各位老师，各位代表，我下午跟大家交流的题目，刚才主持人已经说了是《图学与飞机制造》。 我来自成飞，大家都知道歼十飞机，成飞造。那么成飞也是因为歼十飞机让咱们国人都熟悉了，今天我们是图学学会，这个主题主要是讲数字化设计制造，图学推动数字化设计制造。我联想我们成飞和飞机制造的关系，成飞和我们歼十的关系也想到了我们这个图学和我们数字化设计制造的。 那么讲的主要内容，我跟大家交流的这个主要的内容有这么几个，一个是图形的关键技术，另外就是主要还是讲我们飞机数字化制造的这个进展。刚才说了就是图学推动了我们数字化制造的进展，所以下面我就展开说。 先讲一下图。我们做工程的接触的大概首先是图形，那么图与形实际上是不可分割的，但是它本身两者既有联系。这个图的本质是形的表现，形是图的原，图是形的载体，是形的表现形式。那么如果要说图这个要讲的远一点的话，咱们中国有记载的图的历史可以追溯到四千年以前，就是当时夏代就是鼎上面铸有这个图象。那么当时这个图主要是让人们知道哪些是自然界的一些奇形怪物或者是崇拜的一些天体的东西。到一千年前我们的宋代就出现了机械构图，所以可以说这个图学是随着人类的发展、文明的进程发展起来的。它跟我们的语言和文字是一样的。 那么这里面图学有一个定义是研究图的表达产生处理和传播的理论及其应用的科学，咱们图学界就是我们图学学会里面有很多老先生对这方面都有很深的研究。那么现在从这个分类来看，我们有图学基础学科、工程图学很多，但是跟我们工程相关的就是主要还是工程图学和计算机图形，现在我们的工程上比较多的。但是学会里面很多老师在各个学科分支里面都有他们自己的研究，特别是像我们最近承担的，学会承担的中国科协的一个研究课题，上海交大的何老师，何云斌教授有一大帮带领我们图学会的一帮教授研究我们图的定义和定位，同时对学科发展的新需求、新特点和新动向将来要形成一些专门的论述和报告。

那么讲一讲这个飞机，刚才讲了图学和飞机制造的发展。那么我们飞机数字化制造技术的发展先是从我们模拟开始，那么当时就是二维、三维再到基于模型的定义。我相信今天这个会上，刚才我们唐总说论坛嘛就提出一个观点让大家讨论或者让大家批判，所以我们现在把这个模型定义后面我们弄了一个动态特征技术，这个跟我们在实际工程当中，我们从计算机开始数字化制造以后第一个提出来的说是建立就是数字化技术，当时有了三维以后数字化定义。到了后期我们MBD以后叫做数字化功能，就是我数字化的样机、数字化的制造样机、数字化的维修样机。那么我们想我们还要再做下去的话就是性能样机，就是性能样机那就要考虑它的动态特征。等一下我对动态特征再做一下描述，所以这是我这次拿出来我们大家来讨论，后面是不是有这样一个趋势。这是飞机的这个情况。 那么我们结合飞机制造把我们图学的这个内涵我来说说，我们把它分成两个轴，就是从我们现在制造里面要用到的图形表达的这个方式。那么一个是从几何方面就是一个物体的形状，一个物体的尺寸到我们要怎么样把它最后定义它，光是图还说不清楚。那么这是关于语义。 最开始的工程制图，工程图，那么它就是基于画画的几何，然后把我们零件业、二维几何的和相关的属性信息把它表达出来。再加上这个技术要求或者技术条件的话那就形成一项完整的工程图，那么可以作为我们设计人员和制造人员沟通的一个工具。那么发展到后面，这是有了三维的CID以后我们刚才讲到可以作为数字化定义。同时我们现在数字化的制造工具、设备、装备出现以后，那么我就用这个三维的模型可以加工零件，比如说像数控加工、数控弯管等等。 那么到了MBD这种技术出现的时候，它就把一部分的标准和规范建立在三维的几何模型上完整的表达了一个零件所要从设计出来以后到后面制造出来，到后面进行维护或者是给人最后的这个，包括它的整个生命周期所用的都用这一个模型来表达。今天后面有我们莫老师关于工艺方面的这个有专门的讲座，我就讲一下这个技术里面的。 那么现在我们还在已经开始用了，我们现在在静态的特征这方面已经用了很多的，在结合了MBD的技术，把我们中间过程的信息表达出来。这样的话使得我们加工的质量和加工的效率大大的提升，那么到了动态的特征的时候，就是如果要从这个几何的角度来看静态和动态的特征都用在三维几何的中间状态。那么它从这个语义这点来说，它要把支持策略就是把你加工的工艺参数可能在机械加工过程中，你要在加工的每个工序过程中的变形我都要考虑进去了。比如说我们将来考虑动态特征的时候，比如说像机械加工就是数控加工的话，如果一个宽的零件我们现在最难处理的就是个别零件的变形，除了材料的要求以外，它在加工过程中我们挖这个框框和在下面加工这个框框这个之间的变形，整个零件的变形，那么将来这个动态特征里面就要把这个支持策略都要放进去，就是我先挖这一块，然后再挖这一块，最后使得它变形更小。另外还有比如说热工艺这方面你这个铸造、锻造，我中国状态这一块你怎么去考虑。 下面我们谈飞机制造从二维开始说吧，那么图学和飞机制造，我们说这个图学的画画几何就是基础这一块里面，那么飞机刚开始的时候就是模拟量传递就是我们有一个飞机模线样板稿，就是我们工艺上飞机模线样板稿就是把设计的图纸用模线，通过模线设计把它画在明胶板或者是艺板上。那么这个板画出来，这个模线画出来以后制成样板来用这个东西测量零件或者是作为零件制造的依据，或者是作为零件协调，装备协调的依据。 那么这个模线实际上按照工程设计的图纸1：1画的，我们现在这一部分的工作随着我们计算机应用的发展就慢慢的淘汰了，基本上现在是不用这一套东西了。但是它在我们整个飞机研制或者是飞机制造发展过程中起到很大的作用，这个在我们飞机大发展的就是40年代就是我们在相关的关于画画几何和飞机模线这一部分的研究，相关的国外的学者已经做了大量的研究。所以画画几何应该说跟我们飞机结下了不解之缘。那么到了现在实际上我们还有一些在使用，就是二面维的平面图纸依然是在我们这个飞机设计制造当中。这是简要过一下二维的过程，但是这个过程从40年代、30年代我们飞机开始，应该说从上个世纪1912、1913年莱特兄弟开始飞上天以后，我们这个都是从这里开始的。 那么下面就是我们讲一下三维几何和数字化制造。这张图就是我们从三维最开始就是从线宽的造型到后面这个曲面的造型到实力造型和参数化建模这么一个历程走过来。它是随着计算几何和微分几何等理论基础上三维的技术才能够重新现出来，现在我们航空就是国内的航空用的很多的CID软件、工程软件大部分是国外的一些产品。我们国内，我们雷总这里的一些产品还没有广泛在我们航空领域应用。这里我讲一讲就是我们曲面造型曾经，我们曲面造型这个软件曾经在当时国际上还是有点名气的，我们在1979年成

下面简单介绍一下MBD技术。MBD技术的出现应该是我们飞机制造的数字化是一个非常重要的一个里程碑，那么它是一个面向计算机应用的产品数字化定义技术，跟我们前面讲的三维的最主要的一个特点就是把一系列的这个规范、标准就是上下游一个模型解决主要全个生命周期这样的一些理念都放在这个里面去了。那么它有美国波音公司提出和进行应用，那么到现在国际上的SO组织相关的MBD标准也是在波音的体系下面就是有它的基础以后我们才形成的。那么国内应该现在也在开始，咱们不仅是我们制造业，包括我们建筑行业三维的类似我们MBD的还是产品数据第一的，现在大概在广泛的应用。但是我们的标准体系，我们自己的标准体系现在还不完善。就航空工业来看，发动机和飞机制造的不一样，这个飞机制造的这个所和那个所还不一样。原因是什么？因为每个人都有自己的习惯，每个单位都有自己的习惯，每个单位都有自己现在研制任务及周期和其他方面的考虑，所以这样的话它就把自己的继承下来。你要统一成一个标准就很困难，所以这个是我们现在MBD应用的一个现状。 那么波音公司有了这个以后，它就从产品定义到加工到仿真到装备，到后面的使用维护，因为它现在电子说明书基本上用前面设计的模型马上就形成了电子说明书。而我们原来比如说用二维图纸的时候我们就要做后面的维修的图册的话都要用图册试图去分解，现在的话就很方便。同时整个数字化的过程，他们形成的这个数字样机、制造样机、维护样机、性能样机，我说功能性的样机都是在这种模型的就是有这样的条件下面就能够实现了。另外能够进行工程的研制。 还有一点就是现在这个飞机除了舒适性、安全性以外，还有经济性。那么经济性其中研制成本很大一块也要参加在这个里面，那么它把一些先进的管理理念能够跟我们现代新的图学的发展和我们计算机技术的发展结合起来，使得管理的效率提升了，生产的效率提高了，整个研制的成本也降了下来。那么国内的MBD，我讲一个最，用很多，因为20分钟的限制。就是讲一个什么呢？就是要达到MBD一个模型能够后端能用，那么首先就是你的设计人员就要了解下游的这个制造的条件、制造的工艺。比如说机械加工，你接着要考虑你的设计不是说我这个图画出来就行了，你要考虑下面的加工。包括比如说，我们现在这个飞机上很多这个核型舰那个底下的搭脚。如果你这个设计员没有一系列的规范，所以我说MBD其中有一个最多的是它三维的图纸、三维的模型把所有的技术规范和制造的规范把一些约束的东西全部在这个模型上标记出来，不仅仅是尺寸。所以比如说像这个搭脚规定在多大盒子里面，你这个搭脚是阿三或者是阿四、阿五，那么优选的系列。否则的话我这个加工点选刀子就很不经济，或者是我可能就那个搭脚就搭不好。所以这个是为制造用的。 另外就是我刚才讲了我们在有了MBD技术以后，我们静态的特征有了它很好的用途。所以我们把GMD和特征的自动编程在数控加工里面把它很好的用起来。用起来就是它整个自动编程的这个整个解决方案思路是这样的，就是首先三维的数模进行处理以后把加工特别识别出来，然后基于特征进行工艺自动决策形成导轨的自动生成。然后经过反证以后形成了一个高轨的轨迹就是MC的程序。那么这样的话就是把功效，把知识，把高级工艺员的脑袋里他的那些设计的方法就是可以传输给其他人，就是你现在大学生去呆一年两年用这个系统，那就会编制出很好的那个来。

那么最后就是它是可以就是经过特征识别以后就形成两个这个文件，再送到CIPP和CAM里面去，然后进行特征的重构形成自动生成这个导轨。那么从现在来看我们应用的效果非常明显，特别是特工的识别，现在我们的技术可以达到比如说两分钟可以完成的这个特征的提取，那么准确率在90%以上。另外就是原来你在这个下面你做这个工程的话要点击上千次，每个面、每条线都要去点，现在它模型输进去以后它定义一下马上就可以出来。它的这个特征识别的准确率在88.5%，我们好的，稍微简单一点的零件就可以达到90%以上。那么自动编程效率很高，人工20天的一个框，现在我们七天就可以弄完。所以我们现在新飞机研制，原来老是认为这个数控加工是一个瓶颈，现在这个瓶颈就，制造工艺准备这一块大大的缩减。 我们从比如说接到设计的一个图纸出来以后，七天我们工艺识别全部完成。另外就是GMD的数字化检测，这在中华工业我们有些单位也用得非常好，有了三维以后，时间关系我就不说了，就是包括我们的有了室内的GPS以后装配的，包括水平测量、飞机姿态的测量、检查都可以实现。就是说随着MBD这个技术，我们飞机制造已经发生了不仅是方法上的一些改变，模式上的，包括跟原来模拟面传递的是完全不一样的。 最后就是介绍一下特征。以特征为载体的有效集成工艺知识的经验是我们现在自动化，就是工艺准备自动化的一个方向。那么我们作为比较简单的这个零件只是考虑几何方面的因素的话，那么我们静态就行了。但是现在是从飞机的结构理念来看越来越复杂，那么在我们特征识别的过程当中我们感觉到为什么有的识别率高低，另外还有就是我们现在能解决的只是按照它的图纸的形状把它夹出来，这些方面就是需要懂得。所以要把这个综合的考虑相关工艺参数和的情况，所以这样的话我们就提出了一个动态特征的一个情况。 那么它这个总体上需要就是，我们动态特征这一块就是实际就是按照我自己的一个理解就是从功能样机进入到技能样机就是没有动态特征技术，我个人觉得就是不行了，这是第一个。 第二个，你要就是不仅仅是解决它一个零件制造的外形形的问题，你还要考虑它的质量，考虑它后面的使用。比如说我们现在制造里面提到的抗疲劳制造技术，就是我们搞机械的抗疲劳制造技术，这个里面可能需要把中间过程中间状态都弄出来了。我们想是这样的就是原来我们用强度分析或者我们风动吹风显示用这个颜色这个云图来表示，那时候是有了参数以后然后用颜色表达它，哪个地方受力，哪个地方强度那个。但是动态是什么呢？我要把反推过去，我先把它的东西能够估算不了或者能够把它弄出来再去影响你后面的加工，包括比如说热图形这一块，流动的这个铸造过程那么可能我觉得我们这一块的应用将来会有很大的发展空间。所以这就是我想我们今天跟大家讲的数字化制造，从航空来说现在在大发展之间我们图学，特别是二维几何这一块、工程图这一块用的对我们航空制造促进很大。现在由于计算机技术的应用、三维、MBD到我们图的特征对我们后面飞机制造的推动将会影响更大，而且需要我们共同去探讨或者去解决的问题也会越来越多。好，谢谢各位！