航空制造业智能制造特点及推进思路

航空制造业特点

（1）系统繁芜程度高，构造繁芜 

由于航空产品运用领域的分外性，导致航空制造业呈现系统高度综合的家当特点，系统间构成了繁芜弘大的关系网并在精度上有高标准、严哀求。
航空制造家当零部件种类繁多，零部件数量达到500万量级。
而且，零部件之间相互联系，哀求具有很高的折衷性。

图1 不同行业产品开拓流程中的繁芜度

航空产品的研发较其他行业相对繁芜，兰德公司研究了1965－2000年美军采购战机的干系历史数据后创造，制约防空系统创新理念落地的瓶颈在于繁芜度管理能力。
在新的防务产品带来的代价增长中，与繁芜度管理干系的影响成分占5成旁边，如图1所示。
图中，赤色为集成电路家当，绿色为汽车制造家当，蓝色为防务工业。
航空航天系统从设计、集成到测试所耗费的韶光大于集成电路、汽车制造。
不考虑通货膨胀成分，从20世纪60年代至今，航空航天系统开拓用度增长率达8～12倍，其他两个家当却没有明显增长。

（2）多品种、变批量和定制化 

航空产品包括飞机、发动机及各种机载设备等，品种多，型号谱系和批次多达几十种，但单一型号的飞机年产量却每每不超过百架。
这个特点对数字化生产线的建立有很大的制约，增加了生产体系的构建和运营本钱，同时对生产举动步伐的高度柔性化和智能化，以及生产运营过程的精益化提出了很高哀求。

（3）生产制造过程工艺路线长，产品制造和装置哀求高 

作为高代价产品，航空产品工件生产制造工序多，偏差积累的环节多。
航空行业的机器加工每每须冲要破零部件尺寸大、构造繁芜、刚性弱、材料难加工和加工精度哀求高档一系列繁芜制造难题。
航空产品装置过程以人工为主，大部件精准对接，表面接插掌握和零部件折衷操为难刁难操作职员来说操作难度大。
在制造数据管理中，产生的数据模型体量弘大，从韶光与准确性上对数据掌握有严格哀求。

（4）生产组织管理繁芜，供应链协同难度大 

航空产品从设计试验莅临盆制造，超过家当链不同的企业，这些企业地理位置分散，属于范例的跨企业跨地域协同，带来家当链协同的难度较高，未便利管理。
卖力生产的单位层级多、配套链长。
成品供应商遍布天下各地，联系不便。
供应链-家当链协同一致是航空制造业发展的紧张瓶颈。

按照标准的供应链管理模型，制造业产品的生产从供应商到核心企业再到客户都具有采购、生产、配送和退货等环节的协同迭代，是较长的代价创造协同过程。
不同家当对家当链、供应链和代价链三链协同的关注点差异较大。
流程制造业和电子等行业每每关注采购、库存，这些行业供应链中采购本钱占比较大；食品等行业关注物流和运输，特殊讲究时效性；国防装备的供应链则提出安全可控、充足保障、柔性敏捷等哀求。
而作为离散制造业的航空航天行业，由于自身家当特点，每每强调总集成商牵引的高下游协同，重点为精准供应链和精益化生产，通过追求生产均衡，实现从产品总装、部件/系统到一配、二配供应链的精准协同，并寻求供应链、家当链和代价链协同下的最优能力配置。

建立智能制造架构，构建数字化生产线

在世界工程技能发展进程中，航空航天每每通过自身家当的创新发展牵引前辈生产制造技能、装备、大型工业软件的创新发展，成为前辈信息通信技能、前辈工艺装备和前辈生产制造模式的运用高地。
实现中国航空制造业的智能化发展，是一个繁芜的系统工程。
在集团公司辅导下，中国航空制造技能研究院、航空工业信息技能中央联合培植智能制造创新中央，完善航空工业智能制造架构方案和培植方案，为各单位开展项目论证、培植以及中央技能预研、办理方案开拓等供应辅导。
参与航空智能制造试点推进，造就智能制造导航项目，总结提炼并形成推广模式。
研究智能制造关键技能并形成航空工业智能制造技能体系，从材料、技能、人力等方面支撑航空工业智能制造行动操持。
从发展方案、架构设计、体系培植、技能研发和运用验证几大方面统筹推进智能制造事情。

（1）智能制造的关键特色 

在进行智能制造顶层设计时，要理解什么是智能制造，捉住智能制造的关键特色是实现数字化、智能化的第一要务。
航空智能制造终极总结为四个范例特色：动态感知、实时剖析、自主决策和精准实行。

动态感知：全面感知企业、车间、设备的实时运行状态，得到一线数据，为后面环节打好根本。

实时剖析：对获取的实时运行状态数据进行及时、快速地剖析，包括数据的高等剖析、边缘层的自动化剖析等，为后续的决策供应依据。

自主决策：按照设定的规则，根据数据剖析的结果，为人在环的智能制造系统供应判断和选择依据的支撑。

精准实行：实行决策，对设备状态、车间和生产线的运行做出调度，使生产能够顺利、高效进行。
这四个环节层层递进，形成了良性的螺旋上升循环，促进了制造体系的有序高效进行。

（2）智能制造参考架构

图2 智能制造参考架构

在进行智能制造顶层架构设计时，不但是要实现底层一个车间、一个家当线的数字化、智能化，而是要从动态企业同盟、企业管理莅临盆管理再到掌握实行层将智能化覆盖需求工程、观点设计、产品设计、产品试制、产品制造、利用保障以及退役产品全生命周期。

结合数字化转型和高端设备研制，加速推进航空智能制造发展

当前，以新一代信息技能为代表，数字技能与制造业的深入领悟正在加速智能制造向更高层面、更深层次的发展。
当然，航空制造业数字化、智能化转型事情不是一挥而就的，要分层推进，多层面同步发力。
通过引入数字孪生的理念，建立基于模型的企业，多维推动企业的数字化、智能化转型。

首先在家当链层面，要更加关注运用供应链建模和仿真技能来优化家当布局和分工，在“数字中国”大环境中建立航空工业的数字供应网络；第二，在智能工厂培植层面，要更加看重基于过程仿真的智能车间和数字化生产线设计建造的过程。
当然，工厂和生产线设计建造过程也不局限于行业内部，也可以延伸至行业外。
在这个根本上，对实际的生产过程，即全体物理制造过程要进行更加细致和逼真的建模和仿真，促进生产制造活动的优化和重构，使之更加柔性化和智能化。
在生产实行层，如生产设备、物流系统、制造资源等同步引入建模与仿真，构建数字孪生。
在产品全生命周期模型贯通方面，产品的数字化定义（MBD）在航空航天行业的运用已有相称成效，但远期要向全生命周期进一步踏实推进。

未来航空制造业的智能制造系统该当是基于稠浊云的智能制造系统，同时通过综合构建工业赛博物理系统（CPS），实现虚拟天下和现实天下的领悟发展。
随着客户需求及市场的变革，航空生产制造模式在柔性化和可重构方面哀求越来越高。
要以总装，比如飞机整机总装或者发动机总装为牵引，重构柔性制造模式，同时向下牵引各个专业生产线的培植和运作，如机器加工、钣金成形、焊接、复合股料及表面处理等。
生产制造系统在生产线层面基本上因此CPS的理念推进，也称做工业CPS系统，期望形成虚实领悟两个层面，并在赛博层做更多的事情。
无论是从产品工艺过程的方案、资产设备的数字化管理，还是从生产过程的精益化运营等方面，在虚拟空间都应只管即便进行高精度的仿真，辅导生产现场的运作，以便实现虚实互动、虚实结合的新CPS系统。

智能制造系统终极须要通过一个个分层分级的智能系统组成。
智能单元和智能工艺装备是未来构建智能系统的硬核心。
航空制造业要实现创新发展，高端工艺装备的投入必不可少。
“机器代人”在航空制造业有新的内涵。
在金属切削领域，要重点打破五坐标加工中央、五坐标强力切削铣床和三坐标、五坐标高速切削铣床等；在复合股料构件领域冲要破复合股料自动铺丝铺带设备和复合股料自动检测设备等；在金属成形领域要重点打破智能化热成形设备、蒙皮拉伸设备、超速成形/扩散连接设备、旋压成形设备和喷丸成形设备等；在特种加工领域要重点打破激光表面强扮装备、等离子喷涂设备、电解加工设备、磨粒流加工设备、电液束加工设备和3D打印设备等；在焊接领域要重点打破电子束焊接设备、激光焊接设备、搅拌摩擦焊接设备和线性摩擦焊接设备等；在精密加工领域冲要破超精密加工机床、三坐标丈量机和惯导测试与运动姿态设备等等。

结束语

航空工业推进数字化和智能化，终极目标是知足用户对航空产品的新需求，以国防实力，推动大众享受航空，实现对美好生活的神往。
未来航空工业智能制造的发展要以用户需求为核心，为用户供应高质量的个性化定制服务。
以此为牵引推动构建网络化协同和智能化生产网络，形成一种新的生产制造模式。
在这根本上提升产品做事的质量，降落本钱，提高综合效率。
全体行业要迎合以数字技能为代表的新一轮科技革命和家当变革的历史趋势，捉住新一轮发展的机遇来推动数字化、网络化和智能化技能在航空航天的运用。
（作者：沈洪才）

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