波音的美梦 空客的噩梦

Mel Duvall and Doug Bartholomew

当空客德国的工程师们使用Catia v4来设计A380的内部布线时,其法国的工程师们却正在使用更为先进的Catia v5考虑机身的整体布线——这给空客带来的是60亿美元的损失。同样面对软件的兼容性问题,波音却能应用PLM(产品生命周期管理)化险为夷,扭转乾坤。

2006年10月3日,星期二。空客的首席执行官Christian Streiff发布了一个消息:空客的超级巨无霸A380的交付时间将至少被推迟两年。这给空客——这个波音的最大竞争对手,带来的是60亿美元的损失。而这次延期的主要原因就是架构A380的工程师们使用的计算机辅助设计软件出现了兼容性问题。

空客 60亿美元的代价

Streiff说,当大量预先配置好的电线被运抵法国图卢兹要做第一次试安装时,他们就发现在机身的背部和前端的装配都有问题,根本无法组装A380。工人们开始寄希望于手动调整,但每架飞机的电线接起来长达483千米,用了40300个连接器,手动调整根本是徒劳。问题变得非常严重。

为什么会这样?直到工程师使用不同版本的Catia所做的设计文件被放在一起时,空客才发现是这里出了错。在德国,空客的工程师主要负责飞机的主体机身设计,他们使用的是老版本的计算机辅助设计软件Catia v4(Dassault Systemes公司产品);而在法国城市图卢兹,负责组装A380的工程师们使用的则是该软件的新版本Catia v5。这个差异及其后续的更改让空客不得不付出60亿美元的代价。

空客2006年的噩梦实际上可以追溯到2001年这个公司艰难诞生的时候。当时空客在4个国家的16个地方设立了办公室和生产工厂,拥有大约4.1万名员工。各个地方的分公司在选择软件时根本不会在意别人正在使用的是什么版本。缺乏统一的流程和技术,给空客日后陷入麻烦埋下了祸根。空客的疏忽导致其设计时的标准不统一,并实际体现到了A380的主体设计上。

Dassault Systemes美国公司负责市场的VPPeter Schmitt说:“空客这60亿美元损失的原因非常简单,其实是可以花费很少的成本在早期避免的。”他的意思很明显:使用PLM的公司能够确保他们使用的是同样的软件工具和版本。“如果制造商使用PLM,”Schmitt补充道,“就能确保每个人都是在使用同样的数据工作。”

尽管空客对于德国设计师为什么使用旧版本的CAD软件保持沉默,但大多数的观察家都认为可能很简单——是钱的问题,培训工程师使用Catia v5的成本很可能就是这次空客发生事故的关键原因。“空客决定不把德国放在Catia v5的培训之列。”英国Oxford Cenit公司的Geoff Haines表示,“他们这样决定的原因是预算问题。”于是,问题发生了。

对CAD软件不熟悉的人也许会问,为什么同一个软件包的不同版本会有如此大的差异,或者说为什么非得需要彻底的重新培训?原因就在于Catia的这两个软件版本处理绘图的基础完全不一样,所以数字化模型的方法也有很大差异。“v5更加高级,更加直观。”ITI TranscenData公司(业务是开发CAD转换软件)负责CAD互操作性的产品经理Doug Cheney介绍,“使用老版本,工程师需要手动绘制模型;而使用新版本,系统能够自动找到最合适的解决方案。”

空客的工程师遇到的问题是在创建累计长达数百千米的A380机身电线时有些基础性的差异。工程师们当时应该注意,描述模型细节的一些地方,如弯曲度等,在Catia v4和v5之间进行转换时有时不能进行复制。换句话说,在复制3D模型时需要特别注意显示电线的细节。因为,即使是一些地方的布线细节丢失,都将导致制造商或者供应商所提供的产品最终无法用到飞机上。

另外,度量单位在CAD系统之间进行转换时也可能发生很大的变化。V5 Engineering公司的业务就是主要培训工程师使用Catia v5,其总裁Brian Barsamian表示:“软件的代码从v4到v5进行了完全的重写。”他说,“你不得不小心设置参数,定义要导出的测量单位。否则1毫米也许就会变成25.4毫米,因为1毫米会被看作是1英寸。”

波音 不走寻常路

波音也同样使用Catia软件作为787项目的设计工具。那么,为什么波音没有出现同样的问题呢?波音认为,正是因为他们采取了恰当的措施才阻止了类似事件的发生。当波音董事会在2004年4月正式批准787项目时,其准备工作其实已经进行了两年的时间。在2002年初,之后787项目的IT主管Carol Pittman就开始与系统集成主管Kevin Fowler进行会晤,商讨技术策略。Pittman和Fowler之所以同意在这个项目中使用Dassault Systemes的PLM平台,很大程度上是基于波音777项目全数字化设计的成功经验。他们使用了Dassault PLM所有的主要组件:用Catia v5做设计,用Delmia模拟制造生产部件,用Enovia这个协作平台来访问与787相关的电子化设计和组件规范等信息。

他们达成一致的策略中,首要的一条就是保证软件的兼容性。Fowler说,波音已经很好地意识到了这可能带来的问题。他们在运营中有过使用不同CAD软件进行工作的经历,知道这样交换信息可能出现的风险。Fowler说,他想要在这个项目中尽量避免出现类似的问题。

787是第一个机身和翅膀都由类塑料材质(高强度的光纤、树脂和碳的混合体)制成的商业喷气机。这个新材料,以及改进的空气动力学设计、更有效的引擎等,让787比同等飞机少用20%的燃油,从而节约10%～20%的维护成本。这个项目的具体开发预算是保密的,但据估计在80亿美元到100亿美元之间。

过去,波音的标准做法是,先在公司做飞机的设计,然后将其中部分或者整体的蓝图交给制造商合作伙伴。但这一次,波音做了彻底的改变,他们使用Dassault PLM软件来与合作伙伴一起进行协作式的设计。大约有来自世界各地的6000名工程师参与了这个飞机的设计与制造。他们的合作伙伴包括:意大利的Alenia Aeronautica,生产飞机的主体机身;日本的Kawasaki Heavy Industries,生产部分的机身以及翅膀和起落装置;美国的Goodrich Aerostructures,生产引擎机舱和推力反向器。

Pittman和Fowler要求所有参与787设计的工程师都使用Catia v5,而不准使用其他的工具。这听起来容易,实际执行起来难度却很大。最开始,这需要一大笔资金来购买软件。波音和其供应商为该软件的每个授权支付了大约2万美元,他们在全世界共有大约6000名工程师,总共就需要大约1.2亿美元。另外,一些工程师还参加了培训,很多人花费了一年多的时间才学会熟练使用这个软件,用它来自定义满足实际需要的参数,并学习如何将每个数字化设计转换为实际的工程生产。 波音还为其合作伙伴采用Catia v5提供了一定的资金支持。“如果你使用同样版本的Catia工具,波音就会为你提供这个工具,并提供免费技术支持。”Barsamian说,他当时就是负责培训波音的工程师使用这个软件。

波音策略的另一个关键点在于确保软件版本控制,所有软件使用者得保持同步更新。波音最终决定,只有在一年中特定的4个时间点才能做软件升级。这样,所有参与787项目的波音工程师和外部合作伙伴将同时进行软件升级。当然,也要更新其他PLM厂商的软件。波音在使用Windchill,这个软件包是PTC生产的,与Dassault Enovia一起使用,用来模拟飞机部件生产过程变更的影响性分析。

这个项目取得成功的最后一个重要因素是他们使用了一个强大的数据仓库,用来保存所有的设计与工程信息。Dassault Enovia平台就像是一个访问位于华盛顿州Bellevue的16TB数据仓库的大门。波音鼓励其合作伙伴每周至少更新数据两次到这个数据仓库。这个数据仓库的基础是Unix服务器,运行IBM的DB2数据库。

波音选择了同一家软件公司Dassault的CAD和PDM系统,保证了高度的整合性。而空客则选择了混合,他们使用的CAD是Dassault的,但PDM系统是PTC的。在2005年9月,PTC宣布空客扩大了他们的数据管理解决方案的使用,将Windchill平台用于管理所有A380的CAD模型,并使用它的数字化组装系统。

但是,混合的选择可能需要额外的工作来保证平滑适应。“如果你想要和你的CAD数据深度集成,最好还是使用与CAD同样厂商的PDM系统。”Cheney说。尽管有协议的约束,但空客已经在重新考虑PTC了。在2006年7月,Dassault宣布,空客已经选择了Enovia平台用来管理它所有的飞机开发项目。“空客已经决定将Enovia这个VPLM(虚拟产品生命周期管理)用于所有的项目中。”Dassault说。Catia和Enovia的共同使用,已经成为空客新项目的标准。

波音的787项目看起来做得比这还更深入。Pittman和Fowler都说,也许保证这个项目最终成功的重要因素是获得了公司高管的支持。没有坚强的后盾,要想保证所有的合作伙伴,哪怕所有的波音工程师使用统一版本的软件、按照计划进行更新并在需要时保存数据,都是完全不可能的。

“我们从777项目中获得的最大收获,”Fowler指出,“就是数字化的数据具有巨大的价值。但更为重要的是在项目的整个生命周期中去充分发挥其价值。这成为我们在787项目中最大的目标。从接受客户订单开始,使用单一的数据源,经过设计、制造,直到最终交付。”他说,“这才是PLM的真实能量和能发挥优势的地方。”