中国商用大客机C919研发平台探秘

ZDNet软件频道（文/蒋湘辉） 在上海艾美酒店的会议大厅，一场临时变更的演讲让1000多位来自各行业的PTC用户感到惊喜，因为他们可以了解到代表我国客机研发最高水平的PLM（产品生命周期管理）应用。

“C919国产大客机的四大设计原则是安全、经济、绿色、舒适。C919会比同样大小的波音和空中客车机款便宜，同时也比目前波音737和空中客车A320节省15%的燃料使用，减碳排放量更达50%，且座位会更宽阔。”

中国商飞有限公司上海飞机设计研究院副院长叶伟在介绍国产大飞机性能特点时，在座的各行业研发主管们在对C919感到欣喜地同时，对它的研发过程及IT平台更加关注。

“研制和发展大型客机,寄托着几代中国人的夙愿。上海飞机设计研究院是中国商飞公司的设计研发中心，承担着我国新支线（ARJ21）飞机和大型客机的设计、试验、预研及关键技术攻关等任务。PLM系统在保障C919预发展阶段工作的顺利进行发挥了不可替代的作用。”叶伟多次强调了PLM系统对于研发的重要性。

            上海飞机设计研究院副院长叶伟介绍C919客机的IT研发平台。（蒋湘辉 摄）

75家供应商共用C919协同开发平台

“中国商飞的PLM系统在上海飞机设计研究院内部称作IDEAL（IntegratedDigital Environment for Aircraft Lifecycle）平台，IDEAL平台全面支撑了2009年的大客机头工程样机、2010年的七大样段研制工作，其应用的功能包括机头工程样机和七大样段研制中产生的MBD（基于模型的定义）数据管理、机体供应商的异地工艺会签、设计数据向机体供应商的异地发布、设计更改控制、超差/偏离提交和处理等方面。目前每天访问IDEAL平台的用户数以千计，进入2010年11月以来，每天用户登录至IDEAL平台的次数维持在2500次以上。除了来自于中国上飞的人员以外，这些用户中还包括了接入到IDEAL平台的75家机体和系统供应商等人员。”

图注：C919客机的系统供应商和潜在供应商涉及了国内外的数十家企业。

叶伟介绍，到2010年12月,已经有4400份C919技术文件已在PLM平台中进行管理，包括审签/发布及更改控制等工作。上飞院各类型的科研计划（包括新支线ARJ21客机）已在PLM平台中进行下达、分解、执行和状态反馈。目前在PLM平台中管理的零件三维MBD模型已经超过3万个，管理的装配三维模型已经超过2万个。大客机的近1800个涉及模块在PLM平台中进行设计和协调，已基于该平台进行了大客数字样机的多个轮次协调工作。通过产品结定义视图管理和数字样机管理的无缝接合，已经实现了大客初步设计阶段基于配置的数字样机管理。

中国目前正在研制的大型客机代号为C919：C是China的首字母，也是商飞公司英文（COMAC）的首字母，同时还寓意中国立志要跻身国际大型客机市场，要与欧洲的空中客户（Airbus）和波音（Boeing）一道在国际大型客机制造业中形成ABC并立的格局。第一个“9”的寓意是天长地久，“19”代表的是中国首型大型客机的最大载客量为190座。2010年11月16日，中国商飞公司与国航、东航、南航、海航、国银金融租赁有限公司、美国GECAS公司在珠海签署了C919大型客机启动用户协议，中国商飞公司获得了100架C919客机的启动订单，这标志着国产C919大型客机已经确认了首批客户和订单。

PLM已成飞机研发的常规平台

事实上，PLM系统从上世纪90年代开始就被波音和空中客车等飞机制造商成熟应用。PLM改变了传统的设计制造管理的方式、方法和手段。从波音777到空中客车的A380，再到波音的787的研发，都已经成为PLM应用的舞台。

1994年首次试飞的波音777是世界第一款完全采用CAD和PDM（产品数据管理）等PLM系统设计的民用飞机，整个设计工序中都没有采用传统的手工绘图方式。波音777的零件总数达300万件以上，其中132500个专用零件是由分布在美洲、欧洲、亚洲和大洋洲的13个国家的545个工厂生产的。设计高峰期，曾有7000余名各类专业人员组成的238个产品综合研制小组同时工作。通过采用PLM系统，波音777的设计错误修改量较过去同类机型减少了90％，设计更改和返工率减少50％以上；不合格品减少50％～80％。

PLM系统的应用也确保了空中客车A380的研制成功，2005年首次试飞的A380通过协同研制平台，实现了4个国家4种不同语言的异地、异构信息集成和并行协同工作，研制周期比A340缩短 25％（从开始研制到首飞的时间），成本减少50％，利润增加10％。

而2009年12月首次试飞的波音787飞机可谓21世纪前10年大型客机数字化技术应用的最经典项目。它实现了135个地点、180个供应商的协同工作。PLM作为波音787飞机项目中全球数字化设计、制造、测试、销售、市场，以及交付的协作平台。对波音787飞机实现全球化虚拟生产起到了关键性作用。波音787飞机是波音公司在全世界外包生产程度最高的机型。从其研制、定型、转化到融资几乎都通过全球网络实现。在787飞机设计和制造上，波音与其全球伙伴达成了史无前例的协同，是波音史上完工最快、造价最低的一次。据统计，在波音787飞棚的400多万个零部件中，波音公司本身只负责生产大约10% ——尾翼和最后组装，其余的生产是由全球40多家合作伙伴完成的。波音787飞机的设计由美国、日本、俄罗斯和意大利共同完成，研发和制造涉及到美国、日本、法国、英国、意大利、瑞典、加拿大、韩国、澳大利亚、中国等多个国家和地区的顶级供应商。波音787是第一架从产品概念设计到生产全过程使用PLM解决方案的飞机，也是第一架虚拟推出的飞机。凭借PLM解决方案，787飞机所需的开发时间从上一代777飞机所需的5年减少到4年。

叶伟表示，“在上一代客机——新支线客机ARJ21的研发中，PLM系统也是我们的必备平台。我们采用了PTC公司的Windchill协同设计平台——包括Windchill 6.26、ProjectLink 、PDMLink 8.0等不同产品分别应用在ARJ21
开发项目的不同阶段。”

C919研发要实现无缝、全面、安全和全生命周期

上飞院在C919客机的研发中，明确了PLM系统的总体目标：“建立一个无缝、全面并且安全的环境使得C919供应链中的所有人员都能在飞机全生命周期的各个方面并行开展工作，而不管其所处的位置如何。”叶伟表示，“无缝”是指为跨供应链的端对端业务流程建立集成化的环境；“全面”是指涉及范围包括业务流程、工作程序、工具、方法、培训、应用系统、IT基础架构；“安全”是指供应商/外部单位只能访问到所需要的信息；而“全生命周期”是指PLM范围覆盖从概念设计到客户服务/产品支援各个阶段。

图注：C919的机体结构供应商包括上飞、哈飞、西飞、成飞、沈飞等国内各大飞机制造企业。

此外，叶伟表示，上飞院明确了在数据管理、流程控制和协同研制等方面的三大实施目标：

在面向飞机全生命周期构型的有效管理方面，要建立以BOM（物料清单）为核心的构型管理方式，面向飞机全生命周期构建不同视图BOM，通过对不同视图演变过程管理实现对构型的严格控制。

在实现基于配置的数字样机管理方面，要将构型管理和数字样机（DMU）管理合二为一，实现两者无缝融合，进而实现可配置的数字样机管理，全面支撑MBD技术的应用需要。“用户可基于各种设置条件（例如不同设计方案/不同研制里程碑/不同区域/不同架次等），在IDEAL平台中过滤出所需要的C919数字样机，并基于该数字样机状态开展各种工作，例如进行总体协调，重量平衡管理，从而使得不同角色人员在一种逼真的，可配置的三维可视化环境中实现异地的设计评审，仿真和共享。利用这样的管理机制，改变了过去构型管理和数字样机管理两层皮，只管理单一状态数字样机、数字样机数据准确性和有效性难以保证、大量数字样机相关信息（例如飞机重量平衡信息）难以管控等局面，并促进了MBD技术的顺利应用。”

在构建全球协同研制环境方面，要构建跨越全球的协同研制环境，连接参与C919研制的不同角色人员，满足设计-设计，设计-制造，设计-客服等的异地协同工作需要。“C919的飞机系统、部分机体结构研发将由分布在全世界的供应商共同完成。如此生命攸关的产品，对可靠性要求相当高，必须确保研制过程中各方的流程受控和数据的准确有效。”

2011年C919研发已进入三期实施阶段

叶伟透露，进入2011年，中国商飞的研发按照规划已经进入到三期实施阶段，主要实施内容包括满足工程发展阶段的构型管理以及满足C919进入到详细设计阶段的跨企业协同研制。

而在前两期的实施中，上研院已经完成了十几项研发管理目标，其中在截至2009年底的一期目标中，实现了C919可行性和预发展阶段上飞院内部的数据管理，其中实施了科研计划管理、DMU协调管理、技术文件管理、内部多专业协作、与档案系统集成、JCDP阶段供应商协同管理 和机头工程样机数据管理等多个模块。

在截至到2010年底的二期研发目标中，C919的PLM协同平台已已经基本满足了完成了预发展阶段的构型管理以及跨企业协同研制需求。实施了预发展阶段的构型管理、基于配置的数字样计管理应用、ECM管理、七大样段数据管理、基于单一DMU设计协同管理和现场试制协同等不同模块。

“按计划，C919将于2014年首航，2016年交付航线起用。”叶伟表示，“从目前看，时间还是比较紧的，但我相信PLM平台的成功应用对C919的按时交付将起到非常关键的保障作用。”