民机典型机翼结构的多层次制造成本模型研究

机翼的结构设计不仅要满足强度、刚度等力学性能要求,还要考虑制造成本因素。纵观国内外主要的成本估算模型,难以找到可以适用于设计全过程各个阶段的成本模型,同时基于历史数据的重量成本法的模型缺乏与主要设计参数的直接耦合,难以在整个设计过程中使用。而基于CAE软件的多层次成本模型可以比较好地解决这个问题。文中根据飞机不同设计阶段的特点,提出一种新的多层次成本模型的方法,并通过将成本模型直接与CATIA中的参数化模型相结合,建立多个涉及不同细节、又相互关联的递进的结构模型。

基于作业成本的制造商利润优化模型

应用基于作业成本方法,研究了制造商的成本结构,给出了8个数学公式计算其不同类型的作业成本。并以制造商的利润为目标函数和顾客的订货量为可控决策变量,建立起制造商的利润优化模型。最后采用遗传算法对广东某铝业有限公司的部分数据进行仿真,结果表明,在一定范围内调整顾客的订货量,可以增加制造商的利润。

基于MPCM的先进复合材料构件制造成本分析

先进复合材料在航空航天、船舶交通、建筑能源等领域得到越来越多的应用,而其成本问题正成为当前制约其更广泛应用的核心问题,其中尤以制造成本占比最大,因此,对复合材料的制造成本进行合理分析、管理与控制显得特别重要。采用基于生产过程的制造工艺成本模型(MPCM),以风机叶片这一典型复合材料构件为应用实例,对复合材料制造成本组成元素进行了详细分析,建立了复合材料成本关系。研究表明:在复合材料构件生产过程中,基于MPCM模型的制造成本分析,可以有效地甄别制造成本中的低效利用部分,再结合生产工艺进行合理的技术优化设计,可以有效地控制复合材料制造成本,提高产品利润。

飞机复合材料结构全寿命成本研究

全寿命成本研究是以成本最低为目标的设计理念,这种理念越来越受到重视。基于飞机制造成本模型建立了复合材料结构制造成本模型,并且简化了变量。应用间隔功能检测策略建立了维修成本模型,与研制成本统一了变量,考虑到了整体的相关性。对金属和复合材料副翼的各项成本进行了对比分析。基于金属材料副翼而言,随着产量和使用时间增加,当复合材料研制成本增加0.2%时,生产成本减少15%,维修总成本减少21.7%,全寿命周期成本减少16.2%。计算结果表明复合材料在飞机结构上的应用会使其成本减少。

基于CAD模型的复合材料机翼成本快速估算

在机翼方案设计阶段需要快速对复合材料机翼的制造成本进行评估。基于制造工艺成本模型开发了复合材料机翼成本估算模型。应用CATIA二次开发技术编制了模型生成器,实现了参数化建模过程自动化,并为成本模型提供计算所需几何特征信息。实现了机翼设计方案CAD模型与成本分析模型无缝连接的自动化计算过程,给出了实现该过程的流程和主要步骤。以某型无人机复合材料机翼为例,验证了该方法的确能对不同结构布置形式和不同外形的复合材料机翼设计方案进行快速成本评估。估算结果表明,在外形相同的情况下,梁的个数增加1个,肋的个数减少4个的复合材料机翼,其总成本增加了约2.5%;在结构布置相同的情况下,展弦比和梢根比的变化对该复合材料机翼总成本的影响不大。