先進(jìn)飛機(jī)智能制造裝備集成系統(tǒng)

祝太福

（中航飛機(jī)股份有限公司西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，西安710089）

1 先進(jìn)飛機(jī)智能制造技術(shù)概述

先進(jìn)飛機(jī)智能制造技術(shù)，主要是將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)等進(jìn)行融合，利用感知、人工交互、執(zhí)行等，完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程、制造過(guò)程、管理過(guò)程等，從而提高先進(jìn)飛機(jī)的智能化水平[1]。先進(jìn)飛機(jī)智能制造技術(shù)，主要是對(duì)制造技術(shù)與信息技術(shù)進(jìn)行研究與集成，從而促進(jìn)先進(jìn)飛機(jī)的發(fā)展。我國(guó)的飛機(jī)制造業(yè)發(fā)展迅速，并且已經(jīng)取得了一定的成績(jī)，但是仍然具有較大的發(fā)展空間。我國(guó)對(duì)于飛機(jī)數(shù)字化制造技術(shù)比較重視，研究力度不斷加強(qiáng)，將實(shí)現(xiàn)智能標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)作為主要研發(fā)目標(biāo)。近年來(lái)，我國(guó)航空行業(yè)主要將脈動(dòng)式生產(chǎn)作為信息管理的基礎(chǔ)，重點(diǎn)對(duì)飛機(jī)智能化管理平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)先進(jìn)飛機(jī)智能制造裝備集成系統(tǒng)進(jìn)行研究，從而促進(jìn)航空行業(yè)的發(fā)展。

2 先進(jìn)飛機(jī)智能制造管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 先進(jìn)飛機(jī)協(xié)同制造平臺(tái)設(shè)計(jì)

先進(jìn)飛機(jī)協(xié)同制造平臺(tái)，能夠滿(mǎn)足不同類(lèi)型飛機(jī)的管理需求，其能夠?qū)崿F(xiàn)飛機(jī)制造的全周期數(shù)據(jù)接收、發(fā)送、使用等管理。先進(jìn)飛機(jī)協(xié)同制造平臺(tái)設(shè)計(jì)，具體包括總體制造設(shè)計(jì)、項(xiàng)目計(jì)劃管理、飛機(jī)交付監(jiān)控設(shè)計(jì)等，平臺(tái)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是飛機(jī)的工藝與工裝設(shè)計(jì)。其中工藝設(shè)計(jì)，具體的內(nèi)容是PBOM、MBOM等設(shè)計(jì)與管理。工裝設(shè)計(jì)主要是工裝申請(qǐng)、設(shè)計(jì)、制造、交付管理等。智能協(xié)同管理平臺(tái)的功能，主要是對(duì)上述功能進(jìn)行統(tǒng)一管理與權(quán)限控制，與合作單位形成協(xié)調(diào)管理模式，通過(guò)協(xié)同平臺(tái)集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的接收與傳送，從而達(dá)到數(shù)據(jù)協(xié)同的目的。

2.2 基于MBD的三維工藝與仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)

對(duì)于先進(jìn)飛機(jī)的研究，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要是利用MBD技術(shù)。MBD技術(shù)主要是利用三維模型實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的，具體對(duì)三維模型進(jìn)行尺寸標(biāo)注、定義公差、加注信息等處理?；贛BD的三維工藝設(shè)計(jì)，需要制定三維工藝規(guī)劃，確定詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，并且完善指令建設(shè)。三維MBD技術(shù)可以應(yīng)用于智能化統(tǒng)一管理平臺(tái)，能夠?qū)に囐Y源進(jìn)行有效管理，從而提高平臺(tái)三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝資源等管理效率。智能工藝管理平臺(tái)，能夠編制AO/AF文件，文件包含了文字形式表達(dá)結(jié)構(gòu)的工藝基本信息、裝配動(dòng)畫(huà)、三維中間模型等。先進(jìn)飛機(jī)的三維仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)，主要是對(duì)軟件工具集成與軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)環(huán)境中，需要設(shè)計(jì)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)環(huán)境庫(kù)，將智能生產(chǎn)過(guò)程的仿真信息存入到環(huán)境庫(kù)中，從而形成PPR，完成制造仿真過(guò)程。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

先進(jìn)飛機(jī)制造工藝數(shù)據(jù)庫(kù)智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具體包括集成數(shù)據(jù)管理狀態(tài)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)生命周期設(shè)計(jì)、版本管理設(shè)計(jì)、人員數(shù)據(jù)管理設(shè)計(jì)、流程管理設(shè)計(jì)等，并且能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)表界面管理與操作界面管理等。數(shù)據(jù)庫(kù)智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要是將主要的數(shù)據(jù)資源存放到虛擬化管理平臺(tái)，利用云計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)創(chuàng)新與大數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃部署。數(shù)據(jù)庫(kù)智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是在現(xiàn)有的平臺(tái)基礎(chǔ)上，結(jié)合制造工藝數(shù)據(jù)的特征，對(duì)系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而確保數(shù)據(jù)庫(kù)智能管理系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)庫(kù)智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)是先進(jìn)飛機(jī)智能制造技術(shù)的核心與基礎(chǔ)，加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究，能夠提高先進(jìn)飛機(jī)的智能化水平，對(duì)于我國(guó)先進(jìn)飛機(jī)研究具有重要意義。

3 先進(jìn)飛機(jī)智能制造裝備系統(tǒng)組成

3.1 智能柔性支撐系統(tǒng)的構(gòu)建

智能柔性支撐系統(tǒng)，是先進(jìn)飛機(jī)智能制造裝備系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分之一。軟件與硬件是智能柔性支撐系統(tǒng)的核心構(gòu)成部分，硬件主要包括多個(gè)模塊化單元的裝配、數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字化測(cè)量設(shè)備等，軟件主要包括仿真軟件、優(yōu)化計(jì)算軟件、測(cè)量軟件等。智能柔性裝配工裝具體有多空式模塊化組合、定位器快換類(lèi)、多點(diǎn)真空吸盤(pán)式、行列式、分布式、轉(zhuǎn)動(dòng)式等。智能柔性支撐系統(tǒng)，主要采用三坐標(biāo)數(shù)控定位系統(tǒng)對(duì)不同型號(hào)的先進(jìn)飛機(jī)進(jìn)行定位，再通過(guò)在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)集成，完善系統(tǒng)的執(zhí)行重構(gòu)調(diào)整能力，從而滿(mǎn)足多種裝配配對(duì)的需求。

3.2 智能自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)的構(gòu)建

智能自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)，是先進(jìn)飛機(jī)智能制造裝備系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分之一。智能自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)能夠在智能制造過(guò)程，通過(guò)鉆鉚機(jī)對(duì)產(chǎn)品的壁板、隔框等進(jìn)行處理，通過(guò)鉆鉚工藝設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程優(yōu)化，在精確測(cè)量的基礎(chǔ)上，采用基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃法，完成仿真、制孔、涂膠等操作，從而實(shí)現(xiàn)鉆鉚與檢測(cè)的智能化。對(duì)于智能自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)的構(gòu)建，主要是建立CATTA系統(tǒng)數(shù)據(jù)模塊，并且在CATTA軟件中構(gòu)建系統(tǒng)模型，具體包括基座、托架、工裝等。對(duì)于鉆鉚機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)的構(gòu)建，主要是利用CATTAV5DUM的運(yùn)動(dòng)模型，從而模擬鉆鉚機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)的模型。其能夠與DEMIA軟件進(jìn)行結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)鉆鉚機(jī)的再次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)鉆鉚機(jī)的加工仿真、運(yùn)動(dòng)特征分析等功能。

3.3 智能機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)建

對(duì)于智能機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)建，主要是對(duì)智能機(jī)器人的焊接系統(tǒng)、制孔系統(tǒng)、涂膠系統(tǒng)、噴漆系統(tǒng)等進(jìn)行構(gòu)建，從而完善智能機(jī)器人的系統(tǒng)功能。智能機(jī)器人的誤差會(huì)影響機(jī)器人自身的性能，而智能機(jī)器人的動(dòng)、靜、焊接、搬運(yùn)等都會(huì)產(chǎn)生誤差。因此，要明確機(jī)器人的工作定位位置，提升機(jī)器人姿態(tài)的精度，從而防止誤差的發(fā)生。為提高智能機(jī)器人的定位準(zhǔn)確性，需要構(gòu)建激光雷達(dá)、激光跟蹤儀等，輔助機(jī)器人進(jìn)行定位，從而提高定位的精準(zhǔn)度。為確保智能機(jī)器人系統(tǒng)的性能，需要通過(guò)在線(xiàn)測(cè)量技術(shù)，對(duì)智能機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，從而提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)度。智能機(jī)器人輔助飛機(jī)制造系統(tǒng)，主要是由末端執(zhí)行器、離線(xiàn)編程等構(gòu)成，其在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)與仿真軟件的集成應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的智能制造。離線(xiàn)編程系統(tǒng)是智能機(jī)器人系統(tǒng)制造的核心，其能夠?qū)C(jī)器人制孔、焊接、搬運(yùn)等進(jìn)行程序編制，從而提高智能機(jī)器人的系統(tǒng)性能，確保智能機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

綜上所述，本文對(duì)先進(jìn)飛機(jī)智能制造裝備集成系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，研究結(jié)果表明，先進(jìn)飛機(jī)智能制造管理平臺(tái)設(shè)計(jì)，主要包括先進(jìn)飛機(jī)協(xié)同制造平臺(tái)設(shè)計(jì)、基于MBD的三維工藝與仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。文章從智能柔性支撐系統(tǒng)的構(gòu)建、智能自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)的構(gòu)建、智能機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)建三方面，論述了先進(jìn)飛機(jī)智能制造裝備系統(tǒng)組成，從而為我國(guó)先進(jìn)飛機(jī)研究提供參考依據(jù)。