在航天科技领域

在航天科技领域，“天”是指地球大气层以外的广大宇宙空间，大致与通常 所说的“太空”概念相当。“空”则指地球表面以上的大气层空间。 从“天”和“空”的现代科学含义来看，“航空”就是人类在地球大气层 中飞行，所使用的飞行器就叫“航空器”，如飞机、直升机、飞艇和热气球等。 航空器在大气层中飞行，由于空气阻力的作用，需要有持续不断的推力维持其 飞行速度，所以飞机要携带燃料。由于大气层中有充足的氧气，航空器不需要 携带氧化剂。 所谓“航天”，就是人类冲出地球大气层，到太空中去活动，即宇宙航行。 它使用的飞行器叫“航天器”，如人造地球卫星、深空探测器、宇宙飞船、空 间站和航天飞机。送航天器进入太空的运载火箭只是一种运载工具，将航天器 送入太空后，它的使命就完成了，航天器在真空或近似真空的状态下，可以依 靠惯性来飞行。 如果人类冲出太阳系、银河系乃至河外星系，一般认为就进入了外太空， 其航行活动就称之为“航宇”。“航天”和“航宇”统称为“宇宙航行”，简 称“宇航”。目前，人类的能力和科技水平还无法达到宇航的要求。 11 月 25 日，中国航天科技集团公司副总经理袁洁在做客“中经在线访谈之企业质 量品牌 责任系列访谈”时表示，中国航天科技集团公司一直以来都不断深化产品保证能力 建设，注重质量体系运行实效、完善质量标准规范体系、强化技术支撑机构建设，从而夯 实质量基础，提升航天持续发展的保障能力。这是保证航天工程研制质量的重要成功经验。 在具体措施方面，袁洁介绍说，第一，建立健全质量管理体系。中航科技集团在质量 管理体系国际标准（ISO9000 ）的基础上，结合航天工程研制生产的特点，制定并实施了 更高要求的航天质量管理体系标准（QJ9000） 。各承制单位按照 QJ9000 建立质量管理体系。 质量管理体系建设的关键是保证体系在产品实现的全过程中有效运行，集团把质量管理体 系建设与型号研制生产紧密结合起来，把型号质量问题的检查和分析与质量管理体系专项 审核结合起来，把针对型号质量问题的纠正和预防措施纳入体系文件，不断完善程序文件 和岗位规范，注重持续改进，不断完善质量管理的长效机制。 第二，深化面向产品质量分析。建立质量分析例会制度是开展面向产品质量分析的重 要前提。按照工厂（研究所） 、研究院和集团公司的三级建制，集团公司已经自下而上逐级 建立了质量分析例会制度，并纳入到各级质量体系文件中，实现了质量分析工作的精细化、 制度化和规范化。基层班组是开展面向产品质量分析的重要依托。 第三，完善质量标准规范体系。建立健全由航天领域的国家标准、国家军用标准、行 业标准、企业标准等构成的，具有自主知识产权的标准规范体系及其相应的管理与创新体 系，始终是航天工程研制中的一项战略任务。中航科技集团长期有计划地研究、转化国际 标准和国外先进标准，形成覆盖型号研制生产全过程的标准规范体系，加大设计、试验和 工艺规范的制定和实施力度，深化航天产品通用化、系列化和组合化工作，完善标准制修 订、宣贯和实施的闭环管理。集团注重把航天工程研制的成功经验及时总结提炼，现已编 制航天领域国家军用标准 600 多项，航天行业标准 3500 多项，发布航天科技集团公司及所 属单位标准 20000 多项，基本形成了满足技术与管理需要的标准规范体系。 第四，加强质量专业技术支撑。航天质量专业技术支撑包括两大部分：一是产品保证 专业机构，二是专家组。按照统筹规划、授权认可、加大投入、有效监督的原则，中航科 技集团逐步建立了可靠性、元器件和软件检测、工艺保证、环境试验和失效分析等不同层 次的 38 个专业机构，这些机构为航天工程研制提供了有力的技术支撑。集团同时还注重加 强质量信息网络平台建设，形成了质量信息与分析成果互联、共享的长效机制。航天质量 管理充分发挥了专家群体的作用，组织同行专家分专业成立了一系列专家组织，对型号技 术性能、可靠性、安全性以及元器件、软件、工艺等进行技术评审，对产品技术状态、设 计复核复算、质量问题归零等进行审查，与型号技术系统一起分析质量问题，起到了决策 支持和集智攻关的作用。 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 COT