PLM解决方案帮助研发革命性的喷气式飞机

——下一代的数字化建模与验证功能缩短开发周期，并达到空前的设计优化水平

问题：

改进办法：

• 利用一套单一的知识库管理所有的飞机信息。
• 在虚拟空间中优化飞机与工厂，缩短设计周期。
• 采 用 数 字 模 型 供 内 部 和FAA 设计评审，并与供应商交流
• 利用样机的数字模型，验证真实的产品特征

结果：

• 可以访问产品信息，并且达到 FAA 要求
• 在虚拟飞机模型基础上，采用快速导航，尽早发现问题
• 喷气式飞机的装配时间由数月减少到几天
• 预售飞机超过 2400 架

Eclipse 航空公司推出的全新喷气式飞机将打开小型飞机市场，售价大约为130万美元，运营成本比当今最小型的喷气式飞机低了一半。公司计划每年生产超过1,000架飞机。

成本低于涡轮螺旋桨飞机的喷气式飞机Eclipse 航空公司正在开展一项与众不同的项目，公司计划制造一架六座双涡轮喷气式飞机，它的成本将比通常使用的涡轮螺旋桨飞机的造价还低。计划2006 年 初 投 入 使 用 的Eclipse 500具有革命性意义 ，它的售价为130万美元，大约是类似小型喷气式飞机造价的三分之一。在设计上， 与当今使用的大多数大型单发动机飞机和几乎所有活塞和涡轮螺旋 桨 的 多发 动 机 飞 机 相比，它更为经济，操作更方便。Eclipse 500使那些想拥有一架喷气式飞机的人们梦想成真。对于那些不想自己开飞机的人而言，Eclipse相信这款飞机能够打开包机和飞机出租服务市场，与专业领航相结合，同航空公司展开竞争。

Eclipse 不仅从零开始设计飞机，而且它的工厂也是全新的。公司计划年产量要超过1000架飞机。这要比大多数小航空公司的生产量高出一个数量级。“在这个行业里，如果每年产量达到100架飞机即视为成功，”Eclipse 航空公司工程部高级副总裁Oliver Masefield博士对此进行了解释：“要达到年产1000架以上的目标，我们必须开发新技术，它可以让我们低成本大批量地制造产品。”

与此相关的挑战十分巨大。其中最大的挑战当然就是成本。Eclipse的目标是以显著降低的成本交付第一架飞机，实际上，应该是改变行业面貌的价格模式。委外生产一些飞机元件可以帮助控制成本。但是全球供应网络有自己的问题，如交流和信息控制等。时间也很关键，尤其是在飞机开发的某些阶段，例如设计环节。

构建IT基础设施

为了达到这些目标，Eclipse 航空公司管理层意识到需要产品生命周期管理（PLM）技术的良好支持。公司与SIEMENS PLM SOFTWARE 密切合作，确保它使用最先进的PLM技术。举例来说，Eclipse设计人员在NX™ 软件中建立整个飞机的模型，细小至最后一颗铆钉。从数字化模型到大量的纸质文档，所有产品信息都由Teamcenter® 软件来管理，它具有可视化、数字化建模和验证功能。工厂在Tecnomatix中进行设计和优化，导入飞机的数字化模型，同时针对不同的工厂布局进行仿真。

“我们能达到目标主要依赖于数字化建模与验证。”Masefield 博士说：“我们可以实现最大程度的优化，而之前必须采用硬件原型才能实现。我们没有足够的时间从原型中学习。能够建立数字化模型并在软件中验证表明我们的原型可以有效地表征飞机。”

开创新的 FAA 关系

紧张的设计时间表使得Eclipse必须尽可能采用数字方法进行大量的设计工作。“优化飞机的重量、成本和维护性需要许多设计反复，”Masefield说。“通常通过构建与测试金属模型并根据结果修改设计，从而实现优化。而通过数字化工作，我们可以缩减大量的设计时间。”

Eclipse是第一批使用数字化模型配合美国联邦航空管理局（FAA）工作的公司之一。在大多数情况下，FAA在开展认证流程中，要求飞机制造商提供纸质图纸。但是，在这个项目上，该机构采用公司的数字化模型审查Eclipse的设计。它还允许Eclipse维护自己的文档记录，而没有要求公司提供一套完整的记录保存在FAA。正是因为Eclipse能够展示它可以快速而且准确地访问产品信息时，才有可能实现这一点。

快速导航和验证

使用Teamcenter，Eclipse可以通过数字化模型频繁地进行设计审查（在集中设计阶段每周3次）。在这些阶段，每个人都各自关注着飞机的不同部位，然后集中讨论最近做了哪些更新。有时也和供应商一起进行这类可视化设计审查。因为某些系统在飞机上的作用很重要，因此必须能够查看大的组件甚至是整个数字化飞机，这些组件代表着数万个部件。

通常，一架完整的飞机模型对设计审查而言太过庞大。仅显示模型可能就要求强大的计算能力。对某一个感兴趣的区域进行零点校正可能会浪费每个人的时间，而这时计算机已经耗费了大量的计算。此时便体现出了 Teamcenter 的价值，它的可重复数字化验证（RDV）功能对 Eclipse非常重要。该方案允许审查人员对模型进行详细搜索，如“显示与制冷系统相关的所有东西”，从而迅速得到他们想要的信息。

“RDV 让我们在整个飞机中实现快速导航，”Masefield 解释说。“我们可以在任何时间建立精确的数字化模型。设计人员可以根据需要进行多次反复，优化设计，随更新当前的产品配置，从而转换了设计流程。RDV 实现了公司范围内各部门间的真正协作。”这也帮助 Eclipse 及早发现设计错误，特别是跨领域间的错误，这类错误通常在制造出金属的原型后才能显现出来。

产品信息的广泛使用

工程以外的人员通过Teamcenter的可视化技术也可以查看产品信息，包括非常大型的数字化模型， 从而帮助Eclipse充分利用其产品信息。通过使用轻量级的.jt图像文件，Teamcenter能够建立完整的飞机模型，可以在一台普通PC上运行。质量控制、营销、销售和技术出版物编写人员将这些非常详细的产品信息输入到自己的应用软件里，节省了时间，确保对飞机进行正确的描述。

对于Eclipse而言，数字化产品信息特别有用的一个领域是车间设计。因为公司正在建立一个新工厂，因此它有机会针对自己的独特需求定制车间。这就需要具备数字化布局各项操作并验证不同车间配置的能力。“对于一个新设施而言，仿真是关键，”Eclipse电子数据管理主管CharlesKraft说。“我们将飞机模型导入到Tecnomatix 中去 ，来设计工厂布局，例如工作单元以及周围的机械中心等。 然后我们仿真不同的布 局，以确定最佳的布局。”

在软件中验证工作单元非常关键，因为 Eclipse 想在自己工作基础上推广这些产品中心。要达到每天生产 6 架的目标，需要最终进行验证。正如 Masefield 所解释的，“仿真给我们带来的最大好处是我们可以详细验证虚拟工厂，即使是将工作单元搬到别的地方去，我们也完全相信我们的设计可以正常工作。”

Tecnomatix 中的Factory CAD 方案帮助 Eclipse 工业工程师（IE）投入到工厂布局的细节设计中，例如楼梯等车间的零部件构成真实的工厂。正如 Kraft 所解释的，“因为 Factory CAD 完全集成在 AutoCAD Architectural Desktop 中，工业工程师可以把自己车间布局模型的想法落实到绘图中。通过将 NX 中设计飞机的工具融入到每一个建筑师和安装承包商都能够使用的 AutoCAD 环境中，帮助我们的飞机设计与生产设施建筑结合起来。”

Factory CAD 中的SmartObject工具将创建典型工厂设备变为基于规则而设计的简单流程。“我们的工业工程师预计，SmartObjects 将简化例如带扶手夹层楼梯的设计，”Kraft补充说。“Factory CAD 中嵌入的规则知道，根据法定要求，需要多少级台阶，以及围栏的高度是多少。因此在Eclipse 工作的每一个人都会快速构建出一个安全的工厂。”

通过将Factory CAD和AutoCAD ADT 与数据库相连，Eclipse能够在IE的CAD工作空间中具体实施设施管理。在建立工厂前，资产安置、成本、甚至座位图表等都已经在Factory CAD中映射好了。Kraft获得了真正的生命周期设施管理目标。“我们部署的Factory CAD允许我们的IE以可以访问的可视化设计 、 仿真并表现我们的设施，同时在COTS 数据库中处理所有细节，”Kraft说。

NX、Teamcenter和Tecnomatix等PLM软件的使用，帮助Eclipse 航空公司坚持不懈地达到其成本目标。正如Masefield所说，这些解决方案允许飞机设计和工厂制造优化方案在短期内达到前所未有的水平。原型设计实现非常快，公司很满意。“左机翼的原型在几天内即组装完毕，”Masefield说。“在正常情况下，这项工作需要几个月的时间。”公司的远景，即一架买得起的飞机将被广泛接受，并得到很好验证，因为已经预售了2400多架飞机。

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