航空制造智能化技術與裝備的研究

高 溦

（中國航空制造技術研究院，北京 100024）

現如今，智能制造已經是我國制造行業未來發展的必然趨勢，要想實現航空制造業的智能化，其基礎是實現自動化，而數字化則是實現自動化生產的基礎。因而，航空制造業的智能化發展必須要在數字化車間、數字化制造的基礎上，通過“智能數控加工”與“智能優化”等方法，逐步展開關于航空智能化制造的關鍵性技術的研究，最終突破我國目前的航空制造業智能化技術。

1 智能制造的概念與其必要性

智能化制造是信息化與工業化深度融合的最終產物，其將最新的數字化信息技術作為基礎，并結合新型材料與新的制造工藝，同時貫穿產品管理、生產、設計與服務等各個環節。它具有精準的控制自執行、信息的深度自感知與優化自決策等各項功能，是先進的制造過程、制造模式與制造系統的統稱。在對航空制造業采用智能化制造技術的過程中，運用智能化控制系統與多功能的傳感器，可以使設備進行自分析、自感知及自決策等智能化活動，大大縮減了設備反映問題的時間，同時能夠對生產信息進行實時反饋并優化，有效提升了航空行業甚至其他行業的生產效率[1]。

伴隨航空產品的快速發展，航空產品的相關制造技術也在逐漸進步與變革。為滿足航空企業對其產品逐步發展的更高層次要求，必須積極高效地開發或引進新興技術。而智能化制造技術指的是機械設備能夠自主控制與驅動設備原件，能通過自動化對機械生產的系統加以控制，顯然這是機械制造相關領域發展的必然方向。

2 我國航空制造業中所用的關鍵性智能技術

2.1 通過APS系統達成自動排產

APS系統，即進階式生產規劃與排程系統，主要采用先進的信息科技與規劃技術，依據產品的設備、工序、物料、人員、加工路線及交貨時間等方面來自動編排生成高效的生產計劃，同時，對全部資源都具有實時的、同步的模擬能力與約束能力。值得一提的是，倘若將生產設備、硬件及現場網絡與APS系統進行集成，便能發揮出APS系統的最大效能[2]。

2.2 采用工藝組成技術來優化工藝生產過程

在現有的計算機輔助技術、產品制造工藝及生產資源等基礎上，對零件的制造工藝加以重點研究，逐漸優化制造資源與工藝路線，同時將成組技術作為基礎，逐步形成規范的工裝結構、工藝規程等，進而滿足航空制造業中生產管理、操作管理與過程控制的多種不同層次，形成合理優化的制造資源與生產工藝的配置，以適應企業發展現狀，主要強調工藝的可用性。

2.3 通過自動交換式工作臺技術快速完成工件裝卸

為有效適應智能化生產線高效率的要求，企業可配置交換式的工作臺，將原先的數控設備等都改造為可交換的工作臺形式，實現當某一機床在這個工作臺進行加工的同時，能夠完成另一工作臺上零件的裝夾工作，讓機床加工的工作時間與工件裝夾所用時間相重合，大大縮短機床進行輔助工作的時間，更提高了加工的工作效率。

智能化生產線的單機操作可使用兩個交換式工作臺，多機共同操作期間可使用多個交換式工作臺。不難看出，交換式工作臺所用配置節省了大量的復雜零件在裝卸定位夾緊過程中的輔助時間，也讓零件所需加工周期得以縮短[3]。

2.4 創建數據采集分析系統，實現可視化的動態監控

除以上幾點外，我們還可以創建數據采集分析系統，實現物料數據、工具數據、生產線中的設備數據及質量數據等方面的采集、計劃、監控與反饋，同時對所獲取的實時運行狀態的相關數據加以及時、有效的全面分析。

3 智能化發展中的問題及相關建議

3.1 未能充分意識到智能大數據的應用價值

在航空企業進行智能化制造的過程中往往會伴隨大量數據的產生，若企業相關部門能對數據進行深入分析，挖掘其中的價值，便能輕松優化企業的生產服務與商業管理模式，進而給企業智能化發展帶來重要的核心驅動力。然而，這些大量數據是由物聯設備、外部的互聯網數據、傳感器及生產經營業務的相關數據組成，時常因形式多樣、數量龐大及來源不集中等問題而難以被高效采用[3]。更值得注意的是，我國在大數據應用等方面剛剛起步，仍舊存在缺乏專業化數據服務、缺少數據整合的統一標準及核心技術體系不夠完善等諸多問題。

3.2 國家自主創新意識不強，主要依靠外來的核心技術

如今我國在航空制造業領域的創新能力還不夠強，所擁有的核心技術及生產出的產品在國際上競爭實力還不夠強大，因此，在實現智能化制造的過程中總依賴于其他國家的先進設備與關鍵零件、材料等。另外，在智能化嵌入式軟件、智能控制技術及在線分析技術等新興技術上的自給率不足，對外依賴性極高。這些高新設備與核心技術的缺乏，不僅加大了我國航空制造業在進行智能化制造時的難度，更增加了企業建設成本。

3.3 創建數字化服務中心，強化對大數據的應用

要強化航空企業對大數據的應用，一方面，應將實際應用與推廣相結合，融合移動互聯網、云計算與物聯網等技術，國家主導建設大數據共享平臺，指引更多企業重視大數據的應用，逐步促進傳統工業與大數據協同發展的創新模式，發揮大數據固有的價值；另一方面，國家應創建數字化服務中心，首先提高人才對大數據的運算能力，其次進一步研究數據集成平臺、嵌入式數據庫關系型數據庫，同時，還需對產品的整個生產、銷售周期進行合理規劃，通過管理、技術與安全等多重維度來梳理總結大數據的使用標準，不斷健全大數據的標準化體系。

3.4 建立創新化科研基地，深化產教研結合

為適應當今航空制造業智能化發展的良好趨勢，相關部門應自主調整好科研體系。企業與學校都應發揮自身優勢，加強彼此間的合作。企業提供資金與實踐平臺，學校設置科學合理的課程，并大力培育創新型專業人才，而后將人才與技術帶入企業，結合實踐平臺，發揮技術與人才的價值。此外，高校還應結合社會發展的實際要求，進一步加強產教融合，培養出目前急需的高層次專業人才，提高技術與產品競爭力，推動智能化制造產業發展。

4 結語

在智能化時代，航空制造業要想快速發展，并提升在國際上的核心競爭力，國家及相關部門必須大力實施關鍵技術及新型裝備智能化。在發展的同時也應注意所產生的問題，結合理論并根據實際情況對問題加以有效解決，不斷推動航空業的發展與進步，最終促進國家社會經濟的發展。