在派珀飞机的设计和制造过程

计算机辅助设计(CAD)系统允许工程师、建筑师和其他设计专业人员在规划和设计阶段快速准确地交付大量图纸。就像在其他行业一样，在航空航天工业中使用CAD开云体育官方下载对于创新飞机设计和功能的成功创造至关重要。

在这一集下一代设计播客，我们的主持人詹妮弗·派珀加入了迈克尔·奥谢，产品开发IPT的首席结构设计工程师派珀飞机．他将向我们介绍派珀飞机公司的设计和制造过程。

在这一集中，他将帮助我们了解他作为首席结构设计工程师的角色和他的日常工作，其中包括使用西门子的开云体育平台登录NX CAD．您将了解派珀飞机公司的设计和制造流程，2019冠状病毒病大流行对航空航天工业的影响，以及派珀飞机公司如何适应新的需求，包括向电动和自动驾驶飞机的转变。

本期节目你会学到什么：

• Piper Aircraft的设计过程
• 西门子的开云体育平台登录NX如何帮助Piper Aircraft跟上行业中日益增加的产品复杂性
• 航空航天和国防领域的挑战，以及仿真和可视化工具如何在设计过程中提供帮助
• 派珀的光环安全系统
• 2019冠状病毒病大流行对航空航天业的影响以及派珀飞机公司如何适应新的需求

今天，一切都是从数字化开始的。我的意思是，每一个概念，布局，迭代，都是在CAD中。CAD真的让它变得更容易更便宜。

迈克尔·奥谢，派珀飞机公司

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播客成绩单

迈克尔·奥谢:一切都是从数字开始的——每个概念、布局和迭代，都是在CAD中进行的。CAD真的让它变得更容易更便宜。我无法想象每次我想要改变某件东西时都得返工一架飞机;你可以直接用CAD来做，然后说，‘不，这行不通’，然后迭代它。

詹妮弗•派珀:欢迎来到下一代设计播客的下一集。我是主持人，詹妮弗·派珀。在这期节目中，我将和Piper Aircraft的首席结构设计工程师Michael O’shea谈论这家航空公司的设计和制造过程，以及他们利用NX和数字孪生体的方式。在我们开始之前，让我们来认识一下今天的嘉宾。迈克尔，你能告诉我们一些你在派珀飞机公司扮演的角色吗?

迈克尔·奥谢:我是结构设计工程师。所以我从2016年开始，作为一名初级工程师，我加入了一个只有优秀导师的团队。我很快就学会了CAD——主要是一个CAD设计师。几年后，我被提升为中级工程师，开始参与更大的项目，并帮助培训初级工程师和实习生。去年，派珀成立了一个产品开发团队，就像一个新的独立团队，所以我在那里担任了领导角色。

詹妮弗•派珀:你能给我们介绍一下派珀飞机公司吗?

迈克尔·奥谢:派珀是一家通用航空飞机制造公司。我们位于佛罗里达州的维罗海滩。我们最出名的可能是我们过去经常做的那种黄色的小熊——每个人都问我们关于它的事，他们要求我们重新开始做。今天，我们目前生产教练机以及商务和私人飞机。

詹妮弗•派珀:好了，欢迎来到我们的节目，感谢你今天的加入。我很好奇，是什么让你对航天工程感兴趣的?这是你一直看到的世界吗?

迈克尔·奥谢:不，实际上我根本没打算成为一名工程师。从小到大我都很喜欢音乐，大学第一学期就开始学音乐制作。一个学期后，我发现要在这个行业找到一份工作似乎很难，所以我下个学期转到了建筑专业，因为我不知道自己想做什么。当我还是个孩子的时候，我对建筑很感兴趣，但我并不是真的想做这个。有一天晚上，我的父母正在举办一个晚宴，我的祖父在家里，他开始告诉我他在普拉特和惠特尼公司做推进工程师的职业生涯——我不知道他做过这个——他推荐我做航空航天工程。这是10年前的事了，整个行业都在太空领域私有化，而SpaceX正在做大事，所以这看起来很酷。所以，第二天，我就上网换了专业。

詹妮弗•派珀:哇，听起来你欠你爷爷一个大大的谢谢!你最喜欢派珀公司生产的哪一款飞机?

迈克尔·奥谢:当然是M600。我不喜欢坐飞机，也害怕坐飞机。我不是一个航空爱好者。但从产品的角度来看，它是我们最闪亮的飞机。它有很好的内饰和很棒的航空电子设备。正如我之前提到的，它有Garmin的自动着陆系统，这真的很酷。

詹妮弗•派珀:你能向我们的听众描述一下你的日常生活吗?你每天都在使用什么工具?

迈克尔·奥谢:需要大量的CAD，大量的NX时间。在派珀，我们能够在飞机的许多不同领域工作。在结构设计部门，我负责过机身、机翼、尾翼和起落架。我们的室内设计也负责结构设计，所以室内设计有很多内容。这只是设计的一个方面，我们还有航空电子，电气和软件部门。开云体育官网入口我们有动力装置和机械系统部门。有太多的部门了。我们通过CAD来运行所有的东西，所以有很多CAD建模。对我来说，我们的结构大多是金属的，所以有很多金属板设计。我们做其他部件，比如机械加工; castings; for interiors, we’ll do thermoplastics; 3D printed parts — so many different modeling techniques go into all those different manufacturing styles. Also, we do CAD sub-assembly and large assembly configurations all the way up to our complete aircraft. So, everything is configured through CAD. And all the engineers at Piper are also our drafters — we draft all of our own designs as well, so we have to know all of the drafting functionality as well. So, just a lot of CAD work day to day.

詹妮弗•派珀:你是怎么接触到CAD软件和NX的?开云体育官网入口这个过程是你在大学里学到的吗?

迈克尔·奥谢:你可能会认为，在大学里，我们会有大量的CAD经验，这是他们会教给我们的，但我直到大四才真正获得CAD经验。即使在那时，它也非常小，而且是在SolidWorks中。我第一次真正的自我介绍是在Piper的NX。这是一种亲身体验并开始建模的过程。这些线索有助于回答问题并引导你。我们有入门培训，但我总是发现学习如何建模的最好方法是开始熟悉。

詹妮弗•派珀:你会给那些想学习NX的人什么建议?

迈克尔·奥谢:对于试图学习NX的人，我会说坚持下去。刚开始打开一个CAD套件可能会让人不知所措，有这么多工具，你不知道任何东西的名字，甚至不知道它能做什么。所以，通常，你会看到入门级设计师非常努力地做一些东西，他们会提出50个功能，你只是告诉他们，“嘿，你可以只做这一件事，它会让事情变得更容易——一个功能。”所以，你只要坚持下去，克服学习曲线，学习如何使用它。

詹妮弗•派珀:听起来在这个过程中有很多尝试和错误。

迈克尔·奥谢:正确的。你读了一堆关于怎么做的手册，但你不知道任何东西的名字，所以这有点没用。你必须开始用它来弄清楚东西是什么。

詹妮弗•派珀:迈克尔，我想知道你是否能给我更多的洞察派珀飞机公司的设计过程以及它实际是什么样子的。这个过程从哪里开始呢?

迈克尔·奥谢:这一点很难确定。我认为这很大程度上取决于项目的规模。所以你可以有一个非常大的项目包括派珀的每个工程师或者你可以有一个非常小的项目。只是修改一个零件，需要一个工程师。所以，我认为不管怎样，它都是从概念开始的——所以，也许营销部门会要求一些新的东西，或者制造部门会要求我们修改一些东西，以帮助他们更好地制造飞机。工程部将对其进行评估，我们将开始建模。一切都是从建模开始的。我们将开始并进行建模工作，我们将使用TC Vis (Teamcenter Visualization)主持设计审查，我们将展示设计概念。有时候，如果它很简单，它会立即获得批准;更复杂的东西需要经过多次设计审查、数周、多次迭代才能真正确定下来。

詹妮弗•派珀:你通常会看到一次有多少人在一个项目上工作?

迈克尔·奥谢:对于一个大型项目，我们可以拥有整个工程团队。你可能有超过100人——有时更多——在一个程序上工作。所以，这么大的东西有很多活动部件。有趣的是，在我开始之前，把所有的CAD文件本地存储在服务器上是很常见的，我猜，你可以通过文件资源管理器访问它，就像Word文档一样，人们可以覆盖文件，并没有一个很好的方法来控制它。因为我们使用Teamcenter，所以所有东西都要通过它运行。我整个职业生涯都在使用Teamcenter，我不知道有什么不同。所以，我们通过它运行我们所有的建模和起草文件。你可以很容易地检出文件。它向其他用户表明他们被锁定并且不能修改它。我们还通过Teamcenter运行我们的整个签字过程并发布我们所有的CAD数据。 So, that really helps on a big program like that to collaborate. You don’t have to do so much physical communicating with people; it does it through your data management system.

詹妮弗•派珀:自派珀飞机公司成立以来，你认为这个过程发生了多大的变化?我认为90年前的过程在今天是完全无法辨认的。

迈克尔·奥谢:你可以想象，他们这么做的时候我不在30年代，所以我只能推测。但我认为，当时的很多设计都是在建造;你要先造飞机，然后再补文档。所以你会尝试很多不同的物理设计，然后一旦你发现什么是有效的，你就把它记录下来。这就是你将来重复构建的方式。今天，一切都是从数字开始的——每个概念、布局和迭代，都是在CAD中进行的。CAD真的让它变得更容易更便宜。我无法想象每次我想要改变某件东西时都得返工一架飞机;你可以用CAD来做，然后说，“不，这行不通，”然后迭代它。而且非常简单，价格也便宜得多。

詹妮弗•派珀:所以CAD和NX在设计过程中创造了巨大的优势。

迈克尔·奥谢:NX让快速建模这些概念变得非常容易。你可以用一种对下游用户有效且容易使用的方式来建立这些CAD模型。所以，你想要一个完全参数化的CAD模型，在那里你可以控制设计，用户可以进来，看到你的意图是什么，以及如何做出一个简单的改变。你不希望他们每次打开一个文件都要重新构建一个部件。NX非常强大，它允许您这样做。正如我之前提到的，能够快速做到这一点可以节省时间和金钱。所以，这都是成本效益。另一个重要方面是装配管理。你可以把所有的部件以一种有意义的方式组合在一起，建造子组件，然后把它们放入组件和装置中，一直到整个飞机。这些大型程序集非常复杂，而NX可以帮助处理这些问题。

詹妮弗•派珀:我知道航空航天业正在看到定制化和产品复杂性增加的大趋势，NX如何帮助Piper Aircraft跟上这一趋势?

迈克尔·奥谢:装配的一个重要工具——只是从我们离开的地方触及一点——是压制和装配安排，特别是我们的内饰，有很多不同的选择和配置。它可以是同一热塑性部件或3D打印部件的多种颜色。每一种颜色都必须有不同的零件号，这样你才能把它储存在货架上。也有交替的部分。所以你可能有一个内部面板有一个储物袋或一个没有，他们是可选的。所以，在CAD中，你不会想要所有这些不同的选项堆叠在一起。因此，能够以不同的方式储存它们，你可以在一种安排中抑制一种选择，在另一种安排中抑制另一种选择，这有助于向市场营销人员展示这些不同的配置，这样他们就能看到客户将得到什么。因此，如果客户想要切换所有这些不同的选项，你可以只展示一架飞机的所有这些选项，而不是把所有的东西都堆在一起。所以我认为这是处理这种复杂性的一种非常强大的方式。

詹妮弗•派珀:Piper Aircraft是否在NX软件的持续发布计划中?开云体育官网入口你对频繁的软件更新有何体会?开云体育官网入口

迈克尔·奥谢:他们可以更频繁地访问它，这绝对很酷。在Teamcenter 13或持续发布的NX之前，我想我们使用的是NX 11。在那之前，我们是7.5。所以，因为有如此侵扰性的更新，我们不得不基本上停止我们正在做的事情，在一个周末内全部推出，然后确保一切正常——周日，与一些测试用户一起。如果它不起作用，我们就得把它全部倒回去。所以，持续发布要容易得多，因为它们是较小的更新，但足够大，可以进行改进，但又足够小，不会在出现问题时关闭我们。所以，这真的很酷。

詹妮弗•派珀:听你这么说真是太好了。派珀在日常工作中遇到的航空航天和国防领域的挑战是什么?

迈克尔·奥谢:这种复杂性真的很难处理。现在顾客的需求很大，很难做到。在过去，你买了一辆车，你可以买一辆“棕褐色的”或一辆“黑色的”，它就像它一样。现在，什么都有包装;你有一个包，这个包，那个包，座位可以是不同的颜色，你可以到包外面去。真正做到这一点是非常困难的。这不仅仅是把它提供给客户那么简单;它必须被管理，你必须确保它一起工作。这很复杂。

詹妮弗•派珀:之前，你提到了3D打印。这对你跟上复杂性有什么帮助?

迈克尔·奥谢:我们现在在内部组件中经常使用它。你必须让这些部件获得不同级别飞机使用的认证。现在，我们基本上被批准在室内使用。我们不做任何金属制品，都是塑料制品。但是，是的，这是件大事。

詹妮弗•派珀:仿真和可视化在设计过程中扮演什么角色?

迈克尔·奥谢:我们每天都在这里使用TC Vis。当你走进工程部，每个工程师的电脑上都有。我个人有三个屏幕，其中一个一直有TC Vis。所以，再一次，有了这种复杂性，仅仅能够看到你所有的部件，你的设计概念，你做一个布局文件，你可以把它加载到TC Vis上的飞机上你可以看到它是如何与那里的东西相互作用的。或者你可能没有意识到另一个部门的人正在研究同一领域，他们改变了一些东西，而你没有意识到。所以你做了这些布局，你进入一个设计审查，你把所有这些学科坐在会议室里，然后你检查你那一周的设计。能够在一个轻量级的表示和可视化软件中看到这些，只是帮助每个人以一种快速简单的方式提供反馈。开云体育官网入口

詹妮弗•派珀:那么数字孪生兄弟呢?

迈克尔·奥谢:由于能够接触到整架飞机，我们快速地浏览飞机，实体飞机，以至于我们没有很多飞机可供我们参观。所以，通常情况下，你必须调查间隙，真正了解零件是如何相互作用的。我们也做了很多旧的设计飞机，我们不熟悉以前的设计。所以，当我们无法接触到实际的飞机时，能够在CAD中看到这一点真的很有帮助。

詹妮弗•派珀:我可以想象这将是一个巨大的游戏规则改变这类项目。其中一件事派珀是众所周知的是他们的HALO安全系统。你能多告诉我一点吗?

迈克尔·奥谢:从技术上讲，我不知道像这样的大型软件航空电子设备需要做些什么。开云体育官网入口但是我可以告诉你它是如何工作的。它可以手动或自动激活。基本上，如果飞行员遇到某种健康问题，无论是飞行员本人还是乘客都可以手动按下一个按钮来激活它，或者如果系统确定了一些奇怪的飞行异常，它会自动激活，如果是错误的，你可以选择取消它。一旦启动，它会计算各种参数，比如燃料，附近机场的跑道大小，以及你周围的天气，它会创建一个飞行路径，它会自动绕过地形和天气飞行。它还会自动向空中交通管制发送紧急信息，并向乘客更新状态和预计到达时间。它最终会着陆，自动刹车，并关闭燃料，这样引擎就会断电。到那时，急救人员应该已经在坡道上等你了。

詹妮弗•派珀:这个系统对通用航空来说是一个巨大的进步。显然，COVID-19大流行对许多人的工作方式产生了重大影响。派珀飞机公司如何受到COVID-19大流行的影响?你有没有看到任何长期的变化?

迈克尔·奥谢:令人惊讶的是，我认为，长期来看，不会。一开始，我们都不确定接下来会发生什么，显然每个人都不确定。具体来说，对于工程，我们在想，“我们会远离家园吗?”我们没有这个能力。我们要休假了吗?如果我们不能设计或建造计划，你们为什么要付钱给我们?”这也说得通。但幸运的是，管理层解决了所有这些问题，为我们设置了远程访问权限。它是全职执行的，有很多员工的投入和反馈，我们将如何做。这些年来，我们能够继续工作，履行我们所有的承诺。 We did end up having part shortages like everyone else did, but we just worked through them and we worked closely with our suppliers and kept that supply chain open and made all of our planes.

詹妮弗•派珀:这是否改变了你的工作流程?还是一切基本上都完好无损?

迈克尔·奥谢:我认为我们最大的改变之一就是我们的签字过程。所以，在大流行之前，我们已经通过数字方式发布了所有的CAD数据，但我们仍然在物理上路由你必须签名的绘图包。当你远离家的时候，你是怎么做到的?你把你的图纸打印出来，放在那里，然后一些人会在晚上出现，在图纸上签名。这并不理想。因此，我们已经在考虑进入数字签名的想法，这是Teamcenter的功能之一。这确实强调了它的必要性，如果有必要的话，可以在家工作，并且仍然可以发布字体设计。

詹妮弗•派珀:总的来说，航空航天工业怎么样?大流行在那里产生了什么影响?

迈克尔·奥谢:我认为通用航空受到的影响似乎与商业航空相反。在商业航空方面，它真的很糟糕，每个人都害怕在别人旁边飞行;他们不想生病。人们仍然需要飞行，人们想要看望家人，人们需要出差，或者他们只是喜欢旅行。所以，你会看到人们或公司购买通用航空小型飞机的热潮，这样他们就可以继续这样做，他们认为这样更安全。所以，我们的需求增加或保持不变，情况并没有变得更糟。

詹妮弗•派珀:所以，你可以说，因为人们放弃了商业航空，小型飞机越来越受欢迎。在我们结束之前，我想谈谈下一代航空航天设计。你如何看待这个行业在未来十年左右的发展，特别是对Piper Aircraft来说?

迈克尔·奥谢:每个人似乎都在努力推动电动和自动驾驶飞机，无论是通用航空飞机，他们只是做电力推进，或者你看到一些eVTOL(电动垂直起降)车辆用于空中出租车和其他东西。每个人似乎都对电动飞机很感兴趣。有了这些，就会有更多的复合材料，因为它们的强度与重量比，而且它们正试图最大限度地延长电池寿命。所以，这是一个不错的选择。每隔一段时间，你就会听到一些公司仍在努力研发超音速飞机。有很多初创公司都得到了大投资者的大力支持。很多时候，你需要它来推动一些想法向前发展。

詹妮弗•派珀:所以这听起来很像汽车行业正在发生的趋势。你觉得派珀是怎么适应这些新要求的?

迈克尔·奥谢:其中一些需求是我们讨论过的电力、自主和定制。今年7月，我们宣布与CAE合作，为我们的弓箭手开发一种电动转换套件。CAE是一家主要的航空航天培训解决方案公司。一旦他们认证了这套设备，他们就会把三分之二的弓箭手换成电动的。然后他们计划将该套件推向市场，供第三方使用。所以，理论上，任何人只要有一把弓箭手，都可以把它转换成电能。在自动驾驶方面，我们之前讨论过，派珀是第一个将Garmin Autoland整合到市场上的公司，派珀还将推出更多的自动驾驶产品。在定制方面，内饰是最主要的问题，每个人都想定制一切，所以我们努力跟上这些不断变化的需求，能够给客户他们想要的东西，让他们觉得自己的飞机是独一无二的。

詹妮弗•派珀:作为首席工程师，你认为设计的未来会是什么样子?

迈克尔·奥谢:设计的未来似乎是朝着快速原型的方向发展。即使在NX的最新更新中，您也可以看到有许多用于快速原型制作的新工具。这与增材制造3D打印部分是有道理的，一切都很快。所以，这对于快速的概念设计和原型来说是非常好的，你可以减少迭代时间和模型制作时间。我认为有一个重要的方面是不要忽视参数化设计。所以，快速原型对于开发和快速完善概念非常有用。但是工程师仍然需要通过使用表达式和输入参数来保持对设计的控制，只使用参数化设计。而NX让你有能力做到这两点;你可以快速制作原型，然后你可以回过头来参数化你的设计。

詹妮弗•派珀:迈克尔，非常感谢你今天来参加我们的节目，和你聊天很愉快。

迈克尔·奥谢:谢谢你邀请我。我很感激。

詹妮弗•派珀:感谢我们的听众收听今天的节目。下次加入我们，了解更多关于最新设计创新和软件应用的讨论。开云体育官网入口我是主持人詹妮弗·派珀，这里是《下一代设计》。