以民用客機(jī)為代表的復(fù)雜裝備制造在波音公司的引領(lǐng)下，已經(jīng)從“分包”轉(zhuǎn)向“擴(kuò)展企業(yè)(Extended Enterprise)” 協(xié)同制造的模式，作為主制造商的波音在飛機(jī)研制中的工作重心也發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，更專注于“總體架構(gòu)和集成”，從而把更多的設(shè)計(jì)、制造工作授權(quán)給風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)的合作伙伴，引導(dǎo)擴(kuò)展企業(yè)全面進(jìn)入型號(hào)研制的每個(gè)階段，甚至于某些創(chuàng)新和科學(xué)研究領(lǐng)域。

　　波音的“夢(mèng)幻飛機(jī)”B787正是從頭開(kāi)始全面實(shí)踐基于全球供應(yīng)鏈的復(fù)雜協(xié)同研制模式的型號(hào)，實(shí)現(xiàn)80%設(shè)計(jì)、制造工作的向擴(kuò)展企業(yè)轉(zhuǎn)移，在整整經(jīng)歷延后了四年左右的時(shí)間后終于在2011年9月26日才真正交付，全球供應(yīng)鏈管理和PLM協(xié)同的巨大挑戰(zhàn)，正是其延遲交付的重要原因之一。

　　正是這一協(xié)同制造模式的巨大變革，使得原來(lái)集中式產(chǎn)品研制團(tuán)隊(duì)，逐漸演變?yōu)榛诰W(wǎng)絡(luò)的分布式研制團(tuán)隊(duì)，即產(chǎn)品設(shè)計(jì)協(xié)同團(tuán)隊(duì)IPT不用再集中到一地，而是分布在世界各地，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，交換產(chǎn)品的相關(guān)設(shè)計(jì)信息。

圖1 基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的協(xié)同模式

　　波音的夢(mèng)想，空客的惡夢(mèng)?

　　空客A380與波音B787在民用航空領(lǐng)域并不是產(chǎn)品對(duì)標(biāo)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，2005年成功首飛的A380和計(jì)劃2007年開(kāi)始交付的B787標(biāo)志著兩家巨頭對(duì)未來(lái)航空市場(chǎng)預(yù)測(cè)的巨大分歧，焦點(diǎn)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)際轉(zhuǎn)化為飛機(jī)數(shù)字化研發(fā)體系的競(jìng)爭(zhēng)及全球供應(yīng)鏈效率的競(jìng)爭(zhēng)，在這場(chǎng)龍爭(zhēng)虎斗的激烈爭(zhēng)奪中，PLM協(xié)同無(wú)意間成為民用航空產(chǎn)品研制的聚焦點(diǎn)。

　　2001年是空中客車歷史上關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也就是空客工業(yè)經(jīng)濟(jì)利益集團(tuán)(法國(guó)獨(dú)特的一個(gè)商業(yè)概念 GIE)設(shè)立30年后，重組成為了一個(gè)真正意義上的公司——AIRBUS SAS，一個(gè)由法國(guó)、德國(guó)、西班牙合組的EADS(80%)和英國(guó)BAE公司(20%)聯(lián)合持股的現(xiàn)代公司治理結(jié)構(gòu)。

　　但巨大的商業(yè)利益仍然使得重組后的空中客車公司內(nèi)部紛爭(zhēng)不斷，圍繞著客機(jī)制造給所在地所創(chuàng)造的巨大商業(yè)和工作機(jī)會(huì)，最終形成了分布于四個(gè)國(guó)家的16個(gè)地點(diǎn)的制造基地。

　　重組前空客只是一個(gè)只管銷售和規(guī)劃的架子公司，所有的科研、生產(chǎn)都是由成員公司負(fù)責(zé)，缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃、控制和管理。盡管GIE架構(gòu)使空客在初創(chuàng)期間避開(kāi)了很多官僚主義的羈絆和多國(guó)合作中民族主義的作祟，但在經(jīng)營(yíng)上缺乏像波音那樣全局視野下的協(xié)同配合，正是這一歷史的慣性造成了空客A380的PLM協(xié)同的惡夢(mèng)。在A380的研制過(guò)程中，各國(guó)的分公司甚至還在使用著相同軟件的不同版本。比如三維結(jié)構(gòu)CAD設(shè)計(jì)軟件CATIA，德國(guó)公司在A380部件的設(shè)計(jì)制造中使用的是CATIA的V4版本，而負(fù)責(zé)A380客機(jī)總裝的法國(guó)公司使用的是CATIA的V5版本。

　　達(dá)索CATIA的V5版本是其產(chǎn)品升級(jí)中一次重大轉(zhuǎn)變，為了適應(yīng)日益主流的Wintel體系，CATIA對(duì)底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，大大促進(jìn)三維CAD軟件從傳統(tǒng)高端UNIX圖形工作站向低成本PC工作站的普及應(yīng)用，但也失去最為重要的版本前向兼容性，即后續(xù)版本實(shí)現(xiàn)對(duì)前續(xù)版本的完全兼容。

　　在A380客機(jī)研制的初期，由于單一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源尚未完全建立，數(shù)字樣機(jī)技術(shù)也正在發(fā)展中，軟件版本的不一致可能在協(xié)同研制單位之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換時(shí)的差異問(wèn)題，由于空客高層領(lǐng)導(dǎo)的疏忽，并未引起足夠的重視。直到在德國(guó)公司制造和裝配的A380前機(jī)身和后機(jī)身18段，運(yùn)到法國(guó)圖盧茲進(jìn)行對(duì)接總裝時(shí)，才發(fā)現(xiàn)在德國(guó)部裝的機(jī)身段上的電纜與在法國(guó)部裝的機(jī)身段的結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)、對(duì)接不上等一系列問(wèn)題。問(wèn)題的嚴(yán)重性是顯而易見(jiàn)的，技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法弄清，必須把德國(guó)制造的巨大機(jī)身段運(yùn)回到原來(lái)工廠重新裝配。

　　這個(gè)看似簡(jiǎn)單的軟件版本和數(shù)據(jù)協(xié)同問(wèn)題，造成近60億美元的損失，最后空客公司不得不把A380飛機(jī)的交貨時(shí)間推遲近兩年。

　　值得玩味的是，幾乎是在同一個(gè)時(shí)候，波音B787也在研制的關(guān)鍵時(shí)刻，而兩家公司運(yùn)用幾乎同樣的軟件體系，波音構(gòu)建的全球協(xié)同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(GCE)，實(shí)施強(qiáng)有力的頂層規(guī)劃和數(shù)據(jù)協(xié)同控制，避免可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題，成功實(shí)踐了全球協(xié)同制造模式?！癇oeing’s dream, Airbus’ nightmare.”是對(duì)這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中戲劇性結(jié)果的最好注解。

　　歐洲軍團(tuán)的痛定思痛

　　真是“一遭被蛇咬，十年怕井繩”，空客公司后續(xù)在研制A350客機(jī)中，為了避免再次出現(xiàn)A380總裝配中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)問(wèn)題，不得已為A350的機(jī)身段制造了物理樣機(jī)，這實(shí)際上是一個(gè)技術(shù)上的倒退，但也是在數(shù)字化協(xié)同不成熟條件下的不得已選擇。

　　但歐洲軍團(tuán)并未放棄對(duì)于PLM協(xié)同夢(mèng)想的追求，2007年當(dāng)時(shí)的歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)(EADS，空客集團(tuán)的前身)發(fā)起了專門的PHENIX計(jì)劃，協(xié)調(diào)成員企業(yè)的PLM工具、業(yè)務(wù)流程以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

　　EADS的PLM協(xié)調(diào)中心成功進(jìn)行了PhuSION協(xié)同平臺(tái)的部署，驗(yàn)證跨多層次供應(yīng)商的流程協(xié)作、異構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與互操作、數(shù)據(jù)安全與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)等。

　　BoostAeroSpace平臺(tái)的推出比Exostar整整晚了十年的時(shí)間，承載著歐洲軍團(tuán)再次實(shí)踐數(shù)字化協(xié)同的夢(mèng)想，構(gòu)建Exostar并不具備的PLM協(xié)同云服務(wù)AirDesign，通過(guò)空客數(shù)字樣機(jī)(DMU)成功運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)基于虛擬產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)，主制造商向下游供應(yīng)商下達(dá)研制技術(shù)要求，通過(guò)上下文環(huán)境約束供應(yīng)商的設(shè)計(jì)制造活動(dòng)，并根據(jù)主制造商的總體設(shè)計(jì)而進(jìn)行變更同步，從而實(shí)現(xiàn)主制造商與多下游供應(yīng)商對(duì)于飛機(jī)類復(fù)雜產(chǎn)品研制的精確數(shù)據(jù)協(xié)同。

圖2 BoostAeroSpace和Exostar的對(duì)比

　　基于數(shù)字樣機(jī)的并行協(xié)同

　　新的空中客車公司成立后，很快組建了并行工程ACE(Airbus Concurrent Engineering)領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)重新審視公司由飛機(jī)產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造直至支持服務(wù)的每一環(huán)節(jié)，要求IPT團(tuán)隊(duì)從一開(kāi)始就考慮到產(chǎn)品全生命周期內(nèi)各階段的因素，并強(qiáng)調(diào)各部門的協(xié)同工作。

　　由于飛機(jī)研制的復(fù)雜程度高，整個(gè)飛機(jī)的研制過(guò)程是串行的，產(chǎn)品定義信息缺乏共同的載體，分散在不同的專業(yè)人員的圖紙上，數(shù)據(jù)缺乏規(guī)范，連續(xù)的流動(dòng)缺乏保障。數(shù)字樣機(jī)(DMU)正是利用數(shù)字化研制環(huán)境替代傳統(tǒng)物理樣機(jī)的技術(shù)和方法，將處于孤立和離散狀態(tài)的參與研制的不同企業(yè)、部門、人員、信息整合起來(lái)協(xié)同工作。

　　現(xiàn)代飛機(jī)研制方法從原有的基于物理樣機(jī)的串行方式演變成基于數(shù)字樣機(jī)的并行方式，DMU的運(yùn)用是空客數(shù)字化協(xié)同研制體系的靈魂，也是并行工程得以推行的基礎(chǔ)。

　　怎樣并行地定義和管理DMU，使得設(shè)計(jì)、制造、工程分析的CAD/CAM/CAE軟件集成?如何管理合作者之間的產(chǎn)品數(shù)據(jù)和公司在世界范圍內(nèi)的供應(yīng)鏈?這一系列的嚴(yán)重問(wèn)題就擺上了臺(tái)面。

　　空客公司在1999-2002年參與當(dāng)時(shí)歐共體發(fā)起的ENHANCE計(jì)劃，包括來(lái)自于航空公司、制造商、科研機(jī)構(gòu)和工業(yè)軟件提供商在內(nèi)的50個(gè)合作伙伴，共同探索飛機(jī)產(chǎn)品的并行研發(fā)流程、模型驅(qū)動(dòng)的多視角產(chǎn)品定義和管理以及承載的軟件工具和系統(tǒng);又在2004-2007年參與VIVACE系統(tǒng)研究計(jì)劃，構(gòu)建多學(xué)科協(xié)同研制的系統(tǒng)框架，并在直升機(jī)、飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，從可行性研究、概念設(shè)計(jì)直到詳細(xì)設(shè)計(jì)的全生命周期里進(jìn)行了應(yīng)用性研究。從早期的A400、A3XX到近來(lái)的A320Neo，從并行模式下的“DMU as master”到協(xié)同模式下的“iDMU for all”，今天空客全球協(xié)同研制體系下的DMU運(yùn)用已經(jīng)日臻成熟。

　　大象舞步踏到了鼓點(diǎn)

　　“文件”是過(guò)去延續(xù)了20年的產(chǎn)品研發(fā)管理模式的核心，CAD以“文件”為設(shè)計(jì)意圖表達(dá)的載體，PLM以“文件”為技術(shù)狀態(tài)管理的對(duì)象。單個(gè)的“文件”是協(xié)同和共享最小的單元，依靠文件檢入檢出機(jī)制保障對(duì)于設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的獨(dú)占式鎖定和編輯，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)云端的協(xié)同平臺(tái)對(duì)更細(xì)協(xié)同粒度和更快協(xié)同時(shí)效的要求，需要基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)和面向服務(wù)的架構(gòu)SOA對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行徹底的重構(gòu)，為此Autodesk重新設(shè)計(jì)的Fusion360，以及Solidworks原班人馬則打造的Onshape等云服務(wù)平臺(tái)，都在此時(shí)應(yīng)運(yùn)而生。

　　這個(gè)時(shí)候，2012年達(dá)索推出了3DEXPERIENCE(V6)平臺(tái)，說(shuō)生逢其時(shí)其實(shí)并不中肯，這是達(dá)索在1999年發(fā)布全新的V5架構(gòu)后系統(tǒng)再一次全面的轉(zhuǎn)身，試圖通過(guò)將CATIA、ENOVIA、SIMULIA、DELMIA等設(shè)計(jì)、仿真、制造進(jìn)行統(tǒng)一的對(duì)象化融合，構(gòu)建產(chǎn)品全生命周期的數(shù)字化云協(xié)同平臺(tái)。

　　不同于Fusion360、Onshape類輕量級(jí)平臺(tái)是基于徹底的系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)，3DEXPERIENCE平臺(tái)上各軟件的對(duì)象化融合所遭遇的挑戰(zhàn)可想而知，但這種革命性的轉(zhuǎn)變順應(yīng)了云協(xié)同平臺(tái)的要求，盡管問(wèn)題重重、前路漫漫，大象的舞步踏到了時(shí)代的鼓點(diǎn)。

　　基于空客公司在民機(jī)研制中的數(shù)字化協(xié)同經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)， BoostAeroSpace對(duì)于AirDesign云服務(wù)的建設(shè)采取了循序漸進(jìn)的策略，將提供的服務(wù)劃分為文檔交換、PLM數(shù)據(jù)交換和DMU應(yīng)用三個(gè)部份、五個(gè)層次。

圖3 AirDesign服務(wù)的五個(gè)層次

　　達(dá)索基于3DEXPERIENCE平臺(tái)構(gòu)建AirDesign服務(wù)V1.0，包含了文檔交換、PLM數(shù)據(jù)交換和DMU的基礎(chǔ)應(yīng)用模式。即便如此，直到2014年6月AirDesign服務(wù)正式發(fā)布，距BoostAeroSpace的上線已有近三年的時(shí)間，而這僅僅是DMU協(xié)同應(yīng)用的第一步。

　　空客與波音的數(shù)字化掰手腕

　　如果說(shuō)從上個(gè)世紀(jì)70年代開(kāi)始組建的空中客車工業(yè)公司，標(biāo)志著歐美民用航空市場(chǎng)爭(zhēng)奪的開(kāi)始，憑借著法、德等國(guó)政府的財(cái)政支持和以及近年來(lái)數(shù)字化協(xié)同研發(fā)體系上的巨大投入，在當(dāng)今的民用航空市場(chǎng)主流產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)中，空客neo系列已呈現(xiàn)比波音MAX系列更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這是空客引領(lǐng)的全球協(xié)同研制體系在產(chǎn)品研發(fā)、成本控制以及市場(chǎng)響應(yīng)速度上的勝利，但競(jìng)爭(zhēng)遠(yuǎn)未結(jié)束，率先開(kāi)創(chuàng)MBD數(shù)字化研發(fā)體系和全球協(xié)同環(huán)境應(yīng)用的波音從未放棄重返巔峰的努力，繼續(xù)深化全球協(xié)同環(huán)境下的建模仿真數(shù)字化應(yīng)用也許是改變市場(chǎng)格局的Game Changer。

（內(nèi)容轉(zhuǎn)自公眾號(hào) 知識(shí)自動(dòng)化）

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