浅析智能制造在航空制造业的应用

发布时间：2020-05-12所属分类：工程师职称论文浏览：1次

摘 要： 摘要：现阶段，我国科学技术水平显著提升，航空发动机产品从型号数量上相比以往要成几倍的增长，而研制周期要求越来越短，从而对航空制造业提出了快速、高效、灵活的发展要求。文章通过梳理智能制造的关键技术，阐述了建立智能生产线的实施方案。通过利用工

　　摘要：现阶段，我国科学技术水平显著提升，航空发动机产品从型号数量上相比以往要成几倍的增长，而研制周期要求越来越短，从而对航空制造业提出了快速、高效、灵活的发展要求。文章通过梳理智能制造的关键技术，阐述了建立智能生产线的实施方案。通过利用工艺成组优化技术、自动交换工作台技术、数据采集与分析技术、自动化物流仓储技术等智能制造技术，提高生产制造效率，提高航空企业智能制造的应用水平，促进航空产品研制模式的转变。

　　关键词：智能制造;航空工业;智能制造技术

　　引言

　　如今，我们正处于第四波工业(智能制造)创新浪潮中，新兴智能制造技术的发展与应用是企业能否成功向数字化、智能化转型升级的关键之处。航空工业处于制造业的尖端，长寿命、高可靠性、短周期已成为航空产品研发的基本指标，在此形势下，传统的航空企业制造模式越来越难以满足航空工业发展的需求，智能制造技术的应用正是解决这一关键瓶颈的重要途径。

　　相关期刊推荐：《航空制造技术》(半月刊)创刊于1958年，由北京航空制造工程研究所主办。在航空、航天、军工领域及机床、模具、汽车、船舶等领域享有较高声誉。是富有影响力的刊物。主要栏目：专稿、综述、科技成果、学术论文、新工艺新技术新设备、技术改造技术革新、生产组织与管理、简讯与工艺动态、装备市场指南等。

　　1智能制造的概念与其必要性

　　智能化制造是信息化与工业化深度融合的最终产物，其将最新的数字化信息技术作为基础，并结合新型材料与新的制造工艺，同时贯穿产品管理、生产、设计与服务等各个环节。它具有精准的控制自执行、信息的深度自感知与优化自决策等各项功能，是先进的制造过程、制造模式与制造系统的统称。在对航空制造业采用智能化制造技术的过程中，运用智能化控制系统与多功能的传感器，可以使设备进行自分析、自感知及自决策等智能化活动，大大缩减了设备反映问题的时间，同时能够对生产信息进行实时反馈并优化，有效提升了航空行业甚至其他行业的生产效率。伴随航空产品的快速发展，航空产品的相关制造技术也在逐渐进步与变革。为满足航空企业对其产品逐步发展的更高层次要求，必须积极高效地开发或引进新兴技术。而智能化制造技术指的是机械设备能够自主控制与驱动设备原件，能通过自动化对机械生产的系统加以控制，显然这是机械制造相关领域发展的必然方向。

　　2智能制造的模式特点

　　(1)数据互联是基础。数据和互联包含三个维度：①各个系统端到端的连接，实现了工程、工艺、生产、运维等一整条制造链上的端到端的双向连接和闭环协同;②从设备到管理的纵向集成，在企业内部，实现从计划编制、计划下发、生产执行、生产派工到设备工位、设备与生产数据的纵向集成;③供需链上生态系统的横向集成，实现制造商与上游供应商、系统集成商、合作伙伴、院所，以及与下游客户、终端市场的数据互联。(2)制造需求是关键。系统的端到端连接使得企业从每个环节获取了大量数据，这些大数据的分析将提升企业以及产品全方位的能力，比如可以了解不同阶层、商务人士的需求，在设计、研发、工艺、维护、运营等各个环节协同运作，从而能够满足不同的客户及生产要求，实现飞机“私人订制”需求。

　　3智能制造在航空航天制造业的应用

　　3.1增材制造技术

　　随着增材制造(3D打印)技术的大力发展，航空制造企业已经开始使用增材制造技术来制造结构复杂、成本更低、质量更轻的飞机零部件，为国内某民机制造企业用3D打印设备制造的飞机舱门零件。未来，增材制造技术将会更加广泛地应用到小批量定制产品上，并支撑未来民机项个人化定制模式的发展。高性能、去中心化的增材制造系统也将降低产品的物流成本和库存。空客公司指出未来增材制造技术可以用于制造一些装配过程中急需的短缺零件和长期处于小批量的非标零件，用以解决装配过程中零件备件短缺的问题，大大提高装配效率。

　　3.2现代物流仓储自动化技术

　　在零件的加工生产中，存在毛坯材料、半成品与成品、加工刀具与夹具等诸多物料的存储与使用问题，利用现代物流仓储自动化技术可以很好的解决这一问题。建立工装、刀具、工件的自动化库站，分析库区大小、出入库流程布局、货位的数量规格等，从而确定合理的货位分布，实现工装、刀具、工件的自动仓储。在智能生产线中铺设自动运输导轨，并与自动化库站连接，利用AGV小车实现工装、工件在仓库与机床、机床与机床间的自动运输。采用条码技术和RFID技术对工装、工件等物料进行标识，并建立信息采集系统，实现工装、工件等物料的全程数据采集与状态监控。

　　3.3无覆盖喷涂技术

　　无覆盖喷涂技术是空客公司未来工厂的一大亮点。在喷涂车间，通过激光定位、机器人连接、自动喷印线路板和喷涂表面特殊材料等技术，实现整个机身的无覆盖喷涂工作，一次喷涂成型。这种新兴技术的实现将可以大幅度地提高机身喷涂的效率并且减少飞机涂装的成本。目前国内已开始使用移动操作平台承载轻质机器人，在既定轨迹下喷涂的方式，实现全机筒段的喷涂。

　　3.4自动交换式工作台技术

　　为有效适应智能化生产线高效率的要求，企业可配置交换式的工作台，将原先的数控设备等都改造为可交换的工作台形式，实现当某一机床在这个工作台进行加工的同时，能够完成另一工作台上零件的装夹工作，让机床加工的工作时间与工件装夹所用时间相重合，大大缩短机床进行辅助工作的时间，更提高了加工的工作效率。智能化生产线的单机操作可使用两个交换式工作台，多机共同操作期间可使用多个交换式工作台。不难看出，交换式工作台所用配置节省了大量的复杂零件在装卸定位夹紧过程中的辅助时间，也让零件所需加工周期得以缩短。

　　4智能化发展中的相关建议

　　4.1培养人才

　　航空制造业需积极开展岗位人才培训活动，组织技术人员学习研究新理念、新手段、新措施，并将其积极应用在生产制造过程中，累积实践经验，提升航空制造工作人员技术水平。除培育岗位人才外，航空制造业还需扩展人才聘用途径，如与高校建立合作育才关系，面向高校提出岗位用人需求，组织高校转变育人方略，开设富有针对性、专业性、实效性的课程，并为学校优秀人才提供岗位实训机会，与人才进行双向选择。同时，航空制造业可从基层选拔专业过硬的技术人才，继而落实多渠道选聘人才目标，使航空制造技术团队始终活力无限，为攻克技术难关，突破发展瓶颈，提高航空制造技术研发质量夯实人才基石。

　　3.2创建数字化服务中心，强化对大数据的应用

　　要强化航空企业对大数据的应用，一方面，应将实际应用与推广相结合，融合移动互联网、云计算与物联网等技术，国家主导建设大数据共享平台，指引更多企业重视大数据的应用，逐步促进传统工业与大数据协同发展的创新模式，发挥大数据固有的价值;另一方面，国家应创建数字化服务中心，首先提高人才对大数据的运算能力，其次进一步研究数据集成平台、嵌入式数据库关系型数据库，同时，还需对产品的整个生产、销售周期进行合理规划，通过管理、技术与安全等多重维度来梳理总结大数据的使用标准，不断健全大数据的标准化体系。

　　结语

　　我国的民用航空工业经过近几年的快速发展，特别是在引入了大量的先进设备后，已经取得了长足的进步，但仍然存在问题，智能制造技术在国内航空企业的应用还处于起步阶段，但只要下定决心、提前布局、统筹规划，在不久的将来肯定能打造出一批具备高度智能化的企业，从而提高中国航空业的整体制造水平。