飛機裝配智能制造體系構建及關鍵技術

摘要：當今世界，以飛機制造為主導的航空制造業(yè)已成為全球工業(yè)行業(yè)的領先者，并與其他行業(yè)密切相關。對于中國目前的航空航天工業(yè)來說，它不僅要實現(xiàn)高精度、高復雜性，還必須以高質(zhì)量、短周期為主要目標，唯有有效地提高飛機裝配水平，促進中國航空航天制造業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞：飛機裝配;智能制造;裝配;數(shù)字化

1 飛機智能裝配內(nèi)涵

NIST明確提出，智能裝配愈來愈高度重視智能工具的研發(fā)和集成化，涵蓋傳感系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡、智能機器人等。智能裝配可以合乎新時代快速發(fā)展對產(chǎn)品類別的需求，為后續(xù)生產(chǎn)制造確立相應的基礎。智能裝配緊密結合虛擬現(xiàn)實技術，完成了技術、技術人員、機器設備等相關信息的智能集成化。飛機裝配的基本智能化主要是將構件、工裝夾具、機械設備等合理有效地緊密結合在一塊。構建物理與相關信息相互結合的智能裝配系統(tǒng)模型，并結合高智能神經(jīng)結構基本原理，構建自動裝配單元、裝配生產(chǎn)線、智能檢測監(jiān)控系統(tǒng)等技術。智能化的飛機裝配系統(tǒng)涵蓋很多方面，主要涵蓋：裝配單元自動化、裝配工藝數(shù)字化、信息傳遞網(wǎng)絡化、過程控制智能化。這類為飛機裝配的質(zhì)量提供了科學保證，除此之外，飛機智能裝配技術也是機械設備、電子器件、控制、人工智能技術等多專業(yè)的高科技深度融合的成果。

2 分析智能制造的特點

現(xiàn)階段，我國科學界中網(wǎng)絡技術取得了前所未有的發(fā)展，促進了相關智能制造業(yè)的發(fā)展，推動了智能服務產(chǎn)品制造的浪潮，實現(xiàn)了信息與智能技術的融合。

2.1 狀態(tài)感知

智能生產(chǎn)、員工、車間設備、工裝等都需要多方面感知飛機裝配智能技術，繼而掌握其相互關系，為實現(xiàn)智能化制造奠定良好的基礎。狀態(tài)感知對數(shù)據(jù)的制造能力有一定程度上的幫助，提高數(shù)據(jù)處理能力，可以提高傳感器和無線網(wǎng)絡性能，使物理制造資源擁有更多的資源，保證信息的可靠性，擴大制造系統(tǒng)感知活動的范圍。

2.2 實時狀態(tài)分析

飛機智能制造技術能夠對數(shù)據(jù)源進行有效的實時控制和分析。在監(jiān)控、檢測、處理、整合大量數(shù)據(jù)的過程中促進了數(shù)據(jù)可視化以及數(shù)據(jù)處理方面的發(fā)展。故此，需要全面分析制造數(shù)據(jù)，確保決策的科學性、準確性。

2.3 自主性決策

現(xiàn)階段，智能技術發(fā)展的基礎是知識，要推進智能技術的發(fā)展，就必須重視知識的重要性，通過智能獲取知識、運用知識。當前，世界范圍內(nèi)的智能技術都可以利用知識庫來提升智能技術，發(fā)展自己的學習能力，提高技術在工業(yè)生產(chǎn)過程中的地位，從而不斷地獲取知識。另外，對周圍環(huán)境信息進行收集和整理，對系統(tǒng)本身進行有效的分析，為系統(tǒng)的準確判斷提供依據(jù)。

2.4 高度集成

目前，智能制造技術具有自動化、數(shù)字化、信息化的特征，高度集成了所有相關的軟硬件設備，實現(xiàn)了全方位一體化制造。包括了生產(chǎn)工藝硬件資源整合、軟件資源集成、工業(yè)產(chǎn)品和設計產(chǎn)品的研發(fā)。

3 飛機智能化裝配技術研究

3.1 數(shù)字化產(chǎn)品設計

在數(shù)字化工業(yè)設計產(chǎn)品中，選用現(xiàn)代化的依托于模型的定義技術（MBD），將產(chǎn)品三維生產(chǎn)制造相關信息和三維設計信息定義為產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，徹底替代了2D工程圖的功能模塊。數(shù)字工業(yè)設計產(chǎn)品需求設計部與工藝部門協(xié)作配合，聯(lián)合設計裝配工藝方案。

3.2 柔性裝配工裝

應用柔性裝配是飛機智能化制造的發(fā)展方向。由于采用柔性裝配技術，解決了仿真系統(tǒng)單一、制造周期長、裝配成本高的問題，可與自動鉆釘、機器人、自動對接等自動化設備集成，形成數(shù)字化、柔性裝配系統(tǒng)。

數(shù)字柔性裝配技術貫穿整個飛機裝配的全過程。裝配工裝是伴隨著飛機裝配技術數(shù)字化發(fā)展而產(chǎn)生的自動化柔性裝配工具。軟模具具有模塊化、數(shù)字化、柔性的特點，對于縮短模具開發(fā)周期、降低成本、提高飛機裝配質(zhì)量有重要作用。

3.3 數(shù)字化制造設備

現(xiàn)階段，數(shù)字化自動對接系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的固定對接夾具。該系統(tǒng)可以提高飛機的裝配質(zhì)量，具有通用性，節(jié)省了大量的裝配工具。

為了提高生產(chǎn)效率，航空制造企業(yè)開始采用各種自動化鉆鉚機和自動鉆進設備來裝配不同的零件。

3.4 數(shù)字化測量

隨著生產(chǎn)模式向智能化協(xié)同制造模式的發(fā)展，傳統(tǒng)的測量方法已不能滿足高精度、快速檢測的要求。目前，先進的測量技術，特別是大尺寸測量技術，已在飛機零件加工中取得了良好的效果。在飛機裝配過程中，數(shù)字化測量技術應研究與數(shù)字化生產(chǎn)線配套的測量方法和設備配置，實現(xiàn)全系統(tǒng)集成測試平臺，提高飛機裝配質(zhì)量。

長期以來，針對不同部件的結構特點和測量要求，激光跟蹤器、IGPS、攝影測量系統(tǒng)、激光雷達及光學非接觸攝像設備主要用于數(shù)字檢測，以確保飛機裝配精度。

3.5 虛擬現(xiàn)實技術

數(shù)字裝配仿真是一門交叉學科的技術，目前已經(jīng)被國內(nèi)外各航空公司采用。數(shù)字化仿真能對各零件的裝配過程進行模擬仿真，切實保障裝配效果，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化產(chǎn)品性能。

DELMIA軟件是一款廣泛應用于航空工業(yè)數(shù)字仿真軟件，該軟件對于數(shù)字化設計和制造中出現(xiàn)的問題可以進行仿真干涉，提供多種數(shù)字仿真功能，包括在裝配過程中的干涉仿真、裝配順序仿真、人機工程仿真等。

采用裝配仿真技術，保證了裝配過程的可行性，提高了裝配效率和裝配質(zhì)量。能夠較為全面地考慮裝配成本、人員、設備、空間等資源。將模擬結果進行優(yōu)化，以求出最佳方案。

結束語

目前，飛機裝配智能制造已充分運用先進的物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能技術，為飛機裝配的設計和生產(chǎn)管理提供了良好的技術支持。多種技術的合理應用對提高飛機智能裝配的智能化、柔性化，有著非常重要的意義。

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作者簡介：何錚，男，漢，天津，1987-09-17，大專，助理工程師研究方向：飛機制造與維修。