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進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓄勢(shì)待發(fā)，世界各國(guó)圍繞搶占新一輪產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)、打造國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)新優(yōu)勢(shì)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激勵(lì)。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)周邊國(guó)家紛紛出臺(tái)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，美國(guó)“重振制造業(yè)戰(zhàn)略”、德國(guó)“工業(yè)4.0”、“英國(guó)制造2050”、“新工業(yè)法國(guó)”、日本制造業(yè)白皮書(shū)、韓國(guó)“未來(lái)增長(zhǎng)動(dòng)力計(jì)劃”、“印度制造”，等等，揭開(kāi)了全球新一輪工業(yè)革命浪潮的序幕，引領(lǐng)制造業(yè)駛?cè)雿湫碌陌l(fā)展空間?！吨袊?guó)制造2025》順勢(shì)而出，制造強(qiáng)國(guó)再次成為熱詞，拉開(kāi)了從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”發(fā)展的大幕。
《中國(guó)制造2025》明確指出，“以促進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以提質(zhì)增效為中心，以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以推進(jìn)智能制造為主攻方向”和“著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品，推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程智能化，全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平”的指導(dǎo)方針，為制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)指明了方向。
中航工業(yè)成飛自上世紀(jì)90年代開(kāi)始就針對(duì)數(shù)字化制造管理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了有益的嘗試和探索，特別是通過(guò)一系列項(xiàng)目的應(yīng)用實(shí)施，初步建立了基于MBD的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)體系，在以CAD/CAE/CAPP/CAM/MRP/MES為核心的飛機(jī)數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造和管理技術(shù)的應(yīng)用方面，積累了一批技術(shù)成果和豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)航空產(chǎn)品的研制模式向前推進(jìn)。
但是與國(guó)際先進(jìn)航空制造業(yè)相比尚有較大差距，主要表現(xiàn)在：智能制造基礎(chǔ)技術(shù)研究能力和技術(shù)儲(chǔ)備不夠、兩化深度融合程度低、智能制造關(guān)鍵核心技術(shù)尚未完全突破、高端裝備對(duì)外依存度高，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了航空制造能力和水平的發(fā)展，難以滿足航空產(chǎn)品的研制需求。因此，迫切需要在集團(tuán)公司的指導(dǎo)下，分析現(xiàn)狀和需求，結(jié)合集團(tuán)公司智能制造總體架構(gòu)，提出成飛智能制造的發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)。
智能制造發(fā)展思路
成飛按照集團(tuán)公司智能制造的總體架構(gòu)，積極開(kāi)展智能制造領(lǐng)域相關(guān)研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工作，通過(guò)工信部與集團(tuán)試點(diǎn)示范項(xiàng)目，力爭(zhēng)在“十三五”取得智能制造領(lǐng)域的技術(shù)突破與示范應(yīng)用。
按照集團(tuán)公司智能制造發(fā)展思路，成飛提出了“以加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合為主線，以數(shù)控加工和部件裝配為突破口”的智能制造發(fā)展思路，重點(diǎn)開(kāi)展“飛機(jī)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)字化車(chē)間”與“大部件智能裝配生產(chǎn)車(chē)間”技術(shù)研究與應(yīng)用，最終建立具有“動(dòng)態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”特征的賽博物理系統(tǒng)（CPS），打通產(chǎn)品研制生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和管理智能處理流程，形成以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化為基礎(chǔ)的航空產(chǎn)品智能制造工廠模式，并在行業(yè)內(nèi)發(fā)揮示范作用。
在車(chē)間生產(chǎn)管控層，結(jié)合航空產(chǎn)品研制、生產(chǎn)及管控特點(diǎn)，重點(diǎn)開(kāi)展制造資源動(dòng)態(tài)管控與調(diào)度、生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)優(yōu)化、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能生產(chǎn)單元/生產(chǎn)線、智能機(jī)器人上下料、智能物料倉(cāng)儲(chǔ)和物料智能配送、設(shè)備健康監(jiān)測(cè)與智能維護(hù)等研究，重點(diǎn)突破智能物流管控、智能單元排產(chǎn)及調(diào)度、生產(chǎn)過(guò)程智能管控、物流實(shí)時(shí)定位、智能數(shù)據(jù)采集等關(guān)鍵技術(shù)，建立數(shù)控、裝配智能生產(chǎn)線，顯著縮短研制周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。
圍繞產(chǎn)品制造活動(dòng)，完成制造數(shù)據(jù)處理、生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行管理，實(shí)現(xiàn)信息流、物流在生產(chǎn)系統(tǒng)中的集成和融合。一方面基于產(chǎn)品模型，通過(guò)工藝設(shè)計(jì)、制造仿真工具集實(shí)現(xiàn)面向具體生產(chǎn)資源的工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)線、生產(chǎn)單元、工藝裝備的數(shù)據(jù)集，與產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程協(xié)同，積累工藝知識(shí)、向設(shè)計(jì)過(guò)程反饋優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)；另一方面基于企業(yè)管理層主生產(chǎn)計(jì)劃、產(chǎn)品制造工藝，通過(guò)智能化制造運(yùn)行管控平臺(tái)建立生產(chǎn)系統(tǒng)作業(yè)計(jì)劃、資源使用規(guī)劃，形成生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)度模型、資源模型、驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，分配實(shí)物制造過(guò)程的執(zhí)行指令。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、底層控制實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)和控制，從而在虛擬空間和物理空間在整體上實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程的“動(dòng)態(tài)感知—實(shí)時(shí)分析—自主決策—精準(zhǔn)執(zhí)行”全閉環(huán)管控。
智能制造應(yīng)用基礎(chǔ)
成飛在工程信息化領(lǐng)域，開(kāi)展了基于MBD的產(chǎn)品三維數(shù)字化定義技術(shù)、數(shù)字化異地并行協(xié)同制造技術(shù)、數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與仿真技術(shù)、數(shù)字化檢測(cè)以及虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的研究。建立了基于三維數(shù)字樣機(jī)DMU的VPM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多專(zhuān)業(yè)在線關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)與協(xié)調(diào)、跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)狀態(tài)與審簽流程控制。建立了支持復(fù)雜航空產(chǎn)品研制的異地?cái)?shù)字化并行協(xié)同的工作與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，形成了支持多設(shè)計(jì)源頭復(fù)雜航空產(chǎn)品異地?cái)?shù)字化并行設(shè)計(jì)、制造與管理的協(xié)同研制環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)研制過(guò)程產(chǎn)品數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理以及動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的嚴(yán)格控制，滿足了航空產(chǎn)品高標(biāo)準(zhǔn)、高效率、高質(zhì)量設(shè)計(jì)制造管理要求。
在管理信息化領(lǐng)域，開(kāi)展了信息系統(tǒng)集成技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與商業(yè)智能技術(shù)的研究。引進(jìn)和應(yīng)用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的生產(chǎn)管理理念和信息技術(shù)手段，結(jié)合航空生產(chǎn)管理的實(shí)際情況和工業(yè)工程的基本原理，通過(guò)對(duì)成飛主價(jià)值業(yè)務(wù)流程的梳理，形成了一套具有航空特色、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、滿足SOA架構(gòu)要求的生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)物流的有效管理。開(kāi)發(fā)了一套適應(yīng)不同專(zhuān)業(yè)制造廠的MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了制造過(guò)程的完整閉環(huán)管理以及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量流程管控，大大提升了公司的管理水平。同時(shí)通過(guò)三維可視化技術(shù)在MES的集成應(yīng)用，提高了工藝指令的易讀性和工人操作的準(zhǔn)確性，滿足了裝配過(guò)程管理與執(zhí)行控制的要求。
在數(shù)控加工車(chē)間建立了DNC-MDC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)在企業(yè)管理層、生產(chǎn)管理層、控制執(zhí)行層的傳遞和重用，以及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集、分析和監(jiān)控。應(yīng)用數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全部數(shù)控機(jī)床實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控，可監(jiān)控各廠房數(shù)控設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)，通過(guò)點(diǎn)擊不同機(jī)床，可以詳細(xì)查看設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及該機(jī)床的設(shè)備利用率等KPI指標(biāo)數(shù)據(jù)。
在裝配車(chē)間開(kāi)展了數(shù)字化自動(dòng)鉆鉚設(shè)備研制、柔性裝配工裝研制、大部件裝配對(duì)合自動(dòng)對(duì)接平臺(tái)研制、大部件裝配精加工臺(tái)研制、室內(nèi)iGPS飛機(jī)自動(dòng)水平測(cè)量系統(tǒng)研制、機(jī)器人自動(dòng)制孔和自動(dòng)尋跡AGV車(chē)研制和應(yīng)用。
智能制造工作進(jìn)展
在車(chē)間生產(chǎn)管控層進(jìn)一步建立和完善DCS-SCADA、DNC-MDC系統(tǒng)，并開(kāi)展與MES系統(tǒng)集成的工作。實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)間內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)資料狀態(tài)數(shù)據(jù)、物流系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中面臨的生產(chǎn)資源調(diào)配、設(shè)備故障預(yù)警、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率、工廠經(jīng)營(yíng)指標(biāo)等開(kāi)展統(tǒng)計(jì)、分析、優(yōu)化、決策。對(duì)公司的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行梳理，逐步實(shí)施車(chē)間層DCS系統(tǒng)部署工作。目前已開(kāi)展大部件智能裝配平臺(tái)實(shí)施方案的研究工作。開(kāi)展了突破工業(yè)傳感器技術(shù)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析決策技術(shù)應(yīng)用、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用、CPS技術(shù)應(yīng)用和云平臺(tái)的協(xié)同技術(shù)應(yīng)用的研究。
通過(guò)構(gòu)建CPS賽博物理系統(tǒng)，組建具有“動(dòng)態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”功能的車(chē)間生產(chǎn)決策管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“飛機(jī)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件數(shù)字化車(chē)間”與“大部件智能裝配生產(chǎn)車(chē)間”智能制造的典型示范應(yīng)用。
智能制造是中國(guó)制造2025的主攻方向，是落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵舉措。中航工業(yè)成飛的數(shù)字化和信息化基礎(chǔ)雄厚，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，理應(yīng)順應(yīng)潮流、抓住機(jī)遇，著力開(kāi)展面向新一代飛機(jī)的智能制造技術(shù)研究與應(yīng)用，力爭(zhēng)成為國(guó)家發(fā)展智能制造的先鋒隊(duì)和排頭兵。
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