飛機裝配的數(shù)字化與智能化

溫愷 黃寧 徐智峰

關(guān)鍵詞：飛機裝配;數(shù)字化;智能化

目前，我國飛機裝配技術(shù)正處在全面推進數(shù)字化和自動化應(yīng)用階段，因此提前研究新一代智能化裝配技術(shù)具有重要意義。

1飛機智能化裝配技術(shù)特征

飛機裝配首先是要保證裝配準確度，影響飛機裝配準確度的因素主要有裝配產(chǎn)品對象、工裝設(shè)備狀態(tài)、物流配送以及環(huán)境信息。飛機智能化裝配，就是通過對各影響因素的實時狀態(tài)進行感知并作出精準響應(yīng)，保證裝配準確度，從而提高裝配質(zhì)量和裝配效率。飛機智能化裝配是數(shù)字化、自動化裝配向更高階段發(fā)展的必然產(chǎn)物，是數(shù)字化技術(shù)、自動化技術(shù)、傳感器技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多學科交叉融合的高新技術(shù)，其技術(shù)特征主要有如下幾點。

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

2）實時分析。對裝配過程中的制造數(shù)據(jù)、智能工裝數(shù)據(jù)和生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)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(xiàn)場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用于準確執(zhí)行和智能決策的可視化數(shù)據(jù)。

3）自主決策。“智能”是知識和智力的總和，知識是實現(xiàn)智能的基礎(chǔ)，智力是獲取和運用知識求解的能力。智能裝配不僅僅是利用現(xiàn)有的知識庫指導裝配行為，同時具有自學習功能，能夠在裝配過程中不斷地充實本體知識庫。

4）準確執(zhí)行。通過傳感器、RFID等獲取的裝配過程實時數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)和云計算手段進行實時分析，再通過自主決策機制實現(xiàn)裝配規(guī)劃自主化，最終驅(qū)動智能化裝配工藝裝備完成準確執(zhí)行。裝配過程的準確執(zhí)行是使裝配過程處于最優(yōu)效能狀態(tài)的保障，是實現(xiàn)智能裝配的重要體現(xiàn)。

2飛機智能化裝配關(guān)鍵技術(shù)

飛機智能化裝配關(guān)鍵技術(shù)主要涉及產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、工裝設(shè)計和虛擬仿真等4個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.1面向智能化裝配的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)

該技術(shù)包括2個方面：一是在產(chǎn)品設(shè)計過程中，采用基于裝配知識的模型設(shè)計手段，綜合考慮產(chǎn)品模塊劃分和工藝分離面劃分，使產(chǎn)品設(shè)計過程和飛機裝配工藝設(shè)計過程有機融合;二是開發(fā)設(shè)計制造一體化產(chǎn)品設(shè)計平臺，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計人員與裝配技術(shù)人員互聯(lián)互通，從而減少產(chǎn)品設(shè)計過程反復，加速新產(chǎn)品研制進度。

2.2面向智能化裝配的工藝設(shè)計技術(shù)

開發(fā)基于知識庫的飛機智能化裝配工藝設(shè)計平臺，再將飛機裝配技術(shù)人員的經(jīng)驗和知識利用起來，在形成典型裝配工藝知識庫的基礎(chǔ)上，利用人工智能領(lǐng)域的理論技術(shù)，使飛機智能化裝配工藝設(shè)計平臺具有自主知識收集、整理、入庫和應(yīng)用的能力，從而縮短新產(chǎn)品研制周期。

2.3面向智能化裝配的工裝設(shè)計技術(shù)

飛機裝配過程必須依靠專用工藝裝備實現(xiàn)，因此，應(yīng)改變傳統(tǒng)固定式工藝裝備設(shè)計技術(shù)，充分利用機電一體化技術(shù)、機器人技術(shù)和傳感器技術(shù)等相關(guān)智能裝備設(shè)計制造技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與人之間的互聯(lián)互通。

2.4面向智能化裝配的虛擬仿真技術(shù)

在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技發(fā)展的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，構(gòu)建全系統(tǒng)且完整的虛擬環(huán)境，對飛機裝配過程進行全方位、高感知仿真。在人機工效分析的基礎(chǔ)上對裝配全過程進行優(yōu)化，保證裝配全過程高效率和高質(zhì)量。

3飛機智能化裝配生產(chǎn)單元關(guān)鍵技術(shù)

與傳統(tǒng)裝配技術(shù)不同的是，飛機智能化裝配技術(shù)是通過構(gòu)建的智能化生產(chǎn)單元，基于信息物理系統(tǒng)，進行裝配系統(tǒng)的智能感知、實時分析、自主決策和準確執(zhí)行，完成飛機裝配過程的智能化制造。

3.1裝配生產(chǎn)單元智能管控技術(shù)

在裝配虛擬仿真的基礎(chǔ)上，采用裝配現(xiàn)場過程信息化，實現(xiàn)裝配過程的多視圖可視化管控，構(gòu)建一套智能裝配生產(chǎn)單元管控系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程及工藝狀態(tài)進行科學管理與實時監(jiān)控，提高生產(chǎn)現(xiàn)場的控制能力，做到早預測、多監(jiān)控、勤協(xié)調(diào)，減少裝配過程出錯和質(zhì)量不穩(wěn)定發(fā)生，保障飛機研制周期與生產(chǎn)質(zhì)量。

3.2智能裝配過程實時監(jiān)控與健康管理技術(shù)

通過智能工裝及設(shè)備的控制系統(tǒng)底層協(xié)議、生產(chǎn)資源和管理系統(tǒng)、數(shù)字化實時檢測系統(tǒng)，對現(xiàn)場裝配過程、產(chǎn)品及工裝設(shè)備監(jiān)控信息進行采集、整理和分析，運用現(xiàn)場可視化技術(shù)，實現(xiàn)裝配生產(chǎn)過程中工裝設(shè)備/質(zhì)量/生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控管理，完善現(xiàn)場突發(fā)問題的預警機制，提供裝配現(xiàn)場執(zhí)行力及管理水平。通過與ERP/MES等系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，自動生成裝配履歷表單，并對其進行遍歷挖掘，采集產(chǎn)品在裝配生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)，并進行歸納整理及在線分析，形成飛機裝配過程知識庫。

3.3工藝流與物流耦合的物料精準配送技術(shù)

以生產(chǎn)單元的倉儲及供應(yīng)系統(tǒng)為對象，建立基于JIT管理理論的多階段供應(yīng)鏈系統(tǒng)庫存管理機制，形成產(chǎn)品供應(yīng)系統(tǒng)的閉環(huán)。在此基礎(chǔ)上，建立面向智能生產(chǎn)單元的虛擬動態(tài)倉庫，合理庫存及緩沖區(qū)的余量，最小化在制品數(shù)量。以工藝流為輸入，建立多維度的物料精準配送機制，協(xié)同考慮配送時間、空間、資源和對象等要素，配合各種智能化運輸設(shè)備，實現(xiàn)裝配現(xiàn)場物料配送的精準化、高效化和靈活化，減小空間及資源的浪費。

3.4智能生產(chǎn)單元物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)

構(gòu)建包括無線局域網(wǎng)絡(luò)、物理信息存儲中心、分析控制中心和智能終端設(shè)備等4個主要部分構(gòu)成的智能生產(chǎn)單元物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)離散單元之間的互聯(lián)互通，為裝配過程的監(jiān)測及實時追蹤和控制提供基礎(chǔ)。

4結(jié)束語

目前，我國在飛機智能化裝配技術(shù)領(lǐng)域與西方發(fā)達國家尚存在較大的差距，我們要以“中國制造2025”戰(zhàn)略實施為契機，積極開展飛機智能化裝配關(guān)鍵技術(shù)和智能化裝配生產(chǎn)單元關(guān)鍵技術(shù)研究，不斷推進飛機智能化裝配生產(chǎn)示范項目試點工作，形成中國飛機智能化裝配技術(shù)標準，從而實現(xiàn)航空制造強國的夢想。

參考文獻：

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