PLM解决方案助美国日蚀航空推出革命性的喷气式飞机

下一代数字模型和验证功能压缩了开发时间，使设计优化达到了前所未有的水平

◇ 业务挑战

推出全新的、改变整个行业的飞机

控制成本，使公司飞机在仅售130万美元的情况下仍然能够盈利

满足FAA的要求

◇ 业务举措

用一个单一知识库来管理所有飞机信息

通过在虚拟空间优化飞机和工厂来压缩设计周期

把数字模型用于内部和FAA设计评审以及与供应商的沟通

验证数字模型，以便样机能够代表批量生产的飞机

◇ 成效

可以访问产品信息，并且这些产品信息满足FAA要求

快速导航整个飞机的虚拟模型，在早期进行错误检测

喷气式飞机的装配时间从几个月缩短到几天

已经预售了2,400架飞机

美国日蚀航空公司

◇ 美国日蚀航空公司的新喷气式飞机将打开小型飞机市场，售价仅为130万美元，而且其运营成本要比当今最小的喷气式飞机低一半。该公司每年计划产量超过1,000架。

比涡轮螺桨发动机还要便宜的喷气式飞机

美国日蚀航空公司正在做一件非同寻常的事情。该公司正在开发一种六座、双涡轮风扇喷气式飞机，该飞机的成本会低于最常用的涡轮螺桨发动机的成本。这一革命性的Eclipse 500飞机于2006年初问世，售价仅为130万美元，约为类似的小型喷气式飞机成本的三分之一。与当今大多数大型单引擎飞机以及几乎所有采用多引擎活塞和涡轮螺桨发动机的飞机相比，该飞机的拥有和营运成本更低。Eclipse 500将使那些梦想拥有一架喷气式飞机的人能够实际购买一架。对于那些不想自己驾驶的人而言，Eclipse相信它的飞机将打开飞机租赁和“空中的士”服务市场，为其提供专业飞行员，并且与航空公司的全价机票展开竞争。

Eclipse不仅从头开始设计该飞机，而且其工厂也是全新的。该公司计划每年生产1,000多架Eclipse500，这一订单量是大多数小型航空公司所无法企及的。“在这一市场细分中，如果你每年生产100架飞机，你就算做得很成功了，”美国日蚀航空公司负责工程的资深副总裁Oliver Masefield博士表示，“要达到我们的目标 － 每年生产1,000多架飞机 － 我们必须开发新技术，让我们能够以大批量、低成本的方式进行制造。”

这一任务所带来的挑战非常巨大。最大的挑战当然就是成本。Eclipse的目标是以极低的成本交付第一架飞机 － 事实上是一个改变整个行业的价格模式。如果在海外制造飞机的一些部件，将会有助于控制成本。但是，全球供应网络又有其自己的挑战，比如沟通和信息控制等。时间是另一个关键要素 － 尤其在飞机开发的某些特定阶段，比如设计周期。

建立IT基础设施

美国日蚀航空公司的管理层很早就认识到，要实现这些目标，需要健全的产品生命周期管理（PLM）技术基础。该公司与UGS PLM Software密切合作，确保使用最先进的PLM技术。比如，Eclipse的设计人员用UGS NX软件来对整个飞机建立了模型 － 给模型细致到最后一个铆钉。UGS Teamcenter软件不仅管理从数字模型到最后的纸质文件的所有产品信息，而且还提供了可视化、数字模型和验证功能。工厂的设计和优化是在UGS Tecnomatix里面进行的，Tecnomatix可以导入飞机的数字模型，允许对不同的工厂布局进行仿真。

“我们实现目标的能力取决于数字模型和验证，”Masefield博士表示，“这样我们就能够实现以前用物理样机所无法实现的优化程度。我们没有时间来研究那种样机。有了创建数字样机并且用软件来对其进行验证的能力，我们的样机就能够真正代表批量生产的飞机。” 

开创新型FAA关系 

 Eclipse的设计时间相当紧迫，因此有必要尽量采用数字化方式来完成设计工作。“要优化这架飞机的重量、成本和可维护性，需要很多很多的设计迭代，”Masefield表示，“传统的优化方法是建造并测试金属模型，然后根据测试结果来修改设计。通过以数字化方式来完成这些工作，我们可以大幅缩短设计周期。”

Eclipse是使用数字模型与FAA开展工作的首批公司之一。在大多数情况下，在进行认证时，FAA要求飞机制造商提供纸质图纸。但是FAA却对Eclipse公司的数字模型来进行设计评审。FAA还允许Eclipse 保留自己的文件，而不要求该公司提供一套完整供FAA存档的文件。之所以这样，是因为Eclipse能够证明其能够快速、准确地接入产品信息。

快速导航和验证

有了UGS Teamcenter，Eclipse能够用数字模型来进行频繁的设计评审（在精密设计阶段，每周进行三次设计评审）。在设计评审时，与飞机某个部分有关的每个人聚在一起讨论该领域最近更新的内容。Eclipse也与供应商一起进行这样的可视设计评审。因为某些系统涵盖了该飞机的很多内容，因此重要的是能够查看大型装配，并且要能经常查看由数万个零部件组成的整个数字飞机。

针对整个飞机的一个模型通常太大，无法在设计评审中使用。哪怕是要显示模型，也需要巨大的计算力量。要把一个特定区域放在中心，计算机需要完成必要的计算，这样就会浪费每个人的时间。在这点上，对Eclipse来说，UGS Teamcenter的可重复数字验证（RDV）的价值是无法估量的。利用该解决方案，评审人员能够对模型进行详细搜索，比如，您只要选择“显示与冷却系统相连的所有零部件”，就可以快速检索您需要的信息。

“利用RDV，我们可以快速导航整架飞机，”Masefield解释道，“我们可以在任何时候创建我们需要的数字模型 － 这改善了设计过程，我们的设计人员能够进行迭代设计，对设计进行优化并且使当前的产品配置保持最新。我们还在全公司范围内使用UGS Teamcenter的RDV功能，使所有学科实现真正的并行工程。”利用RDV，Eclipse能够在早期检测到设计错误 － 尤其是通常只有在金属样机建造好之后才会发现的跨学科错误。

更广泛地使用产品信息

有了UGS Teamcenter的可视化技术，工程部门以外的人员也可以访问产品信息，使Eclipse可以充分利用产品信息 － 即使是非常大的数字模型。通过使用轻量化的.jt图像文件，Teamcenter可以创建能够在一台普通PC运行的整架飞机模型。质量控制、营销、销售以及技术出版物创建人员均可把这些全面、详细的信息导入到他们自己的应用软件中，不仅节约了时间，而且还可以确保飞机表述的准确性。

对Eclipse而言，数字产品信息特别有用的一个领域就是工厂设计。因为Eclipse正在建造一座工厂，因此他们有机会根据自己独特的需求对工厂的建造进行自定义处理。这就需要具备以数字化方式布局各个作业并且对不同的工厂配置进行仿真的能力。“对于一座新工厂而言，仿真是关键，”Eclipse电子数据管理部负责人Charles Kraft表示，“我们把飞机模型导入UGS Tecnomatix，以便我们能够设计工厂内部的各个空间，比如工作单元及其周围的加工中心。然后我们对不同的布局进行仿真，以确定最好的布局。”

利用软件来对工作单元进行验证非常关键，因为Eclipse希望能够把这些生产中心延伸到自己的作业范围之外。为了实现每天生产六架飞机的目标，最终还是需要这样做。正如Masefield所解释的，“对我们来说，仿真的最大有点就是我们能够非常详细地验证虚拟工厂，使我们完全有信心相信我们设计的东西一定行 － 即使我们把一个工作单元运到别的地方去也一样。”

利用UGS Tecnomatix提供的Factory CAD解决方案，Eclipse的工业工程师（IE）能够对工厂的各个组成部分进行细化，比如使工厂变得真实的楼梯。正如Kraft所解释的，“因为Factory CAD是与AutoCAD Architectural Desktop紧密集成在一起的，因此工业工程师能够对其概念进行全程跟踪 － 直到安装建模以及图纸。这样，我们就能够把在UGS NX里面设计的外来飞机工具放入AutoCAD环境中，让每个建筑师和安装承包商都能使用，从而把我们的飞机设计与工厂建造有机地结合在一起。”Factory CAD的SmartObject工具使典型工程设备的创建变成了一个基于规则的简单设计过程。 “我们的工业工程师期望SmartObjects会使带有扶手的夹层楼梯等此类组件的创建变得容易，”Kraft补充道，“嵌入Factory CAD的规则知道，需要多少阶步以及需要什么样的扶手才能符合根据法规要求，因此在Eclipse工作的每一个人都可以以更快的速度建造更安全的工厂。”

通过把Factory CAD和AutoCAD ADT与数据库连接起来，Eclipse已经可以对实施进行细化，把各种设施的管理权交给了工业工程师的CAD工作空间。即使在建造一座工厂前，资产位置、成本甚至座位图标都可以映射到Factory CAD里面。Kraft已经被给予了一个真正的生命周期设施管理目标。Kraft表示，“我们的Factory CAD实施应该允许我们的工业工程师对我们的设施进行设计、仿真和表述，提供可访问性很强的可视化功能，同时处理COTS数据库里面的所有细节。”

通过使用NX、Teamcenter、Tecnomatix等PLM软件，美国日蚀航空能够实现其成本目标。正如Masefield所说的，这些解决方案可以在非常短的时间里使飞机以及工厂作业达到前所未有的优化水平。公司看到，样机以令人难以置信的速度完成组装，这是最好的例证。“我们只用了几天时间就装配了一个左翼样机，”Masefield表示，“而在正常情况下需要几个月。”该公司预计 － 经济型喷气式飞机会受到市场的青睐 － 这一点得到了充分验证，因为客户已经预订了2,400多架Eclipse500喷气式飞机。

来源：CAD世界网

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