关于建设航空智能生产线的思考

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1、钐论坛嘲uM关于建设航空智能生产线的思考SuI匪$栅onAa砸瞰毗hne_m磬mtPH’du‰LineC伽璐tr哪‰中航工业北京航空制造工程研究所侯志霞邹方王湘念吕瑞强侯志霞中航工业北京航空制造工程研究所研究员，长期从事数字化制造．柔性装配等技术研究。智能制造是全球制造业发展的趋势，智能制造系统作为智能制造技术的集成应用环境，目前已成为主要工业发达国家提早布局的重点。德国提出“工业4．0”概念，美国也推出工业物联网、互联企业等类似概念，其主要特征都是智能和物联。根据德国“工业4．0”描绘的美好前景，在现代智能机器人、传感器、数据存储和计算能力成熟后，现有工厂将能通过网络把供应链、生产过程和仓

2、储物流智能连接起来，真正实现生产过程全自动化、50航空制造技术-2015年第8期智能生产线将先进工艺技术、先进管理理念集成融合到生产过程，实现基于知识的工艺和生产过程全面优化、基于模型的产品全过程数字化制造以及基于信息流物流集成的智能化生产管控，以提高车间／生产线运行效率，提升产品质量稳定性oDoI：10．16080／i．issnl67l一833x．2015．08．050产品个

3、生化、管理智能化【l】。工业4．0描述的智能工厂系统完全不同于传统的工厂自动化系统，智能工厂采用面向服务的体系架构，在生产现场层面使用物联网技术；在控制级采用信息物理融合生产系统(CPPS)技术；上层的监控管理层级连

4、接到安全可靠和可信的云网络主干网，采用服务互联网的方式提供服务Ⅲ。我国制造业也将智能制造作为新一轮产业技术变革的主要方向，致力于构建自己的智能制造产业体系。智能装备、智能工厂等未来生产手段和方式将广泛替代传统的生产方式。建立符合航空产品生产特点的智能车间／生产线，可以有效提升产品的质量稳定性和生产效率，并满足多品种、小批量、柔性化生产需求。生产线概述生产线是按对象原则组织起来，完成产品工艺过程的一种生产组织形式。随着产品制造精度、质量稳定性和生产柔性化的要求不断提高，制造生产线正在向着自动化、数字化和智能化的方向发展。生产线的自动化是通过机器代替人参与劳动过程来实现的；生产线的数字化主要解决

5、制造数据的精确表达和数字量传递，实现生产过程的精确控制和流程的可追溯；智能化解决机器代替或辅助人类进行生产决策，实现生产过程的预测、自主控制和优化。产品制造过程涉及物料、能源、软硬件设备、人员以及相关设计方法、加工工艺、生产调度、系统维护、管理规范等。生产线配备的工艺装备与生产的工艺要求相关，通常有加工设备、测量设备、仓储和物料运送设备，以及各种辅助设备和工具。自动化生产线需配备机床上下料装置、传送装置和储料装置以及相关控制系统。在人工智能技术的支持下，通叫。‰t。吖未来工厂过提升信息系统与物理制造过程的交互程度，形成智能化生产线系统，实现工艺和生产过程持续优化、信息实时采集和全面监控的柔性

6、化可配置，是制造业未来发展趋势。航空生产线主要按专业划分并组织生产，分为机加生产线、装配生产线、钣金生产线、复材生产线等，目前不管是工艺方法、工艺装备还是信息化环境等都与智能化存在较大差距。主要表现在：工艺方法存在经验试错现象，热成形、塑性变形、切削加工等制造过程中工艺方法和工艺参数的选择以经验为主，仿真计算的能力和工程化水平较低；工艺装备的传感器部署和智能决策规则尚不健全，不具备工况的感知和实时处理能力；机器人的集成应用水平低，大量危险和劳动强度大的工作仍然由人完成；生产管控能力不足，导致生产线柔性不足、整体运行效率低下。智能生产线架构与传统生产线相比，智能生产线的特点主要体现在感知、互联

7、和智能3个方面。感知指对生产过程中的各种不同类型数据的感知和采集，并进行实时的监控；互联指生产线所涉及的产品、工具、设备、人员互联互通，实现数据的整合与交换；智能指在大数据和人工智能的支持下，实现制造全流程的状态预知和优化。建设智能生产线需实现工艺的智能化设计、生产过程的智能化管理、物料的智能化储运、加工设备的智能化监控等。图1为智能生产线方案架构的示意图。智能生产线由3层架构组成，制造数据准备层实现基于仿真优化和制造反馈的工艺设计和持续优化，主要针对制造过程的工艺、工装和检验等环节进行规划并形成制造执行指令；优化与执行层实现生产线生产管控，包括排产优化、生产过程的集成控制、在线测量与质量管

8、理以及物料的储运管理；网络与自动化层实现生产线自动化和智能化设备的运行控制、互联互通以及制造信息的感知和采集；基础平台的核心是提供基础数据的一致性管理，各层级系统间数据集成及设备自动化集成；使能技术指支撑智能生产线建设和智能化运行的使能基础技术；工业物联网技术是构建智能生产线网络化运行环境的关键，基于该技术构建的工业物联网实现产品、设备、工具的互联互通，并提供网络化的信息感知和实时运行监控环境；大数据技术用于