淺談航空制造中的智能制造

師鵬 中航飛機股份有限公司科技與信息化部

前言：在當(dāng)下時代，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革澎湃發(fā)展，新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合，席卷全球的新工業(yè)革命，洶涌而來的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，開啟了全新市場，也奏響了制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的進行曲。無論是美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、德國工業(yè)4.0還是中國制造2025，都是以智能制造為核心打造國家競爭新優(yōu)勢。推進智能制造，是未來制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢，是中國制造轉(zhuǎn)型升級的主攻方向，也是中國制造由大變強的蛻變之旅。

1 航空制造智能制造發(fā)展現(xiàn)狀

中國新的國家戰(zhàn)略吹響了從制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的號角，航空工業(yè)是國家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志，無疑也迎來了千載難逢的重大歷史機遇。

國內(nèi)航空制造業(yè)近年來依托型號，普遍取得了長足進步。成飛、沈飛、昌飛、陜飛、哈飛、西飛等主機廠，結(jié)合新型號的研制，在數(shù)控加工、數(shù)字化裝配、信息化和復(fù)合材料部件裝配技術(shù)上取得了較大的發(fā)展。同時圍繞智能制造，各單位已陸續(xù)啟動相關(guān)項目。

2 智能制造的關(guān)鍵內(nèi)涵

當(dāng)前，隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在制造業(yè)領(lǐng)域的廣泛滲透，催生出智能制造這一新興生產(chǎn)模式。智能制造是在信息化和數(shù)字化的基礎(chǔ)上，不斷將邏輯、規(guī)則、流程、知識與新一代信息技術(shù)及系統(tǒng)融合，圍繞主價值鏈實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理到現(xiàn)場執(zhí)行各個環(huán)節(jié)的全面信息化，以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)適度的狀態(tài)感知動態(tài)化、過程分析實時化、管理決策自主化、貫徹執(zhí)行精準化。

2.1 實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的深度挖掘和預(yù)測分析，激發(fā)制造潛能

智能制造的核心并不是數(shù)據(jù)采集，而是通過挖掘和分析業(yè)務(wù)管理、現(xiàn)場執(zhí)行過程中的大量數(shù)據(jù)。提煉隱藏在其中的有著特殊關(guān)系的信息，并將此類信息抽象化建模，模擬變化趨勢，以此預(yù)測、解決和避免生產(chǎn)中那些不可見的因素，有效縮短產(chǎn)品研制周期，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低運營成本和資源能源消耗，并為用戶提供所需的能力和服務(wù)。

2.2 推進信息進程與物理進程相統(tǒng)一，打造智能化管理新模式

“兩化融合、智能制造” 產(chǎn)業(yè)生態(tài)中，信息物理系統(tǒng)（CPS）是體系運行的載體，IT構(gòu)建的虛擬環(huán)境是CPS的大腦與神經(jīng)中樞，是物理執(zhí)行終端的指揮控制中心和監(jiān)控管理代理。把人的“智能”賦予信息化系統(tǒng)，將人的指令和意圖通過信息化系統(tǒng)下達給自動化物理終端，指揮終端的執(zhí)行，采集終端執(zhí)行狀態(tài)，管控終端執(zhí)行過程，實現(xiàn)CPS的“智能化”生產(chǎn)，從而實現(xiàn)管理過程的可視化、智能化，超常規(guī)激發(fā)物理系統(tǒng)的效能。

3 航空制造中智能制造發(fā)展思路

智能制造要緊密圍繞公司發(fā)展戰(zhàn)略，依托各型號的發(fā)展，對相關(guān)的管理改進、技術(shù)突破、能力建設(shè)進行統(tǒng)籌規(guī)劃，以最低的成本大力推進數(shù)字化、信息化建設(shè)，逐步實現(xiàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的智能化。在保證所有型號研制生產(chǎn)順利進行的基礎(chǔ)上，以滿足型號的切實需求，強化公司核心競爭力為目標，有組織、有步驟的優(yōu)化管理流程，突破關(guān)鍵技術(shù)與瓶頸能力，奠定智能基礎(chǔ)。通過典型工程的實施，探索符合國情和公司實際的航空智能制造落地模式。

3.1 依托型號，效益優(yōu)先，統(tǒng)籌規(guī)劃

智能制造建設(shè)所需的經(jīng)費來源主要依托于各型號的支持。建設(shè)項目需統(tǒng)籌公司對核心競爭能力的總體規(guī)劃與各型號的發(fā)展需求和經(jīng)費資源，保證投資效益最大化；對建設(shè)項目相關(guān)的管理流程、關(guān)鍵技術(shù)和自動化設(shè)備設(shè)施以及有關(guān)數(shù)字化、信息化建設(shè)項目進行統(tǒng)籌規(guī)劃安排，保證相互間的協(xié)調(diào)與配合。

3.2 重點突破，以點帶面，協(xié)同推進

在各個領(lǐng)域以典型工程突破關(guān)鍵技術(shù)與瓶頸，探索落地模式；發(fā)揮示范引領(lǐng)作用，從管理、技術(shù)和能力，數(shù)字化、信息化和自動化等多個維度著力，在規(guī)劃的關(guān)鍵環(huán)節(jié)推廣復(fù)制最佳實踐經(jīng)驗，形成優(yōu)勢的體系效應(yīng)。

4 淺析航空制造中智能制造發(fā)展重點

對于制造企業(yè)而言，智能制造是一個龐大而系統(tǒng)的工程，采集和執(zhí)行等終端硬件對企業(yè)而言僅僅是一個工具，企業(yè)必須掌握的核心應(yīng)是驅(qū)動終端執(zhí)行的決策能力，而這種能力則必須依靠信息化管控、虛擬仿真和知識庫作為支撐。長期以來，我國重硬件、輕軟件的思維十分普遍，導(dǎo)致以上能力基礎(chǔ)儲備嚴重不足，為智能制造的全面推進帶來較大阻力。因此，智能制造的發(fā)展將是在數(shù)字化、信息化基礎(chǔ)上,以管理體系建設(shè)、知識工程推進、系統(tǒng)集成開發(fā)以及設(shè)備的信息化管控為建設(shè)重點，不斷推進先進制造模式的落地、優(yōu)化與完善。

4.1 全面信息化管控

緊密與業(yè)務(wù)架構(gòu)相結(jié)合，以各業(yè)務(wù)領(lǐng)域規(guī)劃為基礎(chǔ)，以飛機產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、服務(wù)為主線，以體系架構(gòu)化、研發(fā)并行化、生產(chǎn)智能化、管理流程化、服務(wù)一體化為目標，集成與協(xié)同并重，緊緊圍繞主價值鏈運營流程構(gòu)建公司的IT架構(gòu)，建立橫向協(xié)調(diào)、縱向貫通的營銷、研發(fā)、采購、制造、客服等主價值鏈運營管理及戰(zhàn)略和綜合管理與支持平臺。同時融入兩化融合、精益、規(guī)范與安全等理念，實現(xiàn)對影響飛機業(yè)務(wù)的全要素、全流程的動態(tài)高效管控，以及對企業(yè)經(jīng)營狀態(tài)的總體掌控。

4.2 關(guān)鍵領(lǐng)域的虛擬仿真

虛擬仿真能力的發(fā)展將緊緊圍繞型號的工程應(yīng)用需求，推進基于模型的驗證與確認，運用數(shù)字孿生技術(shù)，強化在虛擬空間對產(chǎn)品性能、功能和行為的評價和優(yōu)化，并部分代替實物試驗。以優(yōu)化工藝方案、縮短工藝準備周期、降低物理實驗成本，重點開展零件制造、特種工藝等領(lǐng)域的仿真應(yīng)用研究，突破數(shù)控程序物理仿真、復(fù)材成型過程仿真、鈑金成型過程仿真、焊接工藝仿真、生產(chǎn)線布局仿真等技術(shù)與應(yīng)用瓶頸，形成支撐精益、高效物理過程的虛擬仿真能力。

4.3 基于模型的知識工程

目前業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、知識大都散落在信息化系統(tǒng)外，停留在紙質(zhì)文件上或遺留在員工腦海中，以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的知識工程還未成型，智能制造核心的“知識”還未形成。

通過收集運營管理、飛機制造過程中積累的典型工藝規(guī)范、操作規(guī)程、制造資源等信息，分類提煉形成結(jié)構(gòu)化、參數(shù)化且表達形式和應(yīng)用密切相關(guān)的典型知識，形成基于模型的知識體系。設(shè)計、開發(fā)一套規(guī)范化且普遍適用于運營管理和飛機制造的知識管理系統(tǒng)，將各類經(jīng)驗知識和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行科學(xué)管理，防止知識流失，增強知識的重用性。在充分共享和應(yīng)用中最大限度地挖掘知識的價值，將高價值的無形資產(chǎn)變?yōu)閺姶蟮纳a(chǎn)力，有力支撐新型先進能力的建設(shè)。

4.3.1 運營管理知識庫

以信息化平臺為主要載體，將業(yè)務(wù)邏輯、規(guī)則、流程以及流程中提取的知識信息等，按照邏輯關(guān)系進行管理，同時結(jié)合應(yīng)用場景、應(yīng)用模式、應(yīng)用范圍等信息，形成推理能力，并在信息化平臺中對業(yè)務(wù)過程進行管控。

4.3.2 生產(chǎn)制造知識庫

重點研究各制造技術(shù)中相關(guān)的技術(shù)知識，明確工藝參數(shù)、方法、流程、工裝工具、設(shè)備設(shè)施之間的映射關(guān)系，結(jié)合成組技術(shù)分類整理，確保知識的一致性和完備性，方便知識的檢索，加快知識的流動，提高共享效率。

5 結(jié)束語

新技術(shù)革命為航空制造及相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來了重大機遇，我們應(yīng)該把握“機會窗口期”，積極總結(jié)和借鑒國內(nèi)外先進經(jīng)驗，正視短板與不足，以智能制造為突破口，推動航空產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級，實現(xiàn)競爭優(yōu)勢由傳統(tǒng)要素優(yōu)勢向技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)型。