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：在當下時代，新一輪科技革命和產業變革澎湃發展，新一代信息技術與制造業深度融合，席卷全球的新工業革命，洶涌而來的產業互聯網，開啟了全新市場，也奏響了制造業轉型升級的進行曲。無論是美國工業互聯網、德國工業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勢。推進智能制造，是未來制造業發展的主要趨勢，是中國制造轉型升級的主攻方向，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展現狀

中國新的國家戰略吹響了從制造大國向制造強國轉變的號角，航空工業是國家的戰略性產業，是國家工業現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。

國內航空制造業近年來依托型號，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，結合新型號的研制，在數控加工、數字化裝配、信息化和復合材料部件裝配技術上取得了較大的發展。同時圍繞智能制造，各單位已陸續啟動相關項目。

2 智能制造的關鍵內涵

當前，隨著信息網絡技術在制造業領域的廣泛滲透，催生出智能制造這一新興生產模式。智能制造是在信息化和數字化的基礎上，不斷將邏輯、規則、流程、知識與新一代信息技術及系統融合，圍繞主價值鏈實現業務管理到現場執行各個環節的全面信息化，以及關鍵環節適度的狀態感知動態化、過程分析實時化、管理決策自主化、貫徹執行精準化。

2.1 實現大數據的深度挖掘和預測分析，激發制造潛能

智能制造的核心并不是數據采集，而是通過挖掘和分析業務管理、現場執行過程中的大量數據。提煉隱藏在其中的有著特殊關系的信息，并將此類信息抽象化建模，模擬變化趨勢，以此預測、解決和避免生產中那些不可見的因素，有效縮短產品研制周期，提高生產效率和產品質量，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。

2.2 推進信息進程與物理進程相統一，打造智能化管理新模式

“兩化融合、智能制造” 產業生態中，信息物理系統（CPS）是體系運行的載體，IT構建的虛擬環境是CPS的大腦與神經中樞，是物理執行終端的指揮控制中心和監控管理代理。把人的“智能”賦予信息化系統，將人的指令和意圖通過信息化系統下達給自動化物理終端，指揮終端的執行，采集終端執行狀態，管控終端執行過程，實現CPS的“智能化”生產，從而實現管理過程的可視化、智能化，超常規激發物理系統的效能。

3 航空制造中智能制造發展思路

智能制造要緊密圍繞公司發展戰略，依托各型號的發展，對相關的管理改進、技術突破、能力建設進行統籌規劃，以最低的成本大力推進數字化、信息化建設，逐步實現關鍵環節的智能化。在保證所有型號研制生產順利進行的基礎上，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、有步驟的優化管理流程，突破關鍵技術與瓶頸能力，奠定智能基礎。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，效益優先，統籌規劃

智能制造建設所需的經費來源主要依托于各型號的支持。建設項目需統籌公司對核心競爭能力的總體規劃與各型號的發展需求和經費資源，保證投資效益最大化；對建設項目相關的管理流程、關鍵技術和自動化設備設施以及有關數字化、信息化建設項目進行統籌規劃安排，保證相互間的協調與配合。

3.2 重點突破，以點帶面，協同推進

在各個領域以典型工程突破關鍵技術與瓶頸，探索落地模式；發揮示范引領作用，從管理、技術和能力，數字化、信息化和自動化等多個維度著力，在規劃的關鍵環節推廣復制最佳實踐經驗，形成優勢的體系效應。

4 淺析航空制造中智能制造發展重點

對于制造企業而言，智能制造是一個龐大而系統的工程，采集和執行等終端硬件對企業而言僅僅是一個工具，企業必須掌握的核心應是驅動終端執行的決策能力，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，導致以上能力基礎儲備嚴重不足，為智能制造的全面推進帶來較大阻力。因此，智能制造的發展將是在數字化、信息化基礎上,以管理體系建設、知識工程推進、系統集成開發以及設備的信息化管控為建設重點，不斷推進先進制造模式的落地、優化與完善。

4.1 全面信息化管控

緊密與業務架構相結合，以各業務領域規劃為基礎，以飛機產品的研制、生產、服務為主線，以體系架構化、研發并行化、生產智能化、管理流程化、服務一體化為目標，集成與協同并重，緊緊圍繞主價值鏈運營流程構建公司的IT架構，建立橫向協調、縱向貫通的營銷、研發、采購、制造、客服等主價值鏈運營管理及戰略和綜合管理與支持平臺。同時融入兩化融合、精益、規范與安全等理念，實現對影響飛機業務的全要素、全流程的動態高效管控，以及對企業經營狀態的總體掌控。

4.2 關鍵領域的虛擬仿真

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

目前業務數據、知識大都散落在信息化系統外，停留在紙質文件上或遺留在員工腦海中，以數據庫為基礎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范、操作規程、制造資源等信息，分類提煉形成結構化、參數化且表達形式和應用密切相關的典型知識，形成基于模型的知識體系。設計、開發一套規范化且普遍適用于運營管理和飛機制造的知識管理系統，將各類經驗知識和基礎數據進行科學管理，防止知識流失，增強知識的重用性。在充分共享和應用中最大限度地挖掘知識的價值，將高價值的無形資產變為強大的生產力，有力支撐新型先進能力的建設。

4.3.1 運營管理知識庫

以信息化平臺為主要載體，將業務邏輯、規則、流程以及流程中提取的知識信息等，按照邏輯關系進行管理，同時結合應用場景、應用模式、應用范圍等信息，形成推理能力，并在信息化平臺中對業務過程進行管控。

4.3.2 生產制造知識庫

重點研究各制造技術中相關的技術知識，明確工藝參數、方法、流程、工裝工具、設備設施之間的映射關系，結合成組技術分類整理，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 結束語

新技術革命為航空制造及相關產業帶來了重大機遇，我們應該把握“機會窗口期”，積極總結和借鑒國內外先進經驗，正視短板與不足，以智能制造為突破口，推動航空產業技術升級，實現競爭優勢由傳統要素優勢向技術優勢轉型。