案例介紹：上海航天設備制造總廠航天器復雜構件智能工廠

編者按

智能制造是我國加快建設制造強國的主攻方向，是上海城市數字化轉型的重要抓手。智能工廠是推動智能制造的切入點和突破口，是制造業數字化轉型的重要載體。2020年9月，上海市經信委等6部門聯合發布《上海市建設100+智能工廠專項行動方案（2020-2022年）》，計劃三年推動建設100家智能工廠，打造10家標桿性智能工廠，培育10家行業一流水平的智能制造系統集成商，搭建10個垂直行業工業互聯網平臺，即“10030”工程。市經信委認定授牌了首批20家上海市智能工廠，我們已經陸續介紹了其中3家。本期，我們摘編介紹上海航天設備制造總廠航天器復雜構件智能工廠案例。

一、項目簡介

上海航天設備制造總廠航天器復雜構件智能工廠位于上海閔行，是我國唯一集“彈、箭、星、船、器”制造及總裝綜測為一體的綜合型航天骨干企業。以航天復雜構件生產研制過程為核心，圍繞“制造裝備國產化、智能化，制造過程數字化、網絡化”的總體目標，持續推進國產高端數控裝備、機器人、增材制造裝備、傳感與控制系統等研究與應用，不斷夯實智能制造的基礎條件。

基于模型的工藝設計與仿真

二、項目亮點

1.工藝設計數字化：支撐工藝設計效率與質量提升

構建基于知識工程的結構化工藝設計平臺，圍繞SOP、工藝參數建立知識庫，實現以共性的SOP文件+少量個性化參數的快速工藝設計模式；實現工藝參數在關鍵工序上的結構化應用。逐步探索航天器工藝從“參數化設計-結構化設計-智能化設計”不斷演進的方法，實現航天器工藝體系精細化管理。

2.裝備智能化：實現零部件一體化、自動化生產

通過系統集成、智能改裝、自主研發等方式，航天器復雜構件智能工廠形成了系列自主知識產權、面向航天復雜構件制造的智能化裝備和生產線，構建了貯箱箱底整體充液拉深成形、貯箱特種焊接生產線、航天器艙體結構智能鉚接等，有效提高生產效率和產品質量，提升我國航天器結構件的整體制造能力。

在運載火箭箭體結構中，每個貯箱箱底的整體加工制造一直被視為國際性難題。面對成形裝備、加工工藝、成形模具、生產配套設施等多方面的挑戰和限制，團隊通過多輪方案迭代，先后形成了超大容積流體成形控制系統、超寬板材輥底式固溶熱處理設備等產線建設，推進了“一體輕量化”整體成形產品化，實現了產品化的生產流程、去任務化的產品配套，從單件生產走向了產品組批生產的模式，形成了運載火箭三米級整體箱底全流程制造布局。以單件成形時間計算，整個過程被縮短在1小時之內，產品的壁厚分布更為均勻，抗拉強度也比原始板材提高10%以上。

3.智能化裝配生產線：“一站式”柔性裝配提高生產效率

運用模塊化方法，重塑了運載火箭子級總裝流程，重組各生產模塊，將統一專業或類似專業劃分在同一工作站位模塊內；研制運載火箭柔性自動裝配設備，實現“測量-匹配-調姿”閉環集成控制，滿足不同直徑運載火箭柔性自動裝配需求；通過MES系統將原本離散的臺賬信息、實時工時、工步任務、聲像數據、信息反饋、檢驗完工等環節融入其中，形成了“一站式”柔性裝配生產線，實現“全流程”數字化總裝工藝的高效益生產模式；提高運載火箭總裝質量、一致性和效率。

4.智能運營管控：科研生產全過程透明化

建立以“ERP+PDM+MES+大數據”為核心的智能運營管控系統，支持多品種小批量航天型號柔性化生產管理需求，實現從項目、計劃、執行、物流、設備的生產全過程透明化管控，實現質量過程全紀錄、質量問題可追溯、質量數據包自動生成，提高生產效率、質量管理效率；系統以產品實現過程和項目計劃管控為主線，一站式顯示計劃、成本、質量等車間運營數據。

5.新技術應用：數字孿生技術實現虛實融合

航天器復雜構件智能工廠探索應用數字孿生技術，再加工過程中實現了生產過程中產品、物料、物流、設備加工狀態等物理系統向虛擬空間數字化模型的實時反饋與驅動；通過虛擬現實展示空間站艙體裝配過程和工藝信息，實現大質量設備、大載荷機柜、角隔區域總裝、管路裝配等復雜工況的虛擬現實交互式作業指導，并在裝配過程仿真的基礎上實現裝配流程驅動的可視化裝配場景。

三、項目成效

航天器復雜構件智能工廠以航天復雜構件生產研制過程為核心，開展了智能工藝設計、智能裝備、生產過程智能化、軟件系統等持續建設與應用優化，實現航天產品生產效率提高、生產質量提高、生產效益提高，以滿足航天高密度發射、快速進入空間以及商業航天政策逐步開發等新形勢發展需求。

智能裝備方面，持續推進國產高端數控裝備、機器人、增材制造裝備、傳感與控制系統、檢測與裝配設備、物流倉儲裝備等裝備研究與應用，工廠高端智能裝備國產化率達到70%；通過智能裝備應用，航天產品質量大幅提升，貯箱箱底抗拉強度也比原始板材提高10%以上，航天器大型構件除銹率達到80%以上、上漆率達到75%以上。

生產效率方面，通過智能運營管控系統在生產準備、制造執行、生產記錄、問題處理等方面通過數據實時傳遞、展示、分析，減少非增值活動、提高管理效率、降低成本，提質追溯效率提高80%，減少生產過程、發射服務數據轉錄、翻譯實踐，生產進度、物資管理等管理效率提升30%。

通過IT與OT綜合集成，智能裝備、管控系統、現場執行與管理相互融合，實現一站式柔性生產線，提高產線整體效率、柔性，運載總裝時間縮短1/6，部分產線產量提升200%以上。

工廠通過數字化、網絡化、智能化建設，實現以數據為主線貫穿工藝、生產準備、制造、交付、管理等全過程，并逐步建立云平臺，發展“業務上云、數據上云”的互聯網應用生態，形成面向航天器復雜構件智能制造新模式，實現航天產品制造的“高效率、高質量、高效益”，推動企業數字化轉型。

（來源：上海市經信委）