大力發(fā)展航空智能制造 支撐高端裝備制造轉(zhuǎn)型升級(jí)

Develop the aviation intelligent manufacturing and support high-end equipment manufacturing transformation and upgrading

陶　永，李秋實(shí)，趙　罡

（北京航空航天大學(xué)，北京 100191）

TAO Yong,　LU Qiu-shi,　ZHAO Gang

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大力發(fā)展航空智能制造 支撐高端裝備制造轉(zhuǎn)型升級(jí)

Develop the aviation intelligent manufacturing and support high-end equipment manufacturing transformation and upgrading

陶永，李秋實(shí)，趙罡

（北京航空航天大學(xué)，北京 100191）

TAO Yong,LU Qiu-shi,ZHAO Gang

摘要：智能制造是我國(guó)搶占先進(jìn)制造業(yè)制高點(diǎn)的主攻方向，航空產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)高端裝備制造業(yè)的典型代表，智能制造推進(jìn)航空工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)新發(fā)展對(duì)我國(guó)高端裝備制造業(yè)發(fā)展具有重大典型引領(lǐng)示范作用。分析了智能制造的發(fā)展趨勢(shì)，闡述了我國(guó)航空工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)新發(fā)展對(duì)智能制造的迫切需求，提出航空領(lǐng)域發(fā)展智能制造的思路和目標(biāo)，并給出了相關(guān)發(fā)展重點(diǎn)和任務(wù)建議。

關(guān)鍵詞：智能制造；航空；智能工藝裝備；協(xié)同云制造；設(shè)計(jì)制造集成

0　引言

智能制造是我國(guó)搶占先進(jìn)制造技術(shù)制高點(diǎn)的主攻方向，也是我國(guó)制造升級(jí)的推進(jìn)器。智能制造作為國(guó)家戰(zhàn)略已列為“十五”規(guī)劃的重點(diǎn)內(nèi)容，國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》提出，圍繞九項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn)，完善八方面戰(zhàn)略支撐與保障，通過(guò)“步走”，到新中國(guó)成立100周年時(shí)進(jìn)入世界制造強(qiáng)國(guó)前列[1]；強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)和制造技術(shù)的深度融合是新輪產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)[2]，而智能制造則是搶占這制高點(diǎn)的主攻方向，其中還將突破發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域細(xì)化為包括航空產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的十大領(lǐng)域。

同時(shí)，政府提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與航空領(lǐng)域的先進(jìn)制造業(yè)的深度融合，使互聯(lián)網(wǎng)最新的信息技術(shù)、方法論和商業(yè)模式深度融合于制造業(yè)和服務(wù)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域之中，有助于促進(jìn)制造業(yè)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)服務(wù)型制造業(yè)和生產(chǎn)性制造業(yè)的發(fā)展[3]。

航空工業(yè)是典型的資金密集、技術(shù)密集、協(xié)作緊密型產(chǎn)業(yè)，具有高度壟斷、高技術(shù)的特性，是國(guó)家高端裝備制造業(yè)的典型代表。世界主要國(guó)家都將航空工業(yè)定義為國(guó)家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，既是個(gè)國(guó)家國(guó)防安全的重要基礎(chǔ)，也體現(xiàn)了個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展程度，是個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的體現(xiàn)。航空工業(yè)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，先進(jìn)航空產(chǎn)品的研制生產(chǎn)必然帶動(dòng)尖端技術(shù)的發(fā)展，因此，航空工業(yè)是推動(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的引擎。

以美國(guó)波音公司例，其始終保持全球領(lǐng)先的關(guān)鍵就是數(shù)字化的航空智能制造，其采用全球協(xié)同研制模式，主抓總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)交給其全球伙伴完成，并向著基于知識(shí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、以智能裝備為核心的數(shù)字工廠平臺(tái)、全球協(xié)同的智能制造方向發(fā)展[4,5]。

圖1　波音智能制造的發(fā)展歷程

在技術(shù)層面，制造業(yè)智能化是全球制造業(yè)的發(fā)展方向；在環(huán)境層面，制造業(yè)需要綠色化發(fā)展；在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層面，制造業(yè)正在向服務(wù)化轉(zhuǎn)變。迫切需要加快發(fā)展智能制造裝備和產(chǎn)品，組織研發(fā)具有深度感知、智慧決策、自動(dòng)執(zhí)行功能的高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、增材制造裝備等智能制造裝備以及智能化生產(chǎn)線，推進(jìn)工程化和產(chǎn)業(yè)化。加快航空、機(jī)械、船舶等行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的智能化造，提高精準(zhǔn)制造、敏捷制造能力。

2015年我國(guó)C919大型客機(jī)、大運(yùn)等已總裝下線，標(biāo)志著我國(guó)民用航空工業(yè)研制水平取得了巨大的進(jìn)步，但我國(guó)航空工業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)水平相比國(guó)外先進(jìn)民用航空工業(yè)還有定距離。在航空工業(yè)買(mǎi)不來(lái)、合不來(lái)、換不來(lái)的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)下，要在較短的期間內(nèi)，在日益激烈的國(guó)際民用航空工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中占得席之地，趕上并超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家航空工業(yè)研制和制造水平，依靠智能制造為代表的先進(jìn)制造技術(shù)，有利于航空工業(yè)充分利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)，走自主創(chuàng)新之路，實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)。同時(shí)，智能制造推進(jìn)航空工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)新發(fā)展對(duì)我國(guó)高端裝備制造業(yè)發(fā)展也具有重大典型引領(lǐng)示范作用，帶動(dòng)整個(gè)高端裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1　智能制造是航空工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)新發(fā)展的迫切需求

1.1智能制造是新工業(yè)革命標(biāo)志性技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)制高點(diǎn)

制造業(yè)在世界工業(yè)化進(jìn)程中始終發(fā)揮著主導(dǎo)作用。當(dāng)今，在經(jīng)歷了經(jīng)濟(jì)全球化和信息技術(shù)革命后，世界面臨資源短缺、金融危機(jī)、經(jīng)濟(jì)衰退等諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。世界主要經(jīng)濟(jì)體紛紛探索和出臺(tái)破解困局之策。

美國(guó)奧巴馬政府將“制造業(yè)復(fù)興”和“再工業(yè)化”視為走出經(jīng)濟(jì)困境的重要路徑，通過(guò)《重振美國(guó)制造業(yè)政策框架》、《先進(jìn)制造伙伴計(jì)劃》、《先進(jìn)制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)劃》等綱領(lǐng)性文件和系列戰(zhàn)略性措施，從智能制造、增材制造、生物制造及納米制造等高、精、尖技術(shù)方向入手，引領(lǐng)制造模式創(chuàng)新和制造科技變革，占領(lǐng)21世紀(jì)國(guó)際制造業(yè)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，圖謀強(qiáng)化先進(jìn)制造發(fā)展，加快復(fù)興制造業(yè)實(shí)體經(jīng)濟(jì)，重塑世界經(jīng)濟(jì)格局，保持乃至進(jìn)步增強(qiáng)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)全力推進(jìn)基于互聯(lián)網(wǎng)的智能制造，構(gòu)建國(guó)家制造創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，確保下代產(chǎn)品的本土發(fā)明和本土制造。以人工智能、機(jī)器人和數(shù)字化智能制造為抓手的美國(guó)“再工業(yè)化”進(jìn)程有望演變?yōu)閳?chǎng)新型產(chǎn)業(yè)革命[6,7]。

德國(guó)及歐盟、英國(guó)等加快發(fā)展可持續(xù)性制造和智能制造，以保持制造業(yè)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)對(duì)后危機(jī)時(shí)代[8,9]。歐盟提出“未來(lái)工廠”的設(shè)想，即在產(chǎn)品可變性不斷提高及產(chǎn)品產(chǎn)量不斷大幅度變化的背景下，降低成本，提高制造系統(tǒng)的績(jī)效，增加產(chǎn)能的驅(qū)動(dòng)力[10]；歐盟致力于可持續(xù)性制造、應(yīng)用信息通信技術(shù)的智能制造和高績(jī)效制造等高附加值技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用；德國(guó)政府出臺(tái)了名為“生產(chǎn)2000”的制造業(yè)戰(zhàn)略計(jì)劃，突出產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法和制造方法、產(chǎn)品制造過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)學(xué)、面向制造的物流學(xué)、面向制造的信息技術(shù)等方面的研究與應(yīng)用，以促進(jìn)先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展；特別是，2013年，德國(guó)提出的以基于信息物理系統(tǒng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)服務(wù)網(wǎng)為核心、以智能工廠、智能生產(chǎn)、智能物流為主題的“工業(yè)4.0”計(jì)劃已經(jīng)緊鑼密鼓地提上日程，成箭在弦上之勢(shì)[11]。

圖2　歷次工業(yè)革命的發(fā)展歷程

1.2智能制造是兩化深度融合發(fā)展核心目標(biāo)和我國(guó)制造升級(jí)的推進(jìn)器

我國(guó)經(jīng)濟(jì)直面新工業(yè)革命的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和重大機(jī)遇。隨著土地、勞動(dòng)力等要素成本快速上漲，資源環(huán)境約束進(jìn)步增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)入中速增長(zhǎng)期，加上核心競(jìng)爭(zhēng)力不足，我國(guó)制造業(yè)傳統(tǒng)的低成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不斷減弱，正面臨歐美發(fā)達(dá)國(guó)家“再工業(yè)化”和發(fā)展中國(guó)家低成本承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的“雙重?cái)D壓”。

圖3　智能化是工業(yè)化與信息化融合發(fā)展的關(guān)鍵

中國(guó)制造業(yè)由大變大而強(qiáng)，必須要實(shí)現(xiàn)由技術(shù)跟隨戰(zhàn)略向自主開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變?cè)傧蚣夹g(shù)超越戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變、由傳統(tǒng)制造向數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造轉(zhuǎn)變、由粗放型制造向質(zhì)量效益型制造轉(zhuǎn)變、由資源消耗型、環(huán)境污染型制造向綠色制造轉(zhuǎn)變、由生產(chǎn)型制造向生產(chǎn)+服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。

1.3智能制造推進(jìn)航空工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)新發(fā)展，對(duì)我國(guó)高端裝備制造業(yè)發(fā)展具有重大典型引領(lǐng)示范作用

航空工業(yè)是推動(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的引擎。世界主要國(guó)家都將航空工業(yè)定義為國(guó)家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，既是個(gè)國(guó)家國(guó)防安全的重要基礎(chǔ)，也體現(xiàn)了個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展程度，是個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的體現(xiàn)。航空工業(yè)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，先進(jìn)航空產(chǎn)品的研制生產(chǎn)必然帶動(dòng)尖端技術(shù)的發(fā)展。

世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家無(wú)不高度重視和大力支持航空工業(yè)的發(fā)展。2002年，美國(guó)成立了“美國(guó)航空航天產(chǎn)業(yè)未來(lái)委員會(huì)”，強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)大的航空航天工業(yè)是美國(guó)必須具備的”；歐盟認(rèn)為，航空航天工業(yè)在確保歐洲的安全和繁榮方面有著關(guān)鍵的戰(zhàn)略作用，是提升歐洲民用和國(guó)防產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的基礎(chǔ)，也是歐洲獨(dú)立和安全的重要保證；俄羅斯政府“俄羅斯2002年-2010年以及到2015年民用航空技術(shù)裝備發(fā)展”聯(lián)邦專(zhuān)項(xiàng)綱要指出“發(fā)展航空工業(yè)是國(guó)家的首要任務(wù)之”。

為適應(yīng)國(guó)際戰(zhàn)略形勢(shì)和國(guó)家安全環(huán)境的變化，面向全球市場(chǎng)積極參與競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)已經(jīng)把航空工業(yè)的發(fā)展放在更加重要的位置，明確了我國(guó)航空工業(yè)由大向強(qiáng)轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略目標(biāo)。在近十年中，我國(guó)航空裝備研制已經(jīng)初步形成了數(shù)字樣機(jī)、異地協(xié)同、數(shù)字化制造的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，些重點(diǎn)企業(yè)通過(guò)技術(shù)造配備了大量的高、精、尖設(shè)備及軟件系統(tǒng)，使得研制手段、單道工序和單臺(tái)設(shè)備的效能得到了定的提升，但是現(xiàn)有的“重節(jié)點(diǎn)、輕過(guò)程”的粗放式生產(chǎn)組織模式和以人工管控為主的運(yùn)行管控手段無(wú)法從根本上解決裝備制造產(chǎn)能優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的問(wèn)題，不能充分發(fā)揮先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備及軟件工具的綜合優(yōu)勢(shì)，嚴(yán)重制約了航空裝備的研制生產(chǎn)能力，難以滿(mǎn)足快速響應(yīng)、高質(zhì)量交付的發(fā)展需求。

發(fā)展航空裝備產(chǎn)業(yè)智能制造，是在繼續(xù)完善和發(fā)展已有的數(shù)字化設(shè)計(jì)與自動(dòng)化制造等工業(yè)基礎(chǔ)之上，構(gòu)建以智能工廠、智能產(chǎn)品為核心的制造體系，采用現(xiàn)代計(jì)算和通訊技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等提升航空裝備產(chǎn)業(yè)的智能化處理能力，形成新型產(chǎn)業(yè)模式。具有“動(dòng)態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”特征的智能化設(shè)備及制造系統(tǒng)、生產(chǎn)運(yùn)行和集成自動(dòng)化系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同平臺(tái)等是支撐航空工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和跨越式發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

智能制造推進(jìn)航空工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)新發(fā)展對(duì)我國(guó)高端裝備制造業(yè)發(fā)展也具有重大典型引領(lǐng)示范作用，帶動(dòng)整個(gè)高端裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2　航空智能制造發(fā)展策略

2.1發(fā)展思路和目標(biāo)

針對(duì)國(guó)家智能制造發(fā)展的契機(jī)，推動(dòng)中國(guó)制造2025在航空制造業(yè)的實(shí)施與示范，提升航空領(lǐng)域制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作。按照“突出重點(diǎn)、提升質(zhì)量”原則，圍繞大型飛機(jī)、通用航空、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等航空領(lǐng)域科技創(chuàng)新和重大工程，在航空領(lǐng)域圍繞批標(biāo)志性、帶動(dòng)性強(qiáng)的航空領(lǐng)域重點(diǎn)產(chǎn)品和重大裝備，著力提升自主設(shè)計(jì)水平和系統(tǒng)集成能力，攻克共性關(guān)鍵技術(shù)與工程化、產(chǎn)業(yè)化瓶頸技術(shù)，加快推進(jìn)智能制造裝備的工程應(yīng)用、數(shù)字化車(chē)間/工廠、生產(chǎn)制造過(guò)程及供應(yīng)鏈智能管控的示范工程，組織示范應(yīng)用具有深度感知、智慧決策、自動(dòng)執(zhí)行功能的高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、增材制造裝備等智能制造裝備以及智能化生產(chǎn)線，推進(jìn)智能制造、大規(guī)模個(gè)性化定制、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造和服務(wù)型制造的發(fā)展，加快形成航空領(lǐng)域制造業(yè)網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，促進(jìn)我國(guó)航空高端裝備制造業(yè)的發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2.2發(fā)展重點(diǎn)

1）搭建航空裝備產(chǎn)業(yè)智能制造體系與總體架構(gòu)

分析研究航空裝備產(chǎn)業(yè)全價(jià)值鏈的基本組成、核心要素、支撐環(huán)境、關(guān)鍵技術(shù)、處理對(duì)象等，參考國(guó)內(nèi)外先進(jìn)制造模式和企業(yè)控制系統(tǒng)集成方面標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，梳理航空裝備產(chǎn)業(yè)智能制造的基本要素、相互關(guān)系、環(huán)境要求等，提出面向航空裝備產(chǎn)業(yè)的智能制造體系與總體架構(gòu)。

2）攻克航空裝備產(chǎn)業(yè)智能制造關(guān)鍵技術(shù)

梳理航空裝備產(chǎn)業(yè)智能制造的瓶頸問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)，分析產(chǎn)品研制過(guò)程的感知、分析、決策和執(zhí)行要求，研究具有動(dòng)態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行特征的高檔數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、增材制造等智能制造設(shè)備的研制需求和發(fā)展途徑，攻克基于工業(yè)云的賽博物理融合系統(tǒng)（ICPS）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同制造、數(shù)字化設(shè)計(jì)制造集成技術(shù)，提出航空裝備研制生產(chǎn)所需的智能生產(chǎn)線/車(chē)間、智能企業(yè)以及企業(yè)聯(lián)盟所涉及的關(guān)鍵技術(shù)研究、工程化應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展途徑。

3）提出航空裝備企業(yè)智能制造2025發(fā)展戰(zhàn)略和應(yīng)用示范工程

圍繞航空裝備產(chǎn)業(yè)典型產(chǎn)品研制過(guò)程，梳理和凝練提升自主研制水平、系統(tǒng)集成能力、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同能力的核心要素，基于航空智能制造體系和總體架構(gòu)，研究國(guó)外先進(jìn)制造模式及演進(jìn)歷程，分析研究航空裝備產(chǎn)業(yè)智能制造發(fā)展趨勢(shì)和要求，開(kāi)展的共性關(guān)鍵技術(shù)和自主工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)用、智能制造裝備與工程化、產(chǎn)業(yè)化瓶頸攻關(guān)等技術(shù)攻關(guān)，提出航空產(chǎn)業(yè)典型智能制造應(yīng)用示范工程。

3　航空智能制造的重點(diǎn)任務(wù)

3.1研發(fā)航空領(lǐng)域關(guān)鍵智能工藝裝備

1）基于智能控制的航空數(shù)控加工工藝裝備

研究數(shù)控切削加工過(guò)程智能在線監(jiān)測(cè)、高效高精數(shù)控切削加工振動(dòng)智能控制、曲面直接插補(bǔ)智能數(shù)控系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，包括高檔數(shù)控機(jī)床伺服、主軸刀具系統(tǒng)及整機(jī)動(dòng)態(tài)特性現(xiàn)場(chǎng)快速測(cè)試、分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑削加工工藝系統(tǒng)狀態(tài)的準(zhǔn)確識(shí)別、快速預(yù)報(bào)與切削參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整，以提升數(shù)控機(jī)床使用效能；研究具有智能自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能的控制算法以提高機(jī)械系統(tǒng)精度、增強(qiáng)系統(tǒng)特性以及采用智能技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償?shù)?，?shí)現(xiàn)數(shù)控銑削加工振動(dòng)控制的高效化、智能化與通用化。

圖4　航空數(shù)控加工智能控制

2） 航空智能裝配機(jī)器人關(guān)鍵裝備

重點(diǎn)開(kāi)展航空智能制孔機(jī)器人、智能?chē)娡繖C(jī)器人、基于多機(jī)器人協(xié)同的裝配等研究。針對(duì)制孔機(jī)器人體積大、成本高、自動(dòng)化程度低、加工精度不穩(wěn)定、致性差等不足，突破智能制孔機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，并開(kāi)展面向機(jī)器人雙臂協(xié)同裝配關(guān)鍵技術(shù)研究。開(kāi)展航空機(jī)器人噴涂工藝和設(shè)備的研究，突破機(jī)器人力控制和精密在線測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)難題，研究面向整機(jī)的智能?chē)娡繖C(jī)器人系統(tǒng)與空間多維導(dǎo)軌設(shè)計(jì)、復(fù)雜形面的噴涂軌跡規(guī)劃及糾偏技術(shù)、新型涂料的高精度變流量輸送技術(shù)、多基體材料組合機(jī)身表面涂裝優(yōu)化技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的航空噴涂機(jī)器人，提升我國(guó)航空工業(yè)制造的質(zhì)量和效率。

圖5　航空智能裝配機(jī)器人

3）航空柔性智能工裝裝備

重點(diǎn)開(kāi)展盒式連接可重構(gòu)柔性裝配工裝、導(dǎo)管裝焊柔性智能工裝、飛機(jī)部件自適應(yīng)無(wú)應(yīng)力裝配工裝等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，突破航空盒式連接可重構(gòu)裝配型架的標(biāo)準(zhǔn)件分類(lèi)與編碼、智能配置設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性分析與激光測(cè)控等關(guān)鍵技術(shù)，形成整套可重構(gòu)柔性型架的配置設(shè)計(jì)、安裝、性能驗(yàn)證技術(shù)及規(guī)范，支持航空產(chǎn)品的柔性智能裝配；開(kāi)展面向多根管路整體裝焊的柔性管接頭定位夾持器、定位器自動(dòng)配置與工作空間分析、基于力傳感和視覺(jué)測(cè)量數(shù)據(jù)反饋的導(dǎo)管智能夾持、調(diào)姿與對(duì)齊等關(guān)鍵技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格、尺寸范圍、空間走向的復(fù)雜管路的快速工藝準(zhǔn)備與裝焊，為航空復(fù)雜管路智能制造提供先進(jìn)工裝技術(shù)保障。

圖6　航空柔性智能工裝

3.2基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的航空協(xié)同云制造

1）基于工業(yè)云服務(wù)模式的航空協(xié)同制造

重點(diǎn)開(kāi)展航空工業(yè)云服務(wù)協(xié)同制造、制造資源虛擬化與云端適配接入、工業(yè)云資源能力服務(wù)聚合等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研究基于Web的應(yīng)用系統(tǒng)、獨(dú)立應(yīng)用系統(tǒng)等制造軟件資源虛擬化與云端適配接入技術(shù)、數(shù)控加工設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備等制造設(shè)備資源虛擬化與云端適配接入技術(shù)以及數(shù)據(jù)知識(shí)資源虛擬化與云端適配接入技術(shù)，研究針對(duì)制造任務(wù)分散、不確定、多粒度等特點(diǎn)的制造服務(wù)智能匹配與發(fā)現(xiàn)技術(shù)和制造服務(wù)動(dòng)態(tài)統(tǒng)籌與服務(wù)組合優(yōu)化技術(shù)；針對(duì)集團(tuán)內(nèi)企業(yè)交互頻繁、協(xié)作緊密的特點(diǎn)，研究多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)服務(wù)、工藝-資源匹配優(yōu)化服務(wù)、快速排產(chǎn)與動(dòng)態(tài)調(diào)度服務(wù)、測(cè)試試驗(yàn)服務(wù)、供應(yīng)協(xié)作服務(wù)等集團(tuán)企業(yè)工業(yè)云業(yè)務(wù)協(xié)作服務(wù)技術(shù)。

圖7　航空云服務(wù)模式協(xié)同制造

2） 航空制造集團(tuán)企業(yè)的云服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建

重點(diǎn)開(kāi)展工集團(tuán)企業(yè)云服務(wù)平臺(tái)與異構(gòu)信息系統(tǒng)綜合集成技術(shù)、航空制造集團(tuán)企業(yè)云服務(wù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)與實(shí)施技術(shù)攻關(guān)，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)云服務(wù)平臺(tái)與現(xiàn)有企業(yè)信息化系統(tǒng)平臺(tái)的集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外部各類(lèi)信息與平臺(tái)的交換共享，研究多樣化異構(gòu)信息統(tǒng)描述與識(shí)別技術(shù)、異構(gòu)信息動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)與轉(zhuǎn)換技術(shù)、多種層次集團(tuán)企業(yè)內(nèi)合法異構(gòu)信息共享技術(shù)以及基于Web服務(wù)的企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)等。面向航空制造集團(tuán)企業(yè)，定制開(kāi)發(fā)集團(tuán)企業(yè)工業(yè)云服務(wù)平臺(tái)，開(kāi)展典型示范應(yīng)用，聚合企業(yè)制造資源，支撐企業(yè)核心業(yè)務(wù)發(fā)展，促進(jìn)航空企業(yè)集成化服務(wù)能力提升。

3.3基于數(shù)字化設(shè)計(jì)制造集成的航空智能制造

圖8　全三維設(shè)計(jì)制造一體化

2）基于全生命周期管理的航空智能制造

重點(diǎn)開(kāi)展面向產(chǎn)品全生命周期信息建模與管理、基于模型的產(chǎn)品生命周期管理、設(shè)計(jì)制造體化集成協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研究面向復(fù)雜航空產(chǎn)品全生命周期的過(guò)程與數(shù)據(jù)的集成與管理、支持知識(shí)密集型研發(fā)的數(shù)字化產(chǎn)品與過(guò)程建模技術(shù)；研究MBD標(biāo)準(zhǔn)及其在復(fù)雜航空產(chǎn)品研發(fā)中的應(yīng)用方法，研究基于模型的數(shù)字化產(chǎn)品定義、變更、傳遞及應(yīng)用的產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)構(gòu)建方法；研究支持復(fù)雜航空產(chǎn)品全生命周期各階段產(chǎn)品與過(guò)程信息的有效共享和信息傳遞，實(shí)現(xiàn)信息的可追溯的設(shè)計(jì)制造體化集成協(xié)同技術(shù)，建立設(shè)計(jì)制造體化集成協(xié)同平臺(tái)，形成多應(yīng)用系統(tǒng)之間產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)和過(guò)程管理數(shù)據(jù)綜合集成的可持續(xù)發(fā)展機(jī)制。

3）基于工程知識(shí)管理的航空智能制造

重點(diǎn)開(kāi)展航空知識(shí)型企業(yè)創(chuàng)新研發(fā)模式、航空產(chǎn)品裝備創(chuàng)新研制工程知識(shí)管理、航空產(chǎn)品裝備創(chuàng)新研制工程知識(shí)管理平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，針對(duì)航空制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求，研究能充分發(fā)揮企業(yè)員工和組織智慧促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新的航空知識(shí)型企業(yè)模型和項(xiàng)目推動(dòng)式航空知識(shí)型企業(yè)管理模式，研究符合航空知識(shí)型企業(yè)業(yè)務(wù)與管理要求的工程知識(shí)管理實(shí)施方法論和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，保障工程知識(shí)管理在航空企業(yè)能夠得以實(shí)施，促進(jìn)工程知識(shí)管理對(duì)研發(fā)業(yè)務(wù)產(chǎn)生積極的變革作用。

圖9　航空智能制造的全生命周期管理

圖10　工程知識(shí)管理技術(shù)

4　結(jié)束語(yǔ)

本文分析了智能制造的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)，從智能制造是新工業(yè)革命標(biāo)志性技術(shù)、兩化深度融合發(fā)展核心目標(biāo)、航空工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)新發(fā)展的引擎等角度，總結(jié)了發(fā)展航空智能制造的迫切需求和必然趨勢(shì)，提出了航空智能制造發(fā)展的思路、目標(biāo)與側(cè)重點(diǎn)，進(jìn)而詳細(xì)闡述了航空智能制造的重點(diǎn)任務(wù)。

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作者簡(jiǎn)介：陶永（1979 -），男，河北新樂(lè)人，工學(xué)博士，主要研究領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)機(jī)器人柔性機(jī)械臂技術(shù)、嵌入式機(jī)電控制技術(shù)與飛機(jī)柔性裝配制造技術(shù)。

收稿日期：2015-12-18

中圖分類(lèi)號(hào)：V241.05獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-0134(2016)03-0106-06