Информационные системы и технологии в авиастроении

Тема:  “Информационные системы и технологии в авиастроении”

Содержание

Введение 4

1 Современное авиастроение и ИТ 5

1.1 Обзор мирового авиастроения 5

1.2 Достижения новых технологий в авиастроении 6

2 CALS-технологии в авиастроении 8

2.1 Основные понятия 8

2.2 Концептуальная модель CALS (ИПИ) 11

2.3 Задачи, решаемые при помощи CALS-технологий 15

2.4 Что дают CALS-технологии 16

2.5 Системы автоматизированного проектирования 17

3 CALS-технологии в российском авиастроении 19

3.1 Проблемы внедрения CALS-технологий в Российском авиастроении 19

3.2 Опыт выполнения проектов с использованием CALS-технологий в России 24

Заключение 30

Библиографический список 31

 

 

Введение

Авиастроение – это та отрасль машиностроения, которая постоянно развивается. Авиастроение сегодня – одна из наиболее науко- и капиталоемких отраслей машиностроения. Сейчас человечество живет в так называемом информационном обществе; цель информационных технологий состоит в ускорении процессов обработки информации, а, следовательно, – в разработке сверхновых машин, имеющих максимальную скорость и максимум удобств. Авиастроение является той областью, в которой используются только сверхновые информационные технологии. 

Современные условия характеризуются все  более жесткой конкуренцией на международном  рынке, повышением сложности и наукоемкости продукции, что ставит перед промышленниками и предпринимателями страны новые проблемы. К их числу относятся:

• критичность времени, требующегося для создания изделия и организации его продажи;
• снижение всех видов затрат, связанных с созданием и сопровождением изделия;
• повышение качества процессов проектирования и производства;
• обеспечение гибкого и надежного эксплуатационного обслуживания.

Действенным средством решения этих проблем  в последнее десятилетие выступают  новые информационные CALS-технологии сквозной поддержки сложной наукоемкой продукции на всех этапах ее жизненного цикла (ЖЦ) от маркетинга до утилизации. Базирующиеся на стандартизованном  едином электронном представлении данных и коллективном доступе к ним, эти технологии позволяют существенно упростить выполнение этапов ЖЦ продукта и повысить производительность труда, согласно западному опыту, примерно на 30%, автоматически обеспечить заданное качество продукции. 

Целью применения CALS-технологий, как инструмента организации и информационной поддержки всех участников создания, производства и пользования продуктом, является повышение эффективности их деятельности за счет ускорения процессов исследования и разработки продукции, придания изделию новых свойств, сокращения издержек в процессах производства и эксплуатации продукции, повышения уровня сервиса в процессах ее эксплуатации и технического обслуживания.

Цель и задачи данной курсовой работы – проанализировать состояние современной авиастроительной промышленности, обосновать необходимость внедрения новых информационных технологий в авиастроение, изучить концепцию и механизм использования CALS-технологий, вскрыть проблемы в российском авиастроении и наметить основные пути их решения.

1. Современное авиастроение и ИТ

1. Обзор мирового авиастроения

Авиастроение, или авиационная промышленность, формировалось изначально как отрасль  военного характера и лишь позже  перешло на выпуск гражданских самолетов. Именно поэтому эта отрасль машиностроения является высокомилитаризированной, ее развитие определяется размером постоянных военных заказов государства и возможностями экспорта авиационной техники в большинство государств мира. Производство гражданских самолетов целиком зависит от поступления заказов на национальном и мировом рынках и может колебаться из года в год очень сильно. 

Высокая наукоемкость отрасли – результат особой сложности продукции отрасли. На разработку новых конструкций боевой и гражданской авиационной техники уходит от 5 до 10 лет. Задача достижения высокой эксплуатационной надежности продукции, обеспечение длительности использования самолетов (авиалайнеров до 20-30 лет) вызывает необходимость создания новых видов конструкционных материалов, совершенствования всех агрегатов авиационной техники. Это обусловило очень высокие расходы на научно-исследовательскую работу. Весь уровень расходов на конструирование и создание продукции авиастроения настолько велик, что его могут позволить себе только немногие фирмы нескольких промышленных государств мира. 

Высокая степень капиталоемкости авиастроения определяет и соответственно высокую монополизацию отрасли: в ведущих странах насчитывается лишь по нескольку (3 – 4) фирм этой отрасли.

Чрезвычайно жесткая конкуренция способствует слиянию даже крупных фирм внутри одной страны (Boeing и «Макдоннелл-Дуглас» в США) и фирм разных стран в Западной Европе (Airbus, объединившая авиационные фирмы Франции, Германии, Великобритании и Испании).

Самолето- и вертолетостроение являются одними из важнейших отраслей авиастроения. В настоящее время самолеты и вертолеты производят более 20 стран мира, однако их возможности производства неодинаковы как в изготовлении гражданской, так и, особенно, военной авиатехники. Крупные авиалайнеры на 100 – 400 пассажиров выпускают только США, объединенная фирма ведущих государств Западной Европы – Airbus, а также некоторые из государств СНГ (Россия, Узбекистан). Они же могут изготовлять супергрузовые транспортные самолеты. Эти самолеты с дальностью полета до 10 тыс. км и более предназначены обслуживать межконтинентальные авиалинии. Указанные государства и ряд других (Бразилия, Канада, КНР) производят лайнеры с числом пассажиров до 100 для внутриконтинентальных линий. 

От  уровня развития авиации и всей аэрокосмической промышленности зависит уровень развития общества в целом, а это значит, что развитие авиации влияет на:

• на экономику и проблемы недостатка природных ресурсов; 
• на состояние окружающей среды (экологию); 
• на уровень развития промышленности; 
• на всевозможные кризисы (энергетический кризис, экономический кризис, экологический кризис и др.); 
• на техническую и экономическую мощь государства и на другие повседневные проблемы. 

2. Достижения новых технологий в авиастроении

Последнее десятилетие ХХ века характеризуется  широкой компьютеризацией всех видов деятельности человечества: от решения традиционных интеллектуальных задач научного характера до автоматизации  производственной, торговой, коммерческой, банковской и других видов деятельности.

Этой  всеобщей тенденции способствовало появление и массовое применение персональных компьютеров, а также средств телекоммуникаций и вычислительных сетей, в том числе «всемирной паутины» – сети Интернет.

Стало ясно, что устоять в конкурентной борьбе смогут только те предприятия, которые будут применять в  своей деятельности современные  информационные технологии (ИТ). Именно ИТ наряду с прогрессивными технологиями материального производства позволяют существенно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции при значительном сокращении сроков постановки на производство изделий, отвечающих запросам и ожиданиям потребителей.

Авиация, как часть аэрокосмической промышленности, использует самые лучшие достижения науки, самые новые технологии, самые передовые технические решения.

Процесс проектирования самолетов, вертолетов, летательных аппаратов включает решение следующих задач: 

• Определение облика летательного аппарата  – конфигурации; размеров; необходимых параметров для достижения заданных заказчиком характеристик. 
• Изготовление аэродинамически подобных моделей летательных аппаратов, макетов и стендов для экспериментальных исследований и апробирования проектировочных решений. 
• Выполнение технико-экономических исследований. 
• Выполнение инженерных расчетов (расчеты аэродинамики и динамики полета с учетом обеспечения необходимой устойчивости и управляемости летательного аппарата и др.). 
• Непосредственно сам процесс проектирования и другие важные работы и исследования.

Процесс проектирования летательных аппаратов разделяется на периоды, которые различаются задачами, характером выполняемых работ, технологией.

К ним  относятся: 

• предэскизное проектирование (разработка технического предложения); 
• эскизное проектирование; 
• техническое проектирование; 
• рабочее проектирование. 

Развитие  методов оптимизации, глобальное применение вычислительной техники и использование систем автоматизированного проектирования (САПР), параллельное проектирование конструкций и технологии их серийного изготовления, прогнозирование, стремление максимального снижения затрат и издержек производства и эксплуатации авиационной техники - сильно изменили весь процесс проектирования, подняли его на новый качественный уровень. 

Процесс проектирования превратился в системное  проектирование (системный анализ), где любая составляющая некоторым  образом влияет на все остальные  части и систему в целом. Т.е. создаются связи между тем, что  необходимо, и тем, что целесообразно  и технически возможно. Кроме того САПР позволяют: 

• стабилизировать сроки проектирования; 
• более качественно прорабатывать проектируемые варианты конструкции; 
• взять на себя рутинную работу; 
• выполнить численное моделирование; 
• провести численный эксперимент. 

Все это  позволяет снизить стоимость проектирования, и обеспечить достоверные и предсказуемые результаты и параметры авиационных машин.

Совершенствуясь эволюционно, за счет улучшений в аэродинамике, в материалах, в силовых установках и в энергетических установках (двигатели различного назначения, силовой привод, системы, узлы и агрегаты), в бортовом радиоэлектронном оборудовании (БРЭО), в новых технологиях возможности авиации и летательных аппаратов могут быть повышены на десятки процентов. 

С ростом размаха работ по созданию авиационной  техники увеличивается разница в уровне и возможностях авиационной индустрии в разных странах, уменьшается количество государств и фирм, способных разрабатывать дорогие самолеты (самолеты с большой скоростью полета, самолеты с большой дальностью полета, самолеты с большой взлетной массой, а также самолеты с другими высокими техническими параметрами).

2. CALS-технологии в авиастроении

3. Основные понятия

Последнее десятилетие ХХ века характеризуется  широкой компьютеризацией всех видов деятельности человечества: от решения традиционных интеллектуальных задач научного характера до автоматизации  производственной, торговой, коммерческой, банковской и других видов деятельности.

Этой  всеобщей тенденции способствовало появление и массовое применение персональных компьютеров, а также средств телекоммуникаций и вычислительных сетей, в том числе «всемирной паутины» – сети Интернет.

Эти факторы  сделали актуальной проблему развития и эффективного использования информационных ресурсов – как локальных, так  и общенациональных и даже глобальных. Уже в 80-е годы было осознано, что информационные ресурсы любой страны по стоимости соизмеримы и, быть может, превосходят стоимость природных, в том числе энергетических ресурсов.

Стало ясно, что устоять в конкурентной борьбе смогут только те предприятия, которые будут применять в  своей деятельности современные  информационные технологии (ИТ). Именно ИТ наряду с прогрессивными технологиями материального производства позволяют существенно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции при значительном сокращении сроков постановки на производство изделий, отвечающих запросам и ожиданиям потребителей.

Однако  в тот же период было осознано, что  частичная, фрагментарная компьютеризация  отдельных видов производственной деятельности, будучи делом дорогостоящим, не оправдывает возлагаемых на нее  надежд. Это связано с тем, что  первые реализации ИТ представляли собой попытки внедрения качественно новых средств в традиционную технологическую среду.

Эти попытки  либо полностью отторгались, либо адаптировались к этой среде таким образом, что  эффект от их использования был невелик. Примерами таких попыток могут служить:

• многочисленные АСУ, роль которых сводилась к автоматизации простейших учетных и отчетных функций;
• конструкторские САПР (CAD – Computer Aided Design), заменявшие чертежную доску и кульман экраном дисплея;
• технологические САПР (CAM - Computer Aided Manufacturing), облегчавшие подготовку технологической документации и управляющих программ для станков с ЧПУ;
• автоматизированные системы инженерных расчетов (CAE - Computer Aided Engineering) и т.д.

Все эти  средства создавались на различных  вычислительных платформах, в различных  языковых средах и, как правило, были несовместимы между собой, что предопределяло их автономное использование с необходимостью многократной перекодировки подчас одной и той же информации для ввода ее в ту или иную систему. Помимо резкого возрастания объемов рутинного труда, это приводило к многочисленным ошибкам и, как следствие, к снижению эффективности систем.