物聯(lián)網(wǎng)在飛機(jī)裝配系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

崔麗娜 范軍華

摘? ?要：在物聯(lián)網(wǎng)時代，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠推動行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，解決行業(yè)發(fā)展難題。而在飛機(jī)裝配制造領(lǐng)域，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)也可以解決飛機(jī)裝配難題?；谶@種認(rèn)識，該文結(jié)合飛機(jī)裝配系統(tǒng)未來智能化的發(fā)展趨勢，提出加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)在飛機(jī)裝配系統(tǒng)中的應(yīng)用，從而實現(xiàn)飛機(jī)裝配過程的智能化管理，促使飛機(jī)裝配質(zhì)量和效率得到提高，進(jìn)而有效推動航空制造業(yè)的智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);飛機(jī)裝配系統(tǒng);感知層

中圖分類號：TP316? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各種技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)滲透到了各行各業(yè)當(dāng)中。而在航空領(lǐng)域，需要依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化航空制造生產(chǎn)方式，推動飛機(jī)智能制造模式的發(fā)展。就目前來看，飛機(jī)裝配具有較大難度，現(xiàn)有飛機(jī)裝配系統(tǒng)難以滿足飛機(jī)智能制造的需求。因此，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)在飛機(jī)裝配系統(tǒng)的應(yīng)用研究，通過打造物聯(lián)網(wǎng)飛機(jī)裝配車間推動飛機(jī)智能制造技術(shù)的發(fā)展。

1 飛機(jī)裝配系統(tǒng)的發(fā)展分析

從飛機(jī)結(jié)構(gòu)組成上來看，包括機(jī)頭、機(jī)身、機(jī)尾3個部分，單機(jī)身又可以劃分為前機(jī)身、中機(jī)身、中后機(jī)身和后機(jī)身，各部分需要采用相應(yīng)的接頭對接。在飛機(jī)裝配過程中，需要在固定裝配位置上進(jìn)行大量機(jī)體結(jié)構(gòu)零件的準(zhǔn)確安放，然后在固定順序下采用一定的方法實現(xiàn)各種鍛件、組合件和板件的連接，最終形成完整的飛機(jī)部件。不同于一般的機(jī)械產(chǎn)品，飛機(jī)裝配結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及零件種類較多，僅殼體上鈑金零件就多達(dá)萬件，標(biāo)準(zhǔn)件的數(shù)量更是難以估算，需要提供專門附件、零件、半成品等配件。飛機(jī)零部件形態(tài)大小各異，裝配過程中對零部件結(jié)構(gòu)性能和精度有較高要求，所以需要確保物料能夠得到準(zhǔn)確配送，以免裝配過程中出現(xiàn)錯誤或影響飛機(jī)裝配效率。采用飛機(jī)裝配系統(tǒng)，需要根據(jù)相應(yīng)工藝環(huán)節(jié)飛機(jī)裝配要求進(jìn)行相應(yīng)零件及工裝的配送，實現(xiàn)飛機(jī)裝配過程的自動化和數(shù)字化管理，從而達(dá)到飛機(jī)裝配質(zhì)量精度的要求，提高飛機(jī)裝配效率。但就目前來看，飛機(jī)裝配系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)采集手段落后的問題，無法及時進(jìn)行裝配過程狀態(tài)的反饋，因此難以實現(xiàn)裝配要素的有效配置，導(dǎo)致飛機(jī)裝配效率和質(zhì)量受到影響。因此在信息化時代，需要將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)引入飛機(jī)裝配系統(tǒng)中，實現(xiàn)系統(tǒng)自感知、自執(zhí)行和自決策，從而加強(qiáng)飛機(jī)智能裝配技術(shù)的應(yīng)用，打造智能裝配車間，推動航空制造業(yè)的發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)在飛機(jī)裝配系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用思路

從總體上來看，飛機(jī)裝配系統(tǒng)由物料配送系統(tǒng)和多個離散裝配站構(gòu)成，所以物料配送管理至關(guān)重要，能否將正確物料及時、準(zhǔn)確地配送到相應(yīng)的裝配站，關(guān)系到飛機(jī)裝配效率和質(zhì)量。在飛機(jī)裝配系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)，需要通過建設(shè)系統(tǒng)感知網(wǎng)絡(luò)完成各種裝配信息的采集工作。將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)各種裝配要素的有效分析，結(jié)合裝配工作進(jìn)程進(jìn)行要素的合理配置，確保飛機(jī)裝配工作可以順利開展。在系統(tǒng)監(jiān)督下，飛機(jī)裝配狀態(tài)能夠得到有效管理，繼而使飛機(jī)裝配質(zhì)量得到保證。

在實際工作中，物聯(lián)網(wǎng)需要對裝配零部件信息、物料信息、設(shè)備信息和裝配站信息等各種信息進(jìn)行采集，借助物聯(lián)網(wǎng)完成裝配車間各種資源信息的獲取，從而及時獲取需要配送的物料數(shù)量、類型，確認(rèn)裝配設(shè)備狀態(tài)，掌握裝配站工作進(jìn)程。通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將信息傳輸?shù)綉?yīng)用層物料配送系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理，制定科學(xué)的配送任務(wù)，實現(xiàn)飛機(jī)自動化裝配控制管理。在感知網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，考慮到飛機(jī)裝配涉及的要素眾多，需要采用有效標(biāo)識技術(shù)進(jìn)行各種要素的識別，從而使配送物料的正確性得到保證。系統(tǒng)工作過程中將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，所以需要完成高效地傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，確保采集到的實時數(shù)據(jù)能夠得到及時傳輸，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析提供支持。此外，系統(tǒng)需要配備有效數(shù)據(jù)利用平臺，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理，使飛機(jī)裝配過程得到有效管理。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)

結(jié)合飛機(jī)裝配系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用思路，可以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)的合理設(shè)計。具體來講，就是將系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)劃分為4層，即物理感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)存儲層和應(yīng)用層。

感知層作為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)最底層，起到了至關(guān)重要的作用，需要對飛機(jī)裝配各種要素信息進(jìn)行采集，象物料信息、裝配站工藝信息等。為此，需要完成多個傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)置，采用各類傳感器、RFID設(shè)備、掃描槍、電子標(biāo)簽等進(jìn)行要素感知，達(dá)到數(shù)據(jù)采集的目的。利用工控機(jī)、人際接口等設(shè)備，能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)傳輸層。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層負(fù)責(zé)進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸，能夠與系統(tǒng)各層網(wǎng)絡(luò)連接，包括以太網(wǎng)、無線網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)能夠得到正常傳輸。系統(tǒng)獲得大量采集到的數(shù)據(jù)信息后，需要利用數(shù)據(jù)存儲層進(jìn)行飛機(jī)裝配相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲。

存儲數(shù)據(jù)可以劃分為3類，即基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)。其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括裝配文件數(shù)據(jù)等靜態(tài)數(shù)據(jù)，需傳遞至裝配現(xiàn)場，利用產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫存儲。過程數(shù)據(jù)主要是感知層采集到的物料數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)等，屬于動態(tài)數(shù)據(jù)，需要分別利用物料數(shù)據(jù)庫、工藝數(shù)據(jù)庫等不同數(shù)據(jù)庫存儲。統(tǒng)計數(shù)據(jù)為系統(tǒng)處理各種數(shù)據(jù)得到的數(shù)據(jù)，需要以檔案形式存儲到檔案數(shù)據(jù)庫中。

系統(tǒng)應(yīng)用層負(fù)責(zé)實現(xiàn)數(shù)據(jù)利用，能夠根據(jù)分析得到的信息實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度管理，實現(xiàn)飛機(jī)裝配過程的跟蹤監(jiān)控，加強(qiáng)物料配送管理，為飛機(jī)裝配工作的開展提供支持。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實現(xiàn)

實際應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行飛機(jī)裝配系統(tǒng)改進(jìn)時，需要加強(qiáng)裝配車間感知環(huán)境的構(gòu)建。具體來講，就是要采用多元感知技術(shù)對車間各類信息進(jìn)行采集。針對飛機(jī)裝配零部件，需完成RFID編碼，加強(qiáng)裝配進(jìn)程監(jiān)控。針對需要的物料，同樣需要進(jìn)行RFID編碼，確保物料信息能夠得到及時采集。針對車間使用的各種裝配設(shè)備，需要采用傳感器確定設(shè)備工作狀態(tài)和實時位置，通過準(zhǔn)確定位確保物料運(yùn)送至指定位置。針對裝配站，需要根據(jù)裝配工藝要求對站位工作情況和物料消耗情況進(jìn)行確認(rèn)，利用可視化終端加強(qiáng)監(jiān)管管理，確保物料請求能夠得到及時發(fā)送。在感知環(huán)境建設(shè)中，需要為各類資源配置信息識別元器件，然后配備讀寫器、掃描器等能夠感知信息的設(shè)備，確保物聯(lián)網(wǎng)能夠順利識別各種要素信息，然后利用網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)信息共享。在數(shù)據(jù)傳輸和存儲方面，考慮到采集到的數(shù)據(jù)類型各異，還要采用中間件技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾和格式轉(zhuǎn)換，確保數(shù)據(jù)能夠得到有效傳輸和管理。在數(shù)據(jù)利用方面，應(yīng)用層需要獲得模型支持，即通過系統(tǒng)模型調(diào)用實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)集成處理。

通過與飛機(jī)裝配車間的各種信息系統(tǒng)對接，裝配系統(tǒng)能夠?qū)Ω嘈畔⑦M(jìn)行集成。經(jīng)過系統(tǒng)運(yùn)算，能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)配送任務(wù)的排列組合，結(jié)合飛機(jī)裝配車間特點(diǎn)提出相應(yīng)的配送方案，然后進(jìn)行物料配送和下發(fā)裝配指令。利用相應(yīng)渠道，可以將處理結(jié)果返回終端，對飛機(jī)裝配過程和質(zhì)量進(jìn)行管控。在執(zhí)行配送任務(wù)的過程中，系統(tǒng)也能根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)反饋的信息提供實時導(dǎo)航，確保飛機(jī)裝配任務(wù)順利執(zhí)行。

3 結(jié)論

針對飛機(jī)裝配存在過程不透明、生產(chǎn)信息反饋滯后等問題，采用物聯(lián)網(wǎng)加強(qiáng)飛機(jī)裝配過程中各種要素的感知，能夠?qū)崿F(xiàn)飛機(jī)裝配過程的可視化管理，加強(qiáng)飛機(jī)裝配狀態(tài)的有效監(jiān)控。而結(jié)合實時采集信息實現(xiàn)飛機(jī)裝配自動化管理，能夠高效完成飛機(jī)的裝配任務(wù)，保證飛機(jī)裝配質(zhì)量，因此能夠?qū)崿F(xiàn)智能裝配車間打造，繼而有效推動航空事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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