基于MBD 的飞机数字化制造技术

殷 飞

（陕西飞机工业（集团）有限公司，汉中 723000）

在我国社会经济水平持续发展的时代背景下，航空航天领域必须加强信息化数字体系的研究，使飞机制造行业的发展符合当前发展趋势，显著提升整体制造流程的技术性与实效性，从而推动整个领域的发展与优化。当前，飞机制造行业中最常见的MBD 技术，经过长时间的实践已经取得了良好的技术成果，有效满足了航空航天领域的整体发展需求。

1 MBD 的技术内涵与发展现状

1.1 技术内涵

MBD 技术是在三维模型基础上开展数字化定义过程常见的方法之一，能有效完成功能定义、工艺分析以及属性管理等多个方面的工作。MBD 技术通过将产品的关系信息和制造信息与三维数字化模型相结合，有效解决了以往三维模型和二维工程图共同的问题，为保证数据的一元性打下了基础[1]。借助MBD 技术完成三维模型构建后，相关部门与人员将以三维模型作为传递信息的直接方法，在企业内部营造一个协同的供应链发展环境，最大限度地提升MBD 单一数据源的利用效率。在这样的情况下，各个环节的投入时间将明显减少，不仅可以优化工作环境，还可以为提升产品质量与效率提供有利条件。

MBD 技术分为3 个层次。首先，对MBD 技术的规范，主要包括对数字化协调的规范、数据组织的规范以及工艺设计的规范；其次，对MBD 技术规范的延伸，主要包括数字化协调规范和三维建模系统，与零部件主定位（Main Locate Position，MLP）系统共同发挥重要作用；最后，对MBD 技术的应用，是整个系统流程中最关键的部分，主要由PLM 系统加以演化形成三维数据可视化应用系统。它主要包括工艺的查询与浏览、工艺参数下载以及产品数据连接等功能。

1.2 发展现状

就当前的发展形势来看，我国航空领域对MBD 技术的应用更多体现在CAPP 系统、PDM 系统等方面。这些应用停留在较为基础的层面，与MBD 飞机数字化装配技术体系存在很大差距，在动态性、协调性以及技术流畅性方面具有较大的进步空间。

2 在飞机制造过程中应用MBD 的技术优势

2.1 有效提取产品特性

在飞机制造过程中使用MBD 技术可以更好地帮助用户结合自身实际需求完成对相关数据的提取，并在此基础上展开后续数模测量和标注等活动，同时可以借助系统中的自定义功能完成对飞机制造信息的分类与提取。飞机制造信息主要包括系统组成部件和机体结构配置。装配件由多个零件与连接件组成。装配件的构成比较复杂时，需要根据不同区域加以划分。考虑到飞机制造的复杂性，在实际开展工作的过程中往往会涉及到大量的零件和繁杂的空间结构，会在一定程度上影响MBD 数模内部一系列数据的准确度，导致不能完全按照客户的实际需要提供数据，因此需要结合客户的实际需求来提取数模，进而得到需要的信息。

2.2 减少装配误差

实施基于MBD 的装配技术的主要目的是将相关零部件在预先设计好的界面上完成装配，显著提升装配的精准程度。同时，整个流程充分发挥了数字化定位系统与检验测量系统在飞机制造过程中的重要作用，可以更好地完成在装配过程中对飞机状态的实时调整。为了最大限度地保证飞机装配时其大部件可以有效满足设计需求，可以在装配时引入数字化装配定位工装，通过工装自带的机器人操作系统优化飞机的装配操作，同时通过激光跟踪系统完成飞机的数字化定位，尽可能满足机身波纹度的设计需求。值得注意的是，在飞机的制造过程中，采用阵列式数字化装配定位技术可以在有效降低检验难度的基础上实现飞机部件装配误差的最小化，从而进一步提升飞机制造检验工作效率[2]。

2.3 优化检验点设置

飞机制造过程中存在多个装配重点流程，需要相关技术人员加强管理。其中，对检验点的具体设置是整个流程的重中之重。飞机开展装配检验与检查工作可将流程分成多个步骤，通过加强对各个环节的检验，可有效实现对整体检验流程的驱动，提升飞机装配质量。在此过程中，技术单位应最大限度地保证各个检验点设置的科学性与合理性，同时严格遵循设计要求和产品验收技术要求，及时对检验点进行优化调整，并结合实际情况提出相应的调整方案，为提升飞机整体装配质量奠定基础。

2.4 加速飞机制造模式的创新

社会经济的发展和技术水平的提升，很大程度上推动了飞机制造模式的创新与完善。当前飞机制造是多元化的发展模式，即多个生产厂家联合生产，通过组织协作完成相应的生产工作。在MBD 技术的影响下，传统的飞机生产模式开始向全新的模式转变，借助跨组织研发和多专业协同展开飞机研发，充分推动了整体工作过程的多样化发展。尤其是在飞机研制阶段，前期准备工作、统一化管理工作以及数字化建设工作等各个环节都需要进一步优化与完善，从而进一步发挥飞机设计单位与研制单位在飞机制造过程中的优势作用，为提升工程数据管理的技术水平打下基础。

3 MBD 技术在飞机制造过程中的实际应用

3.1 数字化定义技术

在产品生产过程中实施数字化处理，目的是在实现数字化制造的基础上借助数字化形式完成对产品的描述。在MBD 技术的影响下，数据化产品的管理必须严格按照技术要求执行，同时考虑到飞机零部件设备量多、繁杂等特征，进一步加强各个环节数据的管理，进而有效提升信息管理的合理性与时效性。

3.2 工艺装备设计制造集成技术

工艺装备设计技术实施是在三维数据化的基础上，结合数字和工艺样机，有效开展相关设计仿真环节的管理与研究，进而实现工程系统技术设备的创新与完善。在进行飞机产品与相关工艺产品研发过程中，还可以充分发挥三维关联与在线技术的重要作用，使数字化工艺技术可以更好地落实于数字化研发工作中。这样的有机融合不仅可以很大程度地推动制造数字化的发展，还可以进一步提升飞机制造流程的科学性与精准性。

3.3 检测与质量控制技术

借助MBD 技术开展多种样机种类制造的过程中，三维工艺技术研发工作是重点环节。实现对三维数字图形转化的有效辨别，需要加强对技术手段、数据模型以及检验计划等诸多环节的掌握。只有充分保证PDM 数据模型与数字样机、工艺数字样机有机结合，才能够进一步提升相关制造检验数据的科学性与合理性，增强各产品之间的架构联系，将其充分落实于质量控制管理体系，将相关的质量检测数据纳入档案，为后续的制造过程提供数据支持。

4 MBD 技术在飞机制造中的发展前景

MBD 技术在使用过程中使飞机制造形成了以外形为基准的三维数字样机，进一步丰富了设计制造体系的功能运行，更好地为飞机全生命周期试验、飞机试飞以及后续维护等多方面工作的顺利开展提供了技术支持。就当前的发展形势来看，MBD 技术在产品全生命周期研究环节，通过全三维数字化制造体系的构建，只能完成对以数据模型为基础的产品设计与制造能力的初步提升，而在针对用户需求以及服务等方面的研究体系仍需进一步优化与提升[3]。因此，在未来发展过程中应进一步加强对场景模型、功能模型以及性能模型等方面的重点突破，同时完善用户与供应商之间的服务保障，更彻底地落实MBD 技术。同时，需要进一步加强虚拟现实技术和人工智能技术在飞机制造过程中的应用，使得MBD 技术分析可以真正应用于产品设计、试验以及制造等多个环节，有效推动飞机制造水平的不断提升，为航空航天领域的创新与转型奠定坚实的基础。

5 结语

MBD 技术的应用对优化飞机制造流程起到了至关重要的作用，不仅可以显著提升时效性，还可以在很大程度上优化飞机制造环境，提升飞机制造的效率与质量。因此，在飞机制造过程中，相关技术人员应不断加强对相关技术的掌握，充分发挥数字化定义技术、工艺装备设计制造集成技术以及检测与质量控制等技术的重要作用，更好地促进航空航天产业的稳定发展。