無人直升機(jī)數(shù)字化裝配生產(chǎn)線發(fā)展探討

基于俄烏沖突無人機(jī)作戰(zhàn)戰(zhàn)況，今后各國均將開辟大規(guī)模、超縱深的無人作戰(zhàn)飛機(jī)，無人直升機(jī)將成為遠(yuǎn)程、重型、察打一體的新型戰(zhàn)爭要素，其研究對我國軍備發(fā)展具有深遠(yuǎn)的積極意義。

相比于固定翼飛機(jī)，直升機(jī)整體機(jī)身結(jié)構(gòu)緊湊、可操作裝配空間更為狹小，裝配系統(tǒng)復(fù)雜，需協(xié)調(diào)的裝配環(huán)節(jié)多，裝配精度要求高，故直升機(jī)的整體產(chǎn)品質(zhì)量很大程度上取決于其裝配質(zhì)量。總裝作為直升機(jī)制造的最后一環(huán)，大部分工作仍依賴于人為手工作業(yè)，自動化程度相對不高，生產(chǎn)效率低，且直升機(jī)裝配的協(xié)作面廣，管理難度高，是一項(xiàng)極其復(fù)雜且精細(xì)的工作。直升機(jī)數(shù)字化裝配可以實(shí)現(xiàn)裝配的模擬仿真，提高直升機(jī)的裝配技術(shù)水平，縮短生產(chǎn)制造周期，提高直升機(jī)整體的產(chǎn)品質(zhì)量，對直升機(jī)裝配乃至批量生產(chǎn)具有重要積極意義。

數(shù)字化裝配發(fā)展現(xiàn)狀

國外在數(shù)字化裝配研究起步較早，理論研究面廣，且得到了廣泛的應(yīng)用。Dewar等提出了利用虛擬仿真輔助現(xiàn)場手工裝配的生產(chǎn)模式。德國的Michael等利用數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)“虛擬裝配”交流平臺，可實(shí)現(xiàn)裝配排序及干涉仿真。德國的Jung等開發(fā)了模擬裝配軟件，可對產(chǎn)品進(jìn)行模擬預(yù)裝配。

數(shù)字化裝配的發(fā)展涉及到許多重點(diǎn)領(lǐng)域，如汽車、航空、航天等專業(yè)性很強(qiáng)的重點(diǎn)領(lǐng)域。目前法國Dassault在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，其曲面構(gòu)型能力表現(xiàn)優(yōu)異，在航空航天領(lǐng)域具有大量的市場份額，甚至出于某些原因，其部分模塊禁止對中國出口。

國內(nèi)的數(shù)字化裝配研究起步相對較晚，但近年來的數(shù)字化應(yīng)用研究發(fā)展迅猛。清華大學(xué)已開發(fā)并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字模擬裝配系統(tǒng)（Virtual Assembty Support System，VASS），西北工業(yè)大學(xué)的李原等基于飛機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)，開發(fā)了CATIA和SolidWorks的數(shù)字化裝配仿真系統(tǒng)；浙江大學(xué)的萬華根等實(shí)現(xiàn)了虛擬設(shè)計(jì)與虛擬裝配的無縫裝配，對干涉的零部件可在數(shù)模環(huán)境下直接修改。沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司的李建廣等應(yīng)用數(shù)字化裝配技術(shù)協(xié)調(diào)裝配干涉問題，成功將部件裝配周期縮短30％-50％。成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司的許旭車等利用數(shù)字化裝配技術(shù)應(yīng)用ARJ21飛機(jī)機(jī)頭，提前發(fā)現(xiàn)46項(xiàng)設(shè)計(jì)、工藝、工裝問題，有力保障了交付周期。西北工業(yè)大學(xué)的胡玉龍等提出了數(shù)字化裝配定位運(yùn)動模型，獲得的定位運(yùn)動模型使其裝配定位精度達(dá)到±0.25mm。飛機(jī)裝配從數(shù)字化裝配階段，也將逐步往數(shù)字化智能裝配階段轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步提高提升人的感知、分析、決策、執(zhí)行能力。

無人直升機(jī)數(shù)字化裝配生產(chǎn)線

無人直升機(jī)由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，致使其大部分裝配工作均為人工作業(yè)，而傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式使得操作人員需承受較大的勞動強(qiáng)度，在滿足生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，要想進(jìn)一步的提升生產(chǎn)效率，需將無人直升機(jī)的生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化升級，利用數(shù)字化裝配技術(shù)合理布局產(chǎn)線和優(yōu)化工藝。

數(shù)字化裝配生產(chǎn)線布局

數(shù)字化裝配生產(chǎn)線布局是利用三維數(shù)字化仿真技術(shù)合理布置出符合人機(jī)功效、倉儲物流路徑通暢、生產(chǎn)目標(biāo)優(yōu)化、生產(chǎn)資料經(jīng)濟(jì)化等的仿真模擬。

包含了整個無人直升機(jī)生產(chǎn)廠房仿真，如建筑結(jié)構(gòu)區(qū)域分布、房間設(shè)置、通風(fēng)、水電、辦公區(qū)、休息區(qū)等。生產(chǎn)線區(qū)域仿真的基本原則是在滿足生產(chǎn)線的前提下，兼顧人機(jī)功效、路徑優(yōu)化等領(lǐng)域，減少人員不必要的走動時間，提高操作的空間舒適度。

也包含了無人直升機(jī)生產(chǎn)線動態(tài)展示仿真，通過動畫的形式仿真生產(chǎn)線各站位的人工流水作業(yè)、工裝設(shè)備使用情況、物料配送流通等。

數(shù)字化裝配生產(chǎn)線工藝

數(shù)字化裝配生產(chǎn)線工藝是指在生產(chǎn)布局安排妥善的前提下，利用仿真技術(shù)來模擬無人直升機(jī)在布局好的資源模型中進(jìn)行工藝裝配策劃及制定總工藝方案。

無人直升機(jī)裝配工藝仿真可通過可視化的角度，綜合考慮無人直升機(jī)各系統(tǒng)的裝配順序、工藝分離面、工裝設(shè)備的使用效能，提前進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)定、干涉分析。

通過數(shù)字化裝配生產(chǎn)線上的人員、站位、設(shè)備、倉儲物流途徑仿真，可在總工藝方案階段提前分析產(chǎn)線控制、調(diào)度方案、風(fēng)險評估及預(yù)防措施等。

無人直升機(jī)數(shù)字化裝配生產(chǎn)線發(fā)展探討

隨著科技的不斷進(jìn)步，一個大規(guī)模生產(chǎn)、共事的數(shù)字時代正式開啟。無人直升機(jī)作為直升機(jī)的未來發(fā)展大趨勢之一，數(shù)字化進(jìn)程刻不容緩，受無人直升機(jī)高精度、多系統(tǒng)、外型復(fù)雜等因素的影響，其裝配生產(chǎn)線的數(shù)字化過程便顯的尤為困難。因廠房大部分都是現(xiàn)成，且不易進(jìn)行犬的改動，故相比與改變廠房整體布局，優(yōu)化工藝相對來說更容易實(shí)現(xiàn)些。故在關(guān)鍵工藝技術(shù)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化將快速有效的提升無人直升機(jī)裝配生產(chǎn)線數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程，如圖1所示。

無人直升機(jī)裝配生產(chǎn)線工藝通常有裝配連接、裝配定位、裝配制孔、裝配檢測、系統(tǒng)聯(lián)試等五大過程，若將這些過程利用數(shù)字化的方法加以自動化控制，將大大提高生產(chǎn)效率，同步提升無人直升機(jī)的整體質(zhì)量。

五大過程的數(shù)字億離不開人的支持，故推動相關(guān)專業(yè)的人才隊(duì)伍建設(shè)，提高相關(guān)人才的福利和待遇水平，甚至技術(shù)八股，可增加無人直升機(jī)數(shù)字化生產(chǎn)線的軟實(shí)力。

五大過程的數(shù)字化進(jìn)行還可通過建立信息共享論壇來加速發(fā)展，積極和全球先進(jìn)的數(shù)字化企業(yè)、研究院所、高校等進(jìn)行信息交換，快速完善自我的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。

五大過程的數(shù)字億還可引入智能技術(shù)來加快其進(jìn)程，如人工智能（AI）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、物聯(lián)網(wǎng)（loT）等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無人直升機(jī)數(shù)字化裝配生產(chǎn)線的智能化，使其具備不斷更新迭代的發(fā)展能力。

結(jié)束語

無人機(jī)在俄烏沖突中徹底改變了戰(zhàn)爭形態(tài)，無人直升機(jī)將是未來軍備發(fā)展的重要方向之一。無人直升機(jī)由于其自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)多樣、精密緊湊的緣故，使其產(chǎn)量無法像汽車一樣批量流水作業(yè)。數(shù)字化是無人直升機(jī)生產(chǎn)效率提升的一種途徑，通過分析國內(nèi)外數(shù)字化裝配發(fā)展的現(xiàn)狀，解析了無人直升機(jī)數(shù)字化裝配生產(chǎn)線的兩個方向，數(shù)字化布局以及數(shù)字化工藝。得出提升無人直升機(jī)數(shù)字化裝配生產(chǎn)線工藝能力的五大關(guān)鍵過程，即數(shù)字化裝配連接、數(shù)字化裝配定位、數(shù)字化裝配制孔、數(shù)字化裝配檢測、數(shù)字化系統(tǒng)聯(lián)試等五大過程，進(jìn)一步提出了人才建設(shè)、信息共享、智能技術(shù)引入三個加快無人直升機(jī)裝配生產(chǎn)線數(shù)字化進(jìn)程的方法途徑，為無人直升機(jī)數(shù)字化裝配生產(chǎn)線的發(fā)展提供一定的參考、借鑒。期待無人直升機(jī)數(shù)字化裝配生產(chǎn)線技術(shù)能夠?yàn)槲覈娇帐聵I(yè)迎來蓬勃發(fā)展期。