飛機裝配智能制造體系構建及關鍵技術

李金達

中航飛機股份有限公司 陜西西安 710089

1 飛機智能化裝配技術特征

1.1 智能感知

基于計算機技術、傳感器技術、RFID（RadioFrequencyIdentification）技術和激光跟蹤儀與iGPS技術結合的智能感知技術，通過配置各類傳感器和無線網絡，對現場人員、設備、工裝、物料和量具等多類制造要素進行全面感知，實現裝配過程中人與資源的深度互聯，從而確保裝配過程中多源信息的實時、精確和可靠獲取。

1.2 實時分析

對裝配過程中的制造數據、智能工裝數據和生產環境數據等進行實時檢測、傳輸和處理，然后將這些多源、分散的裝配現場數據轉化為可用于準確執行和智能決策的可視化數據。

1.3 自主決策

智能制造不僅僅是利用現有的知識庫指導制造行為，同時具有自學習功能，能夠在制造過程中不斷地充實制造知識庫，更重要的是還有搜集與理解制造環境信息和制造系統本身的信息，并自行分析判斷和規劃自身行為的能力。智能制造系統是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化系統，其“制造資源”具有不同程度的感知、分析與決策功能，能夠擁有或擴展人類智能，使人與物共同組成決策主體，促使信息物理融合系統中實現更深層次的人機交互與融合。

1.4 準確執行

通過傳感器、RFID等獲取的裝配過程實時數據，利用大數據和云計算手段進行實時分析，再通過自主決策機制實現裝配規劃自主化，最終驅動智能化裝配工藝裝備完成準確執行。裝配過程的準確執行是使裝配過程處于最優效能狀態的保障，是實現智能裝配的重要體現[1]。

2 飛機智能化裝配關鍵技術

2.1 柔性裝配工藝裝備設計制造技術

柔性工裝的特點主要通過可自動調整的模塊化結構單元來體現，自動重構要依靠在線測量數據和控制技術來完成。柔性工裝的控制系統具有與普通數控機械的許多不同之處，表現在控制軸數多，傳輸數據量大；軸管理參數復雜，難度較大；物理地址復雜，邏輯映射關系復雜；電機行走，布線困難。這些特性增加了系統的設計難度和施工難度，此外工裝控制系統要具有開放性，模塊化單元數量增減不會對控制系統造成影響。

2.2 飛機裝配過程建模與仿真優化技術

根據飛機裝配過程的實際需求，提出其制造過程建模與仿真優化技術的體系結構。飛機裝配過程建模與仿真優化技術作為先進的系統評價與優化工具，可以對整個制造系統進行深入分析評價與優化。首先，結合飛機裝配工藝路徑規劃、裝配物料清單和實際的裝配路線布局，采用多粒度建模方式對飛機裝配線進行1∶1虛擬建模，通過仿真評估模塊對仿真模型進行有效性評估，保證所建立的飛機裝配模型能滿足后續的在線仿真和優化的需要。其次，分析和評估該裝配的制造能力，確定裝配瓶頸環節。然后，根據要求進行優化，根據優化結果修改模型，直到方案滿足給定要求。最后，對滿足條件的飛機裝配過程仿真模型進行在線仿真，實時數據由MES系統采集得到，包括人員工作狀態信息、物料狀態信息、工件狀態信息、測試設備狀態信息、物流狀態信息和裝配進度信息等，由這些實時數據驅動仿真模型運行，并實時比對當前的工作進度和仿真進度[2]。

2.3 面向飛機協同設計裝配的云服務技術

面向飛機協同設計裝配的云服務技術，結合現有信息化制造（信息化設計、生產、試驗、仿真、管理和集成）技術與云計算、物聯網、服務計算、智能科學和高效能計算等新興信息技術。將各類制造資源和制造能力虛擬化、服務化，構成制造資源和制造能力的服務云池，并進行統一、集中的優化管理和經營，用戶只要通過云端就能隨時隨地按需獲取制造資源與能力服務，進而智慧地完成其制造全生命周期的各類活動。面向飛機協同設計裝配的云服務技術的重點在于支持飛機裝配資源的動態共享與協同。

2.4 智能裝配制造執行技術

智能裝配中的制造執行系統應是集智能設計、智能預測、智能調度、智能診斷和智能決策于一體的智能化應用管理體系。為此，需要研究MES對裝配知識的管理技術；研究人工智能算法與MES的融合技術，使MES具備模擬專家智能活動的能力，并具有自組織能力，實現人機一體的裝配過程優化；研究MES對生產行為的實時化、精細化管理技術；最后，研究生產管控指標體系的實時重構技術，進而適應裝配環境和裝配流程的改變[3]。

3 飛機裝配智能制造體系的建設

對于現階段的飛機裝配制造工藝零件來說，大部分的零部件都具有較高的精度，能夠在一定程度上滿足飛機智能技術的要求，并且能夠解決飛機裝配過程中數字化和自動化程度較低的問題。針對以上的問題，隨著科學技術水平的提高，現階段已經采取了一些手段進行解決。第一，智能設備載體層的引進。第二，數據采集分析層的建立。第三，制造執行與優化層的建立以及最后是系統集成層的實現。

4 結語

飛機的裝配智能制造技術是現階段高科技水平之下的成果，能夠將互聯網技術以及云計算和人工技術等進行結合，進而形成完善的飛機智能裝配體系，有效將飛機的裝配系統進行升級和改造，以提高執行能力和決策能力。并且由于飛機智能技術的廣泛使用，對未來的高度智能化以及柔性化的飛機智能體系都有著非常重要的意義。相信通過此次討論，能夠在一定的程度上提高飛機裝配智能制造體系構建和關鍵技術研究。