航空制造业巨头们如何管理他们的三维零部件数据资源

航空制造业无疑被公认为工业领域一颗璀璨明珠，是一个国家工业现代化水平重要标杆。目前，人所共知的很多新技术、新方法都发端或兴起于这一领域，各国一直不遗余力的将新技术率先应用于航空制造业。以制造业信息化目前的很多热词为例，比如全三维设计，数字样机，数字孪生，产品生命周期管理等，无不率先在航空制造业提出或广泛应用和发展。

“广义的三维零部件数据资源管理”，在2006年前后被全球主要航空制造业所认知，这是一个在产品三维设计背景下衍生出的产品生命周期管理过程中的又一细分领域。时至今日，国内外很多航空制造业企业将目光转向这一跨专业、跨学科、跨部门的应用平台，其中不乏耳熟能详的航空制造业巨头，空中客车，欧洲直升机，波音，MTU，THALES泰雷兹，SELL以及AVIC中航旗下若干企业。

“零部件数据资源”的管理与集成产品开发（Integrated Product Development, IPD）中的CBB公用基础模块有着密不可分的关系，其基本目的之一就是对企业内外部的，以三维CAD模型为核心依托PLM/PDM产品研发平台，面向整个产品生命周期管理中具有重复利用价值的零部件数据进行整合与管理，以期达成支撑产品研发及其后续及相关各环节高效运用。

通过对国内外一些航空制造业企业在零部件数据资源管理项目的梳理，其基本技术需求可以被总结为：

整合（企业/集团/行业）内外部可称其为“资源”的零部件三维数据，并形成在研发环节进行应用的软件平台

实现与CAD/PDM和ERP系统的数据交互，完成数据流转与属性信息对应和使用功能

通过高效的数据检索方式，为使用者，主要是产品研发部门提供零部件数据检索与调用的方法这一跨专业、跨学科、跨部门的应用技术平台，涉及信息化、标准化、设计研发、采购物流等，可被视为面向企业集团级的，以三维零部件数据资源为核心的“知识库”或“图书馆”的建设与管理。

在这一知识库范围内，产品的研发部门及其人员是服务的核心，所达成的应用目的很“单纯”，就是在产品设计过程中，能够准确快捷的查询和使用到所需要的，来自企业内外部的，优选的零部件三维模型。信息化部门需要这些数据是符合数据格式、配置和属性等质量要求的模型数据，并能够在系统间顺利的流转，保障功能性的实现。标准化部门或具备类似职能的数据管理部门是零部件数据资源的技术管理者。如果我们把企业的零部件数据资源管理比喻为高校的图书馆，那么研发人员就是师生和读者，而标准化部门就是图书馆管理员，负有为读者“选好书”和“好选书”的维护职能，而信息化部门责无旁贷的为落实上述应用模式提供必要的电脑、网络和软件支持。

2008：EUROCOPTER欧洲直升机：

EC175项目

*. 欧直已整合为空客直升机

产品研发部门在EC175项目中希望能够更高效用到更高质量的标准件数据，CATIA V5格式的标准件模型需要能够包括公共标准件以及航空行业标准件，以及欧直内部的通用件和企业标准件数据。

标准化部门希望促进能够促进欧直现有研发平台中历史数据的引用比例，换言之，是在新的EC175项目中能够尽量引用历史零部件，并尽量少设计和创建新的零部件。

对于信息化部门而言，要求数据资源平台能够与现有的PDM（VPM）系统进行自动的数据交互，并将保存于SAP的物料信息显示和应用于研发等工作流程，并在此过程中进一步减少同一零部件的多副本情况。

在全局层面，欧直希望借助数据资源管理平台，改善企业内部流程，从而达成减少产品的研发周期和成本的目的。

平台技术关键要素

研发流程得以优化

有效且持续降低研发成本（和周期）

建立平台与现有CAD/PDM/ERP的数据集成与交互

对现有历史模型数据的借用与重用

在欧洲直升机公司由单一的中心技术部门，即标准化部门负责零部件数据资源的管理

优化了研发部门对企业标准件的数据易用性，在一个完整的平台界面中管理所有的标准件和供应商产品数据

所有模型的属性信息在同一界面下得以展现、使用和索引，因此数据和流程满意度提高

在上图的的应用界面示例中，某一模型数据处于打开状态。界面中可见参数族表、三维模型、尺寸注释和相关模型链接等信息。

需要说明的是，数据族表中，从左至右包含了：

采用颜色标识灯具表达的模型许用与优选状态

规格，即标记示例

每一数据行对应一个数据规格，每一列对应的是来自CAD/PDM/ERP对该模型的属性信息

服务于AIRBUS空中客车工装设计部门的零部件数据资源平台

空客本世纪初即搭建了面向飞行器工艺装备三维设计与研发的零部件数据资源平台，用以支持工装部门的设计环节，在该平台中除囊括公共标准件数据外，提供了空客工装供应商产品数据，并依托该平台建立与供应商间的三维数据交互。

该软件平台支持以CATIAV5原始格式为工装研发提供数据支持，于此同时，平台写入了包括AIRBUS编码在内的物料和技术属性，整个数据查询与调用阶段无需手工录入任何信息，从而避免了人为错误，此外前置化的审批流程和数据的集中更新也避免在设计环节中调用错误与过期失效数据造成的设计变更与工程更改。

空客应用价值

工装设计过程中用于数据检索的时间消耗显著减少

-   友好的人机应用界面
-   直接获取数据最新技术与物料状态
-   信息交互与生成流程化

放置由于CATIA模板和数据质量要求导致的与零部件数据制造商交互问题

中心数据库统一维护和管理

-   避免数据多副本存储，保障唯一数据源
-   模型数据即时更新，避免使用过期、失效模型导致的工程更改和设变
-   统一的便捷的用户与许可管理

合并近似与同类零部件，减少小散供应商，节约标准件和外购件采购总成本

2012：BOEING波音：

广义标准件数据的交互应用性

波音数据平台涉及的广义标准件模型数据涉及公共标准件（如ISO, DIN, ANSI等），行业标准件（如SAE, ACME等），供应商产品数据（如ABB, CAMOZZI等），波音自有企业标准件数据，以及当前以各类三维CAD格式创建的通用件/借用件三维模型，共同构成了涵盖企业、行业内外的，不同数据层次、级别的，可称其为“资源”的三维零部件模型数据，通过在软件平台中添加诸如物料属性信息如编码等，许用/优选条件，多维度分类，智能搜索索引等构成了交互式软件应用平台。

在这座庞大丰富的，即时更新和中心管理的，涵盖内外数据资源的三维模型平台，为波音的产品研发等流程提供了强有力的技术支撑，同时也视为管理部门协同其他职能部门对产品研发及工艺工装部门的设计过程提供“在线”管理的重要抓手和途径。

在此基础上，波音公司针对其技术协作商，如开发伙伴等采用了与平台同质的PARTcommunity平台，为波音外部技术用户提供与其内部平台同质同权但又能豁免内网连接权的网络化三维数据分发平台，其中亦提供各类内外部标准件数据。

AVIC中航工业旗下企业

类似数据资源平台的建设

2013年至2019年，中航工业旗下一家整机企业和一家仪表生产企业先后尝试在企业内部部署和应用三维零部件数据资源管理平台，数据多以公共标准件及外购件为主，与CATIA及NX平台进行数据交互和应用管理。

三维零部件数据资源平台关键技术解析

内容广泛的三维零部件模型库

数据内容

外部标准件：国内外及行业标准件模型；

外部供应商产品：国内外供应商产品数据；

企业标准件；

提炼自自制件/机加件的，有重用借用价值的历史三维数据，是企业标准件和企业通用件的来源。

可根据行业和产业特点为用户定制所需标准件和供应商产品数据，并纳入到系统中供调用。

对于当前研发系统中已经处于管控下的企业通用件和标准件，亦可以同步至系统中一并进行管理和使用，最终形成涵盖企业内外部三维设计素材的零部件数据资源管理平台。

构成方式

参数化选型方式，可扩充对应数字孪生的属性空间。

针对多CAD/PDM产品研发平台的数据接口

可面向多CAD/PDM平台的原始数据格式，避免使用STEP/IGES中间格式数据。所谓原始（Native）数据格式，是相对于中间或中性（Neutral）数据格式而言，常见的中间格式包括STEP，IGES，STL，DXF等等，众所周知，中间格式以其高效的数据通用性得到广泛应用，但是对于数据属性的完整性一直无法获得更大进步，需要通过特有的多CAD原始数据接口，可将模型数据实现与多CAD系统的紧密集成，即保证了通用性又充分保证了数据各类属性的完整性。

模型数据与用户当前物料管理系统如ERP/PLM的数据交互，需实现“一物一号”的对应关系，即ERP中的一条物料对应PLM/PDM系统下的一个模型。与此同时，ERP系统中保存的物料基本信息，如物料代码、分类号、基本材质、表面处理、中英文描述、量纲等属性字段均可通过系统挂载于模型本体，亦即在系统内将所需属性字段“写入”三维模型，并随模型调用进入PLM后续诸流程，辅助明细表、BOM结构和物流、工艺等各相关环节。

多维度分类体系与智能查询机制

在产品研发过程中准确快捷的借用历史零部件数据以实现改型设计

应对PDM/PLM系统中层出不穷的“一物多号”现象

尽早避免零部件的近似设计和重复设计

提升和改善零部件设计的系列化、标准化和模块化程度

帮助设计人员在PDM/PLM中快速查找所需历史零部件

帮助标准化部门整合与整理企业内部标准件和通用件数据，实现快速高效的知识沉淀与累积

支撑企业零部件自定义分类体系，建立数据自动与智能归类

标准化管理职能与数据优选许用方式的建立

可根据企业产品特点和部门划分原则，将研发人员按设计部位、研发项目等进行角色划分，以不同角色登录系统后，可使其拥有不同的模型数据许用权限。

而标准化、物流、信息化等管理部门操作人员也可被设置查看不同的ERP属性字段。如标准化管理部门可查询目标模型的许用状态、使用时限，而物流管理部门则可查询物料的货期、库存、基本价格等信息。

通过权限划分和模型许用管理，可实现对模型数据资源的有效管控和前置审批，从而关联由ERP到PLM的诸多关键流程，避免了由于零部件选型失误导致的工程更改和设计变更。

具备重用价值历史零部件的提炼与筛选

数据分析报告或重复件报告，指根据预设甄别规则，批量对选定范围内的零部件数据根据几何与非几何特征进行自动归类，并以“报告”方式加以展现，同时支持将报告以PDF或电子表格方式进行输出和编辑。

该功能的主要用途主要体现在：

“外购-自制”决策辅助

“近期（一个月/一周）新建数据-历史数据”的自制件筛选

供应商数据对比与甄别

解决方案概述

通过在A380/A400M项目中应用的三维零部件数据资源管理，在空中客车2008年解决方案评选中获得优质奖，其所提供的一系列创新性的功能和应用获得了管理部门和使用部门的一致认可。

从量化的使用价值来看，通过实施包括几何相似性搜索在内的一系列功能模块，零部件的重复使用率提高了仅40%，在对应项目中节省了可观的设计成本，为产品和工装研发提供了坚实的数据支撑。

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