中國空間站是一個由天和核心艙、問天實驗艙、夢天實驗艙三艙組成的T字構型組合體。據介紹，這樣一個近百噸的龐然大物，在設計、制造、測試過程中，完全是數字化制造和驗證。那么，數字技術如何推動空間站高質量、高效率發展呢？近日，央視總臺“新聞直播間·兩總話天宮”欄目采訪了航天科技集團五院（以下簡稱五院）空間站系統總指揮王翔和相關專家。
空間站投入運營以后，每年還要發射兩艘神舟飛船，天地往返接送航天員。五院529廠的廠房里，神舟飛船的結構正在生產中。529廠數字化與智能制造技術總師林曉青介紹，現在所有載人航天工程都是以三維數控程序來驅動整個數控設備，最后完成整個的加工。
所謂的全三維的驅動是一個模型能承載設計信息、制造信息和檢驗信息，最后傳遞到總裝，還能承載裝配信息。一個模型是一個統一數據源。這個數據包是實時生成的，可以往回追溯，“任何一道工序，任何工人的每一步操作，它都有記錄，所有數據都在?！绷謺郧嗾f。
用數據來為空間站的研制歷程建立檔案，源于空間站工程起步階段的科學規劃。中國空間站的數字化始于2012年。那時，空間站剛進入初樣設計階段。
空間站系統復雜度高，涉及到能源、環境、控制、信息、推進等多學科、多系統。它的復雜還在于，一個專業設計如果發生了調整變化，會帶來一系列的對周邊系統的影響。五院空間站系統總指揮王翔舉了一個簡單的例子：“比如說空間站最終在天上組裝建造完成，有一個很重要的動作就是要轉位。整個空間站幾個艙的動力學模型分別出自不同的單位，我們有負責結構設計的單位，有負責大帆板研制的單位。那么轉位又要用轉位臂進行平面轉位的操作。在轉位的過程中姿態變了，帆板受太陽的照射就變了，可能發電的性能和最后的供電的輸出就全變了?！?/p>
因為各系統間的相互影響，總體部門很難控制。如果還采取過去各自做專業設計，設計完了再集成反饋的流程，周期很長。另一方面，空間站從設計、生產、總裝、測試、運行，研制流程貫穿了十多年。因此，傳統研制模式已經不能適應航天科技集團提出的高質量、高效率、高效益發展要求，必須采用全面數字化技術創新研制和運行模式?？臻g站從設計之初，就建立了一套數字化協同設計的平臺。
“在這個平臺上，相關的各自的專業模型可以集成到一起，在這個環境下就可以進行多學科的綜合的仿真，在仿真的過程中，剛才提到的這些效應和影響，都可以在中間反映和表現出來。如果這個時候需要做修正，比如說控制系統要對算法做修正，或者說不同的控制方式，測控是什么樣的一個條件等等，都可以在集成環境下進行相應的設計和驗證?！蓖跸枵f。
在529廠，生產方式已經從紙質圖紙變為三維模型，從表格化工藝變為結構化工藝。林曉青介紹，以前，像空間站的大型密封艙結構，如果按照圖紙制造，需要工藝和操作人員逐步理解、反復迭代；有了三維模型以后，產品更直觀，復雜結構產品用圖紙不好表現的，以三維模型的方式展現就一目了然，工藝準備、數控編程的效率大幅提高，研制效率提升了50%以上。同時，三維模型也統一了研制過程的數據來源，有助于控制好產品質量。
通過打通研制過程全周期、全三維的模型數字化流程，五院開辟了新型數字化研制模式，數字化技術提升了研制效率和質量，使中國空間站的研制周期縮短了30%。王翔表示，上下游的這些不同的部門都在這個體系下，通過數字模型聯系在一起。通過這種聯系，他們可以形成及時的反饋，也可以保證整個傳遞轉換的過程，這個信息是不失真的，是真實的、準確的、快速的。這樣一來，一方面效率提高了，減少了很多人工的工作量，另一方面也提高了質量，通過技術手段更是有效地避免了一些人為的出錯的可能性。
如今，數字空間站、地面這個與“天宮”等比例的空間站和太空中實際運行的空間站一起，共同形成了“天、地、數字”三站協同的新型運行模式。地面的等比例空間站用于軟件升級驗證和在軌航天員復雜操作地面驗證；數字空間站用于任務飛行方案的設計和驗證，以及在軌狀態的實時數據監控。通過數字空間站，用飛行數據開展在軌狀態預測、趨勢評估，以扎實的基礎能力做到給太空中正在運行的空間站一路護航。
“我們可以預設一些故障來檢驗故障預案，或者說我們根據天上的數據，利用這套模型來進行一些預示仿真，對健康狀況進行一些評估預示等等，這個數字空間站現在已經成為一個保障支持空間站在天上安全運行非常有效的工具了?！蓖跸枵f。
