先进飞机智能制造装备集成系统

先进飞机智能制造装备集成系统

阎雷雨

中航西安飞机工业集团股份有限公司  陕西省西安市  710089

摘要：随着科技的日新月异，飞机制造业正不断推进其制造工艺的现代化和智能化，力求以更高效、准确和经济的方式满足越来越复杂的市场需求。先进飞机智能制造装备集成系统，作为这一转变的重要支柱，尤其显示出其无可替代的价值。这种集成系统结合了最新的自动化技术、数据分析、人工智能（AI）和物联网（IoT），将整个制造流程中的各个环节紧密连接起来，以实现信息的透明化、工艺的优化、以及资源的最大化利用。

关键词：先进飞机；智能制造；装备集成系统；引言

引言

当前，先进飞机智能制造装备集成系统的研究已取得显著进步，但同时也面临着一些挑战，如技术复杂性、系统集成难度、数据安全性等。因此，对先进飞机智能制造装备集成系统的深入研究显得尤为重要，有助于我们更好地理解和利用这些系统，从而在飞机制造过程中实现更高的效率和质量。

一、先进飞机制造技术概述

飞机制造业在过去的几十年里经历了一场由传统制造向智能制造的革命，先进飞机制造技术在这一转型中起到了关键的推动作用。这些技术包括但不限于：复合材料制造技术、高速铣削技术、激光加工技术、增材制造技术等。

复合材料制造技术以其强度高、质量轻、耐腐蚀性好的特点，逐渐在飞机制造中取代传统的金属材料。在复合材料制造中，预浸法（Prepreg）、树脂输送模压法（RTM）、纤维放置技术（AFP）、自动热固体（ATL）等都是实现高效率、高质量生产的重要技术。

高速铣削技术是目前飞机结构件制造中应用较广的一种技术，主要应用于大型铝合金结构件、硬质合金结构件以及复合材料结构件的制造过程中。这种技术能有效提高材料的切削效率和加工精度，满足飞机制造对结构件高精度、高质量的需求。

激光加工技术主要包括激光切割、激光焊接、激光打标等，以其高精度、高效率、高灵活性和环保的优点，在飞机制造中的应用越来越广泛。它能精确、快速地完成复杂的零件制造，极大地提高了生产效率和产品质量。

增材制造技术，又称3D打印，是一种以数字模型文件为基础，采用粉末金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物品的技术。在飞机制造业中，它的应用主要集中在复杂结构件、小批量零件和定制零件的生产上，具有短流程、高效率、材料利用率高等显著优势。

二、智能制造装备的特点和优势

理解智能制造装备的特点和优势是掌握先进飞机制造技术的关键。以下是一些主要的特点和优势：

1.自动化：自动化是智能制造装备的显著特点之一。通过使用精密的机器设备，工作流程可以不依赖人工操作，减少了人为错误和安全风险，同时显著提高了生产效率和产品质量。自动化设备还可以24/7无间断运作，进一步提升产量。

2.数据分析：智能制造装备可以收集大量实时数据，包括设备性能、产品质量、生产进度等，并通过高级数据分析和机器学习算法，进行深度挖掘和预测。这有助于实时监控生产状态，预测和解决问题，优化生产流程，以及提高资源和能源的利用效率。

3.预测性维护：借助大数据和人工智能技术，智能制造装备可以对设备的健康状况进行实时监控，预测可能的故障和维护需求。这可以避免突发停机，减少维护成本，延长设备寿命，确保生产流程的顺畅。

4.远程操作：智能制造装备可以通过互联网进行远程监控和操作。这不仅提高了操作的灵活性，也使得设备可以在恶劣的环境下工作，或者在全球范围内进行协同生产。

这些特点和优势使得智能制造装备在飞机制造业中得到了广泛应用。它们可以应对生产过程中的复杂和变化性问题，使得飞机制造更为高效、灵活、精确和可靠。这对于满足当前飞机制造业对于快速响应、定制化生产、高质量、低成本的需求，具有重要的价值和意义。同时，智能制造装备也为飞机制造业的未来发展，如数字化、网络化、服务化等，打下了坚实的基础。

三、飞机智能制造装备集成系统的实现方式

1.信息化

信息化是飞机智能制造装备集成系统的核心基础，它主要涉及到数据的收集、处理、分析和共享，这些都是飞机制造过程中不可或缺的重要环节。

信息化需要构建一个全面的信息系统来收集生产过程中的各类数据。这些数据可能包括设备运行状态、产品质量、生产进度、能源消耗等各种类型的数据。这些数据是通过生产线上的各种传感器和监控设备自动收集的，可以提供对生产过程的详细和全面的视图。

信息化需要对收集到的数据进行处理和分析。这通常涉及到高级的数据分析技术和机器学习算法，可以从大量的数据中提取有价值的信息和知识。例如，通过对设备运行状态数据的分析，可以预测设备可能的故障和维护需求，从而进行预测性维护；通过对产品质量数据的分析，可以发现生产过程中的质量问题，及时进行纠正。

信息化需要将处理和分析后的数据共享给需要的人员和系统。这可以通过内部网络、云服务或其他通信方式实现。数据共享可以提高生产过程的透明度，帮助管理者和工程师更好地理解和控制生产过程。

信息化需要将生产线上的所有设备和系统，以及企业的其他系统（如ERP、MES等）和供应链伙伴进行集成。这可以通过开放的接口、标准的协议和高效的集成技术实现。系统集成可以实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和产品质量。

2.网络化

网络化是飞机智能制造装备集成系统的另一重要方面，它主要依赖于物联网（IoT）、云计算等先进技术，通过实现设备、数据和人员的全面连接，以提升生产效率、质量和灵活性。

物联网技术使生产线上的各种设备、传感器和系统能够互相连接和交流，形成一个高度集成的网络。这个网络能够实时收集、传输和处理大量的数据，提供对生产过程的实时监控。此外，物联网还使得设备能够在任何时间、任何地点被远程访问和控制，增加了生产过程的灵活性。

云计算技术为飞机智能制造装备集成系统提供了强大的计算能力和存储能力。通过将数据上传到云端，制造商可以利用云端的计算资源，进行大数据分析和人工智能计算，从而获取对生产过程的深度洞见。此外，云计算还提供了可扩展的存储空间，可以储存大量的生产数据，以便于历叐数据分析和长期趋势预测。

网络化还帮助实现了人员的全面连接。工程师、操作员、管理者等可以通过移动设备或远程工作站，实时访问生产数据，进行远程监控和操作。这不仅提高了工作效率，也使得工作更加灵活，可以在任何时间、任何地点进行。

3.智能化

智能化是飞机智能制造装备集成系统的关键组成部分，借助人工智能（AI）和机器学习等技术，它使得系统具备自动化决策、自主优化和智能控制的能力。

自动化决策是智能制造装备集成系统的重要功能。利用AI和机器学习技术，系统能够从大量的历史数据和实时数据中学习和识别模式，从而进行预测和决策。例如，系统可以预测设备的故障时间，自动决定维修计划；也可以预测生产过程中的质量问题，自动调整生产参数。

自主优化是智能制造装备集成系统的另一重要功能。系统可以通过实时监控和数据分析，不断地学习和优化生产过程，以提高生产效率，减少错误，降低成本。例如，系统可以通过分析生产数据，发现生产过程中的瓶颈和浪费，然后自动优化生产计划和工艺流程。

智能控制是智能制造装备集成系统的核心功能。通过AI和机器学习技术，系统可以实现对设备和生产过程的精确控制，以提高生产质量和效率。例如，系统可以通过对设备性能的实时监控和控制，保证设备的最优运行状态；也可以通过对生产过程的实时监控和控制，保证生产的稳定和高效。

智能化还可以对生产过程进行持续优化。系统可以通过对生产数据的持续分析和学习，不断地提高生产效率，减少错误，降低成本，提高产品质量。

结束语

随着科技的进步，飞机智能制造装备集成系统将会带领飞机制造业进入一个新的发展阶段，实现真正的智能制造，推动飞机制造业的持续、健康、稳定发展。

参考文献

[1]祝太福.先进飞机智能制造装备集成系统[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2018(01):162-163.

[2]王巍,俞鸿均,谷天慧.先进飞机智能制造装备集成系统[J].航空制造技术,2015(13):51-55.DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.13.051.