引領高端復雜航空裝備總裝技術發展
——走進航空工業成飛整機裝配集成技術研究實驗室

[編者按]高端復雜航空裝備涵蓋了先進戰斗機、新型無人機系統、空中信息支援作戰系統等，是我國國防建設、戰略威懾和軍事斗爭的利器。航空工業成都飛機工業（集團）有限責任公司是我國高端復雜航空裝備制造的搖籃，形成了以“數字化裝配為核心，結構件精確制造為支撐”的數字化制造體系，完整掌握了從第二代到第五代戰斗機的復雜系統總裝集成與綜合測試專業技術。

為了滿足越發復雜的新一代飛機系統裝配集成需求，進一步提升和儲備新產品總裝研制能力，航空工業成飛于2018年開始籌建工藝研究實驗室，經過近3年建設，于2020年5月15日正式掛牌成立整機裝配集成技術研究實驗室，進行以問題為牽引和新機快速研制能力建設為目標的整機裝配集成技術研究。

總體定位及發展目標

航空工業成飛作為我國研制、生產殲擊機的重要基地，初步實現了高端航空裝備“生產一代、試制一代、預研一代、探索一代”的格局，產品譜系包含從第二代到第五代戰斗機，對于未來高端航空產品發展脈絡和方向有著清晰認識。整機裝配集成階段作為形成高端航空裝備主體性能的核心環節，在高端航空裝備制造價值鏈中至關重要。實驗室重點對整機裝配集成階段的新技術、新工藝、新方法以及生產過程中的關鍵瓶頸問題進行研究，搭建行業內整機裝配集成領域的技術研究、交流和應用平臺，匯聚整合國內行業、高校、院所單點技術研究優勢，加速新技術、新工藝和新方法在整機裝配集成領域的落地應用，推動整機裝配集成領域關鍵瓶頸問題的解決，形成航空工業整機裝配集成領域的“領先創新力”。著力打造高端航空裝備整機裝配集成“領先創新力”生態圈，助力形成敏捷高效的整機裝配集成研制體系，引領行業智能制造水平提升。

主要研究方向

整機裝配集成技術研究實驗室致力于成為推動飛機裝配集成階段技術水平提升的核心驅動力，將主要開展整機裝配集成工藝設計技術、飛機系統高效裝配技術、飛機地面功能性能有效驗證技術、模型和數據驅動的生產系統管控技術4 方面研究。

整機裝配集成工藝設計技術是實現工藝設計一體化的重要技術手段。重點開展系統裝配、系統測試工藝的數字化設計技術研究，融入產品原理、工程技術、裝配仿真、可視化驗證等，提升裝配集成工藝設計能力。

飛機系統高效裝配技術是實現高端航空裝備整機裝配集成階段敏捷高效研制體系的基石。重點構建人與自動化裝備間協同高效作業體系，研究應用增強現實（AR）和虛擬現實（VR）等先進信息輔助技術，提升裝配集成執行能力。

飛機地面功能性能有效驗證技術是實現高端航空裝備整機裝配集成階段敏捷高效研制體系的靈魂。重點開展新一代測試場景構建技術、面向開放式架構的通用測試技術和集成化測試技術等研究，實現裝備效能的有效驗證與評估，提升功能性能自主驗證能力。

模型和數據驅動的生產系統管控技術是實現高端航空裝備整機裝配集成階段敏捷高效研制體系的關鍵。重點開展生產系統運行模型研究和構建，統一生產系統實物流和信息流，研究先進優化和調度算法，實現生產系統的精細化高效管控，提升信息感知能力。

主要研究成果

近五年，整機裝配集成技術研究實驗室及其前身試驗技術開發團隊先后承擔了18 項課題，其中包括國防基礎科研項目、科技部專項、工信部重點專項、航空工業集團創新基金項目、四川省智能制造專項、四川省重點研發項目、橫向合作項目（基礎類）、自立項目（基礎類）等，總研發經費投入超1.9 億元。獲得國家級、部委（省）級、集團公司級等各類獎項13 項，其中國家級1 項，部委（省）級4 項，集團公司級8 項。

在整機裝配集成工藝設計技術方面，針對復雜產品，引入系統工程（SE）相關工具，開展了工藝流程正向設計研究，初步掌握了該理論方法，并就某型機局部系統進行理論驗證，證明了該方法的可行性。

在飛機系統高效裝配技術方面，開展了基于柔順控制的人機協同裝配技術、線束自動鋪放技術、導管精準對接工藝參數和增強現實/虛擬現實輔助裝配技術等研究，形成了線束自動化鋪放系統、導管安裝工藝參數試驗平臺等，在裝配引導和培訓過程中實現了增強現實/虛擬現實技術、大部件柔順輔助裝配系統的驗證和初步應用。

在飛機地面功能性能有效驗證技術方面，開展了故障高效定位技術、網絡化集成測試技術和大場景高精度數字化測量技術研究。成功研制了具有自主知識產權的手持式線束故障定位儀，定位誤差≤±50mm，縮短機上線束故障定位時間80%以上。

設計了飛機總裝分布式網絡化綜合測試環境，結合自動化測試和數據判讀技術，構建了模塊化測試體系，提高數據分析效率，縮短機上主線測試時間18%以上。

大場景高精度數字化測量技術研究，克服單一設備在測量范圍、測量精度、采樣密度方面的局限，突破了大尺寸空間測量精度損失問題，測量場全局精度≤±0.15mm，局部范圍掃描精度≤±0.064mm，實現了覆蓋產品全流程要素測量需求，待測產品入場即測，數據一鍵處理，測量實時、高效。

在模型和數據驅動的生產系統管控技術方面，開展了生產線建模仿真研究，自主構建了生產線復雜裝配系統分層模型，能夠評估復雜裝配系統在給定資源配置和工藝流程條件下的節拍、產能及運行效率，通過仿真試驗能夠對復雜裝配系統提出優化建議。

開展了制造數據復現研究，研制形成了產品故障熱力分布圖復現系統，該系統可視化反映單機故障分布，為故障處理改進方向和措施提供數據支撐，通過對比與提示預警故障，指導現場生產，提供決策依據。

人才培養及合作交流

實驗室現有博士學位者7 人，占固定人員總數的15.2%，碩士學位者22 人，占固定人員總數的47.8%，其他學歷者17 人，建立起一支有理論、實際經驗豐富、動手能力強的技術研發隊伍。

為鼓勵和支持實驗室研究人員“走出去、學回來”，在國家和航空工業集團公司國際化人才培養“千人計劃”引導下，從2011年以來先后派出6 名青年核心人員出國深造，取得英國克蘭菲爾德大學、法國國立高等航空航天學院等航空知名高校的博士、碩士學位；同時與國內各大高校合作，先后培養了8 名專業技術人才，并獲得相應博士、碩士學位。

線束自動化鋪放系統

增強現實輔助管路裝配引導場景

手持式線束故障定位儀

大場景高精度數字化測量場景示意圖

生產線產能及運行效率評估

實驗室依托成飛公司，搭建同行企業、科研院校及相關行業企業的科研平臺，建立聯合實驗室，形成了良好的交流平臺和機制。積極向各高校提供實習、畢業設計和創新課題，先后向清華大學和南京航空航天大學提供2 項博士實習課題、12 項本科畢業設計課題和4 項微創新項目。實驗室成員每年參加不少于2 次的國際/國內相關學術、技術會議，在分享實驗室學術/研究成果的同時，進一步開拓視野，提升研究能力。