顾诵芬 毛德华 周玉兰 李本建

国防科工委

　　一、从JSF项目看飞机制造业的发展方向

　　自美国波音公司B777机型上实现全机数字化设计制造以来，世界各主要飞机制造企业均全力推进数字化设计制造，并成功应用于飞机型号的研制生产，取得显著成效。特别是美国洛克希德·马丁公司在联合攻击战斗机（JSF）项目发展上，推行从设计到飞行的数字化，不仅获得巨大的商业成功，更重要的是为制造业开创了一种新型的生产方式。

　　JSF项目是由美国国防部发起的新一代高性能军用飞机。美国国防部要求在一个方案基础上同时衍生三种型别的飞机，分别满足空军、海军及海军陆战队的要求，并同时要求三种型别的飞机不仅能在同一条生产线上研制生产，而且各型别之间的零部件、系统和设备的通用性应在80％以上。预计该项目寿命将历时40到50年，销售到30个国家或地区，总数将达5000到6000架，总寿命期耗资将达到7500亿至10000亿美元，是航空史上最大的项目。

　　洛克希德·马丁公司在运作JSF项目上，主要采取了两种办法：一是联合诺斯罗谱·格鲁门公司和英宇航公司等80多家优秀企业、首批用户和潜在用户，创建了第一个以项目为龙头的全球性虚拟企业，形成"最优能力中心";二是提出并实施史无前例的项目目标：设计时间减少50%，工装数量减少90%，零部件数量减少50%，制造时间从15个月减少为5个月，设计开发、制造、使用和维护分别减少成本50%。

　　洛克希德·马丁公司采取以上两种办法，实现了五个目标：全球化虚拟企业，国际合作，团队的全面生产力，企业的灵活性和敏捷性，以及最低的成本。其之所以敢于采取以上措施，关键在于它实现了由传统生产方式向数字化生产方式的转变。JSF项目的成功，标志着飞机制造业，乃至整个制造业正进入数字化生产方式的时代，具有重大的里程碑意义。

　　二、军工制造业迫切需要实现向数字化生产方式转变

　　当前，军工制造业，乃至整个制造业，面临的迫切问题是如何具有灵活应变的市场开发能力、降低费用、缩短周期、减少投资风险。特别是研制、开发和生产一些系统、技术、协调和配套关系复杂、投资大、周期长、风险高的大型或巨型项目，面临的问题更为突出。以飞机制造业为例，虽然经过多年的探索和实践，形成了系列化、通用化、模块化和专业化的产品发展途径，形成了对研制、生产、试验、使用和维修等环节实行全寿命的管理方式，形成了国际间联合开发、研制、生产和销售的发展模式，形成了国际合作，共同投资、风险共担和利益共享的发展机制。但是，实践表明，在现行的生产方式下，真正实施起来却困难重重，增加了协调的工作量和工作难度，延长了周期，增大了成本，质量问题不能得到快速处理，项目的灵活性和敏捷性受到制约，数字化生产方式可以使这些问题迎刃而解。

　　数字化是以数字的生成、加工、传输、使用、修改和储存为基础，以数字样机为核心，以单一数据源管理为纽带，在设计、制造和试验过程中用数字量取代模拟量、用数字技术取代传统技术，并以数字量作为设计、制造和试验的唯一依据。数字化对制造业所带来的冲击是巨大的。据我们对飞机制造业数字化设计制造的研究，初步得出以下结论：数字化后，在设计阶段，数字样机将取代实物样机，计算流体力学又称数字化风洞试验将取代90%以上的气动选型试验，数字仿真将减少60%以上的零部件强度试验和全机100%静力试验，数字化试验将成为飞机系统的主要打样方式；由于设计上的数字化，可以实现快速多学科、多目标的优化，设计出最佳的飞机方案，这是过去所不能的。在制造阶段，数字协调将代替传统的模线样板标准样件，数字化制造将可望实现"零"工装、"无"型架；数字化管理将要求组织机构扁平化、形成集中计划和配送体制，实现"零"库存；数字化使得异地多厂所并行、多产品研制生产并行、设计制造并行、主机和辅机开发并行成为可能，使得设计制造的数据、设备、实施、人员、成果和时间变得更为透明、柔性，实现真正意义上的共享。

　　数字化生产方式是以数字化为基础，以项目为龙头，构成虚拟企业或虚拟生产线，形成"最优能力中心"，制造数字产品。JSF项目就是实行数字化生产方式取得成功的一个典型事例。我们相信，通过数字化，改变生产方式，提高生产力，必将使制造业彻底摆脱目前的困境，迎来又一个春天。

　　三、用数字化变革制造业的生产方式

　　经过多年的发展，特别是通过重点工程项目的研制和条件建设，我们在数字化方面已经进行了一些有益的探索。以飞机制造业为例，目前，主要飞机厂所有相当一批人员在从事与数字化相关的工作，通过实践，培养、锻炼和形成了一批高水平专家和技术骨干队伍，具有一定的数字化工作经验；主要飞机厂所数字化设计制造资产占其固定资产总值的三分之一，建立和开通了行业专网与各自的局域网，配置了一定数量的数控加工和试验测试设备，具备了一定的数字化设计制造的手段和条件；在数字化技术开发和应用上，主要飞机厂所均在重点工程项目的不同部件上成功应用了数字化技术，甚至有的设计所还建立了整机的几何数字样机，并成功应用于型号研制，数控加工和数字测量已经成为机械加工的主要手段之一，建立了一定数量的工程数据库，在数字仿真和数字化试验等方面积累了一定的经验。事实表明，在数字化方面已经具备一定的条件和基础。

　　但是，从总体上来看，目前所开展的工作，还远远不能适应数字化的要求。数字化是一场深刻技术革命，应当认识到，数字化绝不仅仅是把计算机技术应用到现有的工作和环节中，来简单地缩短周期和提高效率，而是要深入到技术和生产体系中，彻底改变传统的设计、制造、试验和管理的模式、方法、手段、流程和生产组织，使之形成一体化的系统，适应数字化生产的需要。因此，必须从根本上改变传统的经营思想、理念和思维方式，从根本上改造传统的设计体系、制造体系、技术体系和管理体系，从根本上实现流程再造、资源整合和生产组织调整。

　　目前，重点工程正处于紧张的研制阶段，研制保障条件正在建设中，加之已经积累了一些数字化的技术物质基础，应当抓住这一有利时机，全力推动国防科技工业数字化工作，提高研制能力和水平，促进生产方式转变。同时，由于数字化基础工作不是一厂一所所能为，在起步阶段应当加强规划和指导。为了确保数字化的顺利推进，应通过试点后再推广。试点时，应充分利用现有基础，以重点工程项目为试验对象，打通数字化生产线，在新型号顶目上实现数字化生产，转变生产方式。

　　四、建议

　　加快发展军工制造业数字化意义重大，建议政府主管部门尽快启动和实施军工制造业数字化项目，以飞机制造业为试点，力争在三年内初步打通数字化生产线，形成飞机制造业，乃至整个军工制造业数字化框架和体系。取得经验，以利在国防科技工业推广，全面提升国防科技工业能力和水平。

　　（作者顾诵芬系国防科工委专家咨询委委员、两院院士；毛德华系国防科工委专家咨询委秘书长、研究员；周玉兰系国防科工委专家咨询委联络员、高级工程师；李本建系国防科工委专家咨询委秘书、高级工程师）

摘自：《国防科技工业》2003年第04期