據預測，未來20年內，全球新機交付量約為43013架，價值57878億美元。其中，我國飛機制造業年平均增長率約為5.2%，新機交付量將達到8575架，價值約12104億美元。航空制造產業作為國家“十三五”規劃和“中國制造2025”的重點發展領域之一，已經成為國家戰略性產業，對于提升整體工業實力具有重大意義。

零部件設計、工藝、裝配精度是影響飛機制造的主導因素，然而在生產過程和裝配過程中，往往會因為設計工藝差、零部件精度差，導致在生產程序中需要手工校正，在裝配過程中出現強迫裝配的問題，這是飛機制造業的一大痛點。想要攻破上述飛機制造的痛難點，就需要有針對性地輔助飛機零部件設計、裝配的創新技術面世。航空航天領域專家代紅辰，至今主持并成功落實過的重大飛機制造技術方案達到上百個，擁有豐富的航空航天技術經驗。在多次飛機零部件裝配項目處理中，代紅辰也發現了零部件設計工藝對裝配及后續環節影響重大的問題，基于此，他積極尋找解決問題的方法。

代紅辰通過走訪合作過的航空航天領域企業，收集了上百份飛機零部件設計與裝配方案報告，總結出它們在零部件設計與裝配過程中所遇到普遍存在的問題，以這些數據為參考進行相關新系統的研發。在系統研發之初，代紅辰也收集了數十個針對提升飛機零部件設計精度和工藝水平的技術系統。他注意到近年來鮮少有結合最新技術研發的零部件設計輔助系統，技術上存在滯后性。因此代紅辰選擇采用CPLD技術作為新系統研發的技術支撐，即Complex Programmable Logic Device，CPLD技術是PLD技術的升級版，其邏輯元件較PLD技術更為復雜。“CPLD技術是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路，其基本設計方法是借助集成開發軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜（在系統編程）將代碼傳送到目標芯片中，實現設計的數字系統，具有編程靈活、集成度高、設計開發周期短、適用范圍寬、保密性強等優點”據代紅辰介紹道。他在新系統研發過程中，曾遇到過最難解決的便是數據接口驅動程序異常，經過無數次排查和實驗，代紅辰才利用java技術棧解決了該問題。

2021年11月，“基于CPLD技術的飛機零部件設計輔助系統V1.0”在代紅辰沒日沒夜地調試中終于面世，并在我國航空航天領域引發了一次激烈的討論，因為該技術對于飛機零部件設計板塊來說是一次重大且創新的突破。據了解，該系統通過全三維定義模型來實現產品信息完整的表達，使三維模型包含了幾何信息、零部件的模型屬性、工程注釋、連接關系、尺寸公差、加工工藝和檢驗要求等屬性信息。模型建立的屬性信息會被系統儲存在海量的信息數據庫，為產品設計、試驗打樣、工藝規劃、工裝設計和加工制造等飛機零部件研制環節提供統一的數據支持。值得注意的是，系統除了前端的飛機零部件設計部分，還創新性開發了后端的飛機零部件模擬裝配系統，以便通過模擬對前端的飛機零部件設計進行調整該，減少其在實際裝配中的誤差。后端部分系統集成了虛擬技術、激光跟蹤儀檢測技術與柔性定位技術，采用了基于力與位移的全閉環控制方法，借助虛擬裝調系統實現關鍵部件的自適應定位與裝夾。同時，系統采用某型機機頭錐作為自適應裝配驗證對象，完成了對該部件的自適應精確裝調，保證了虛擬安裝的精度，實現了虛擬裝配過程中力與位移的監控。相比市面上現有的飛機零部件設計輔助技術，該系統將飛機零部件精度提升了將近17%，達到了第一梯隊的水平。

“基于CPLD技術的飛機零部件設計輔助系統V1.0”的先進程度和嚴謹性，對于當前飛機零部件的設計、裝配工序都有非常積極的影響，先進的CPLD技術使得飛機零部件設計與裝配過程變得更為透明和智能，大幅度降低了零部件誤差率和人工裝配的勞動力浪費，在解決當下飛機制造零部件工藝和精度差的問題有著重大突破。

“新系統的研發過程中遇到了許多突發狀況，但只要冷靜下來，仔細排查，問題都能被解決，可以說，技術開發非常需要耐心。”代紅辰表示，他希望通過自己的技術創新，鼓勵更多同行者緊隨時代發展的腳步，爭當航空航天技術創新領域“第一個吃螃蟹的人”。（文/周璇）