构，实施并行工程
在超七/FC-1型飞机的研制过程中，建立了由总体、结构、强度、系统、工装、数控、工艺等各专业人员组成的协同工作方式，改变传统的研制模式，以产品协同并行设计模式取代传统的串行模式；在分布式网络应用环境支持下，产品设计数据100%采用计算机 建立，应用产品数据管理（PDM）软件，实现飞机总体设计、结构设计、结构分析、系统设计、工装设计、工艺程序设计、工艺准备过程协同并行，各专业人员在产品设计早期阶段就参与进来，共同讨论，从不同角度提出对产品的设计要求，并同时进行本专业的设计工作。最大限度地缩短了研制周期。
采用以上技术手段和实施并行工作模式，大大缩短了设计周期，使得结构设计、结构分析、系统设计、工艺设计、工装设计、数控编程等多项工作在仅仅半年的时间内基本同步完成，相对于过去新机型号的研制，设计周期缩短了50%以上，创造了新机研制历史上的奇迹。
2. 应用数字化技术，以数字量传递取代模拟量传递。
在超七/FC-1飞机研制中，全面采用了三维数字化设计制造技术，制定了完整的数字化设计规范，实现了全机结构数控零件100%的数字化定义，实现了产品唯一数据源在设计内部各专业间以及设计和制造之间的共享和无缝衔接。
大型数控件制造周期一直是型号研制中影响进度的瓶颈问题，采用数字技术，不但提高了设计质量，同时有效地缩短了研制周期。五六十年代复杂机械加工零件的加工采用标准样件靠模方法，仅工艺准备时间就需要一年以上；80年后期采用线架数据模型编程进行数控加工，也需要3～6个月的编程周期；而现在直接利用三维数字模型，不到两个周就可以完成编程，并且通过虚拟加工仿真，大量减少了试切工作量和提高了加工质量。
数字样机技术在超7/ FC-1飞机研制中也得到了较深入的应用，建立了全机结构数字样机，各相关专业通过数字样机设计环境实现了产品数据共享，在设计图纸正式发放前对关键协调部位进行了结构预装配协调和干涉分析，对全机运动部件进行了机构运动仿真和分析，减少了由于设计干涉和不协调问题，大大减少了由于零件返修、报废等造成对研制周期和成本的影响。
3.应用PDM技术实现产品数据的有效控制
研究所自主开发了由文档管理CONFIG、零件清单自动生成SPL、产品数据更改管理AMCM等组成的产品数据管理系统。在超7/FC-1型飞机研制中，以PDM系统为基础实现了产品数据的共享、审批发放和技术状态有效控制。
飞机研制的特点是参与的企业众多、分布在不同的地域，产品结构复杂，由几万甚至上百万个零部件组成。主机、辅机、成品附件往往使用不同的计算机系统和应用软件生成，建立和应用基于Web应用的PDM/CPC系统，可提高协同研发和管理水平，减少各种各样的差错，开展并行工程，实现异地异构数据和信息共享，进行有效的管理和控制，降低成本，缩短产品开发周期，创造巨大的经济效益。
成都飞机设计研究所正投入力量进行新一代PDM/CPC管理系统的研究和开发。不远的将来，成都飞机设计研究所新一代飞机设计集成应用系统必将呈现在我们面前和在未来新型号飞机的研制中发挥重要的作用。 </P>
<P>中国航空工业发展研究中心</P>
二维向三维发展是必然的。但取代不了二维；就象PROE虽然更形象适与设计，可加工发图还是CAD好。