[科普中國(guó)]-航天CIMS工程

航天CIMS工程是指CIMS (計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))理念、技術(shù)、工具等在航天領(lǐng)域的實(shí)施應(yīng)用。CIM的內(nèi)涵是將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和network對(duì)運(yùn)載火箭和航天器進(jìn)行跟蹤、測(cè)量和控制的專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一般由航天指揮控制中心和若干測(cè)控站(含測(cè)量船、測(cè)量飛機(jī)、跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星)及測(cè)控通信系統(tǒng)組成。航天測(cè)控網(wǎng)具有對(duì)運(yùn)載火箭和航天器進(jìn)行跟蹤測(cè)量、遙測(cè)、遙控、數(shù)傳等功能。

簡(jiǎn)介航天CIMS工程是指CIMS (計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))理念、技術(shù)、工具等在航天領(lǐng)域的實(shí)施應(yīng)用。CIM的內(nèi)涵是將信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和network對(duì)運(yùn)載火箭和航天器進(jìn)行跟蹤、測(cè)量和控制的專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。一般由航天指揮控制中心和若干測(cè)控站(含測(cè)量船、測(cè)量飛機(jī)、跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星)及測(cè)控通信系統(tǒng)組成。航天測(cè)控網(wǎng)具有對(duì)運(yùn)載火箭和航天器進(jìn)行跟蹤測(cè)量、遙測(cè)、遙控、數(shù)傳等功能1。

工作內(nèi)容工作內(nèi)容主要包括:跟蹤測(cè)量航天器，確定其運(yùn)行軌道；接收、處理航天器的遙測(cè)數(shù)據(jù)(含平臺(tái)和有效載荷遙測(cè)、圖像信息等)，監(jiān)視其工作狀況；依據(jù)航天器的工作狀態(tài)和任務(wù)，控制航天器的姿態(tài)、運(yùn)行軌道；接收和分發(fā)有效載荷數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)提供航天器的遙測(cè)信息、運(yùn)行軌道和姿態(tài)等數(shù)據(jù)，接收故障仿真數(shù)據(jù)，并形成故障處理對(duì)策；與載人航天器上的航天員進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。航天測(cè)控網(wǎng)的主要技術(shù)指標(biāo)包括測(cè)量精度、測(cè)控覆蓋率、天地?cái)?shù)據(jù)傳輸速率、多任務(wù)支持能力等。

CIMS系統(tǒng)集成與信息集成我們可以從兩個(gè)角度來(lái)看待CIMS的系統(tǒng)集成:職能+技術(shù),這里的技術(shù)主要是指信息技術(shù)。從職能角度看CIMS系統(tǒng)集成，引出了“職能集成”(即各職能部門或其職能之間的集成)的概念;從信息技術(shù)角度看CIMS系統(tǒng)集成,引出了“技術(shù)集成”(即各信息分或子系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)集成數(shù)據(jù)或信息集成、功能集成乃至過(guò)程集成)的概念。因此，從某種程度上可以認(rèn)為:“CIMS系統(tǒng)集成”=“職能集成”+“技術(shù)集成”，其中“職能集成”是CIMS系統(tǒng)集成的目標(biāo)，“技術(shù)集成”是實(shí)現(xiàn)“職能集成”的手段。一般情況下，作為信息系統(tǒng)的建設(shè)者，主要從信息技術(shù)的角度來(lái)考慮CIMS的“技術(shù)集成”(這也是通常所說(shuō)的CIMS系統(tǒng)集成)。

由于CIMS系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，它一般包含了幾個(gè)應(yīng)用功能分系統(tǒng)和一至兩個(gè)支撐分系統(tǒng)。其“技術(shù)集成”主要涵蓋：支撐環(huán)境分系統(tǒng)的內(nèi)部集成;支撐分系統(tǒng)和應(yīng)用功能分系統(tǒng)之間的集成；各應(yīng)用功能分系統(tǒng)的內(nèi)部集成；各應(yīng)用功能分系統(tǒng)之間的集成。鑒于當(dāng)前的CIMS系統(tǒng)一般由幾個(gè)應(yīng)用較為成熟的商品化軟件組成(如MRPI/ERP，PDM，CAD/CAM軟件等)，且大部分商品化軟件都提供了適應(yīng)不同操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的版本，以及較為成熟的網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)、日益標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái),其集成規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作的難點(diǎn)與關(guān)鍵一-般在于各應(yīng)用功能分系統(tǒng)之間的集成。而在CIMS工程實(shí)施的初級(jí)階段,各應(yīng)用功能分系統(tǒng)之間集成的基礎(chǔ)和關(guān)鍵又在于信息集成，這將為后期的功能集成和過(guò)程集成提供統(tǒng)完善的信息或數(shù)據(jù)平臺(tái)和環(huán)境。因此，信息集成已成為CIMS的系統(tǒng)集成(主要指“技術(shù)集成”)乃至整個(gè)CIMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵1。

航空計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)工程航空計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)工程是航空行業(yè)的一項(xiàng)大型系統(tǒng)工程，是863/CIMS主題的重大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目，也是提高飛機(jī)設(shè)計(jì)制造整體水平增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重大舉措。航空CIMS工程的研究將改變我國(guó)傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造方法。以航空CIMS研制的異地?zé)o紙?jiān)O(shè)計(jì)制造集成系統(tǒng)和型號(hào)管理系統(tǒng)為基礎(chǔ),通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和典型應(yīng)用，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)飛機(jī)部件級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配、分析計(jì)算，裝配型架設(shè)計(jì)零件工藝設(shè)計(jì)、NC編程和可維護(hù)仿真的信息集成和并行工程工作方法；實(shí)現(xiàn)異地三維設(shè)計(jì)，異地虛擬裝配，異地分析計(jì)算以及異地協(xié)調(diào)工作的能力；在應(yīng)用項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)100%的三維數(shù)字化定義和虛擬裝配，實(shí)現(xiàn)主要受力結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)信息與制造信息的集成。同時(shí)在效益上能夠最大限度地減少設(shè)計(jì)更改、出錯(cuò)返工率；提高裝配精度及加工效率；縮短研制周期；降低研制成本等2。

國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)今世界航空工業(yè)已形成幾大飛機(jī)制造商高度壟斷的局面。如大型民用飛機(jī)市場(chǎng)已主要由美國(guó)波音公司和歐洲空中客車公司所壟斷。波音公司為保持世界民機(jī)市場(chǎng)的霸主地位,不斷采用新技術(shù)提高飛機(jī)研制質(zhì)量，縮短研制周期，降低研制成本。其在波音777飛機(jī)研制中全面采用了異地?zé)o紙?jiān)O(shè)計(jì)技術(shù)，即100%的產(chǎn)品數(shù)字化定義、虛擬裝配及實(shí)施并行工程。而空中客車公司的ACE ( Airbus Concurrent Engineering )工程也采用了相當(dāng)于波音公司的異地?zé)o紙?jiān)O(shè)計(jì)技術(shù)。

我國(guó)航空工業(yè)面臨廠、所力量分散,產(chǎn)品研制周期長(zhǎng),成本高,技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)品質(zhì)量差等一系列問(wèn)題，也意識(shí)到在世界航空激烈競(jìng)爭(zhēng)、高度壟斷的環(huán)境下，以往一廠、一所承擔(dān)一項(xiàng)飛機(jī)型號(hào)研制任務(wù)的情況已不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的要求。要使中國(guó)航空工業(yè)躋身于世界先進(jìn)航空之林，必須走聯(lián)合設(shè)計(jì)、聯(lián)合制造的道路，在技術(shù)上要從傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造方法向三維數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造方法過(guò)渡，必須建成一個(gè)適于多廠、所聯(lián)合進(jìn)行飛機(jī)型號(hào)研制的現(xiàn)代航空集成制造系統(tǒng)2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)