中国政府正在推进“中国制造2025”战略的实施,智能制造是六项重大工程之一。而中国航空制造业也应在航空领域已有的数字化、网络化设计/制造基础上,打造航空 智能制造体系,提升航空制造业的整体能力和水平。
智能制造是在信息化、数字化、自动化装置及系统应用的基础上,将人工智能引入到制造理论及生产运行过程中,形成以存储、计算、逻辑、推理为特征的产品制造模式。智能制造在制造过程的各个环节,采用人机交互、高度柔性与高度集成的方式,通过计算机模拟人类专家的智能活动,对生产运行过程进行分析、判断、推理、构思和决策,延伸或取代制造活动中人的脑力劳动,并对人类专家的制造智能进行收集、存储、完善、共享、继承与发展。可以说,传统的工具、设备延伸了人的体力,智能化制造则扩展了人的智力。
智能制造新模式以智能工厂/车间为载体,以网络互联为支撑,通过智能制造装备、智能物流和智能管控等手段,达到有效缩短产品研制周期、降低运营成本、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗的目的。
航空产品研制已经进入数字化时代,数字化表达、网络化联通、协同化研制、数字化执行已经成为新产品研制的基本模式。基于模型的设计(MBD)技术已经在新型航空产品研制中开始进入工程应用,数字化模型发放替代了传统的设计图发放模式,制造过程从模拟量协调进入了数字量协调,并以数字化模型为唯一数据源实施零部件加工、装配等工艺活动。制造装备是各个工艺环节不可或缺的基础资源,复杂形状零部件的制造已经由传统的手工操作变成程序控制执行,这种数字化执行手段为实现航空产品智能制造奠定了基础。智能制造从宏观上将推动传统的标准化、大批量、刚性、缓慢的生产模式向个性化、高度柔性化、快速响应市场需求的生产模式转变;在微观上,将通过数字化、网络化、自动化和智能化的制造装备和系统集成,实现产品研制过程的全闭环控制。
智能制造装备在航空智能制造架构中的定位
中国航空工业集团公司于2016年初提出了航空智能制造架构,该架构以企业集成框架标准为参照,围绕航空产品研制过程,包含产品生命周期、系统控制和业务功能三个维度,描述了企业联盟、企业管理、生产管理和控制执行四个层面的主体架构、核心功能、主要业务和各层面之间的相互关系。
智能制造装备位于控制执行层,是控制执行层的物理主体,智能制造装备在增加必要的辅助设施后,形成智能制造单元。
智能制造装备架构由物理层、控制层和决策层构成。物理层是指设备的执行单元、传动单元、感知单元、测量单元等物理结构;控制层是指具备自适应控制和一定自主决策能力的控制系统;决策层是指基于工件状态在线感知测量的加工编程和优化修正系统。这三层结构的架构既构成了赛博物理系统(CPS)单元,也体现了“状态感知、实时分析、自主决策、精准执行”的智能制造基本特征。