飛機裝配的數字化與智能化

溫愷 黃寧 徐智峰

關鍵詞：飛機裝配;數字化;智能化

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

1飛機智能化裝配技術特征

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品對象、工裝設備狀態、物流配送以及環境信息。飛機智能化裝配，就是通過對各影響因素的實時狀態進行感知并作出精準響應，保證裝配準確度，從而提高裝配質量和裝配效率。飛機智能化裝配是數字化、自動化裝配向更高階段發展的必然產物，是數字化技術、自動化技術、傳感器技術及網絡技術等多學科交叉融合的高新技術，其技術特征主要有如下幾點。

1）智能感知?；谟嬎銠C技術、傳感器技術、RFID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。

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。

3）自主決策?！爸悄堋笔侵R和智力的總和，知識是實現智能的基礎，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。

2飛機智能化裝配關鍵技術

飛機智能化裝配關鍵技術主要涉及產品設計、工藝設計、工裝設計和虛擬仿真等4個關鍵環節。

2.1面向智能化裝配的產品設計技術

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

2.2面向智能化裝配的工藝設計技術

開發基于知識庫的飛機智能化裝配工藝設計平臺，再將飛機裝配技術人員的經驗和知識利用起來，在形成典型裝配工藝知識庫的基礎上，利用人工智能領域的理論技術，使飛機智能化裝配工藝設計平臺具有自主知識收集、整理、入庫和應用的能力，從而縮短新產品研制周期。

2.3面向智能化裝配的工裝設計技術

飛機裝配過程必須依靠專用工藝裝備實現，因此，應改變傳統固定式工藝裝備設計技術，充分利用機電一體化技術、機器人技術和傳感器技術等相關智能裝備設計制造技術，實現系統與設備、設備與設備、設備與人之間的互聯互通。

2.4面向智能化裝配的虛擬仿真技術

在多媒體技術、虛擬現實技術與網絡通信技術等信息科技發展的基礎上，將仿真技術與虛擬現實技術相結合的產物，構建全系統且完整的虛擬環境，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上對裝配全過程進行優化，保證裝配全過程高效率和高質量。

3飛機智能化裝配生產單元關鍵技術

與傳統裝配技術不同的是，飛機智能化裝配技術是通過構建的智能化生產單元，基于信息物理系統，進行裝配系統的智能感知、實時分析、自主決策和準確執行，完成飛機裝配過程的智能化制造。

3.1裝配生產單元智能管控技術

在裝配虛擬仿真的基礎上，采用裝配現場過程信息化，實現裝配過程的多視圖可視化管控，構建一套智能裝配生產單元管控系統，對生產過程及工藝狀態進行科學管理與實時監控，提高生產現場的控制能力，做到早預測、多監控、勤協調，減少裝配過程出錯和質量不穩定發生，保障飛機研制周期與生產質量。

3.2智能裝配過程實時監控與健康管理技術

通過智能工裝及設備的控制系統底層協議、生產資源和管理系統、數字化實時檢測系統，對現場裝配過程、產品及工裝設備監控信息進行采集、整理和分析，運用現場可視化技術，實現裝配生產過程中工裝設備/質量/生產狀態監控管理，完善現場突發問題的預警機制，提供裝配現場執行力及管理水平。通過與ERP/MES等系統進行數據交互，自動生成裝配履歷表單，并對其進行遍歷挖掘，采集產品在裝配生命周期的相關數據，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

以生產單元的倉儲及供應系統為對象，建立基于JIT管理理論的多階段供應鏈系統庫存管理機制，形成產品供應系統的閉環。在此基礎上，建立面向智能生產單元的虛擬動態倉庫，合理庫存及緩沖區的余量，最小化在制品數量。以工藝流為輸入，建立多維度的物料精準配送機制，協同考慮配送時間、空間、資源和對象等要素，配合各種智能化運輸設備，實現裝配現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智能生產單元物聯網應用技術

構建包括無線局域網絡、物理信息存儲中心、分析控制中心和智能終端設備等4個主要部分構成的智能生產單元物聯網，實現離散單元之間的互聯互通，為裝配過程的監測及實時追蹤和控制提供基礎。

4結束語

目前，我國在飛機智能化裝配技術領域與西方發達國家尚存在較大的差距，我們要以“中國制造2025”戰略實施為契機，積極開展飛機智能化裝配關鍵技術和智能化裝配生產單元關鍵技術研究，不斷推進飛機智能化裝配生產示范項目試點工作，形成中國飛機智能化裝配技術標準，從而實現航空制造強國的夢想。

參考文獻：

[1]樊虎，談寶林，劉家豪，袁文.數據驅動的飛機智能化裝配工藝設計技術[J].航空精密制造技術，2021，57（06）：34-37.

[2]陳振，丁曉，唐健鈞，劉玉松.基于數字孿生的飛機裝配車間生產管控模式探索[J].航空制造技術，2018，61（12）：46-50+58.