中國政府正在推進“中國制造2025”戰(zhàn)略的實施,智能制造是六項重大工程之一。而中國航空制造業(yè)也應在航空領域已有的數字化、網絡化設計/制造基礎上,打造航空 智能制造體系,提升航空制造業(yè)的整體能力和水平。
智能制造是在信息化、數字化、自動化裝置及系統(tǒng)應用的基礎上,將人工智能引入到制造理論及生產運行過程中,形成以存儲、計算、邏輯、推理為特征的產品制造模式。智能制造在制造過程的各個環(huán)節(jié),采用人機交互、高度柔性與高度集成的方式,通過計算機模擬人類專家的智能活動,對生產運行過程進行分析、判斷、推理、構思和決策,延伸或取代制造活動中人的腦力勞動,并對人類專家的制造智能進行收集、存儲、完善、共享、繼承與發(fā)展。可以說,傳統(tǒng)的工具、設備延伸了人的體力,智能化制造則擴展了人的智力。
智能制造新模式以智能工廠/車間為載體,以網絡互聯為支撐,通過智能制造裝備、智能物流和智能管控等手段,達到有效縮短產品研制周期、降低運營成本、提高生產效率、提升產品質量、降低資源能源消耗的目的。
航空產品研制已經進入數字化時代,數字化表達、網絡化聯通、協(xié)同化研制、數字化執(zhí)行已經成為新產品研制的基本模式。基于模型的設計(MBD)技術已經在新型航空產品研制中開始進入工程應用,數字化模型發(fā)放替代了傳統(tǒng)的設計圖發(fā)放模式,制造過程從模擬量協(xié)調進入了數字量協(xié)調,并以數字化模型為唯一數據源實施零部件加工、裝配等工藝活動。制造裝備是各個工藝環(huán)節(jié)不可或缺的基礎資源,復雜形狀零部件的制造已經由傳統(tǒng)的手工操作變成程序控制執(zhí)行,這種數字化執(zhí)行手段為實現航空產品智能制造奠定了基礎。智能制造從宏觀上將推動傳統(tǒng)的標準化、大批量、剛性、緩慢的生產模式向個性化、高度柔性化、快速響應市場需求的生產模式轉變;在微觀上,將通過數字化、網絡化、自動化和智能化的制造裝備和系統(tǒng)集成,實現產品研制過程的全閉環(huán)控制。
智能制造裝備在航空智能制造架構中的定位
中國航空工業(yè)集團公司于2016年初提出了航空智能制造架構,該架構以企業(yè)集成框架標準為參照,圍繞航空產品研制過程,包含產品生命周期、系統(tǒng)控制和業(yè)務功能三個維度,描述了企業(yè)聯盟、企業(yè)管理、生產管理和控制執(zhí)行四個層面的主體架構、核心功能、主要業(yè)務和各層面之間的相互關系。
智能制造裝備位于控制執(zhí)行層,是控制執(zhí)行層的物理主體,智能制造裝備在增加必要的輔助設施后,形成智能制造單元。
智能制造裝備架構由物理層、控制層和決策層構成。物理層是指設備的執(zhí)行單元、傳動單元、感知單元、測量單元等物理結構;控制層是指具備自適應控制和一定自主決策能力的控制系統(tǒng);決策層是指基于工件狀態(tài)在線感知測量的加工編程和優(yōu)化修正系統(tǒng)。這三層結構的架構既構成了賽博物理系統(tǒng)(CPS)單元,也體現了“狀態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行”的智能制造基本特征。