飛機(jī)結(jié)構(gòu)件智能生產(chǎn)線管理系統(tǒng)研究

劉葳，陳云雷，池力

（中國(guó)航空規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京 100120）

隨著全球裝備制造業(yè)的高速發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、柔性化的智能生產(chǎn)線已成為飛機(jī)生產(chǎn)的新模式，世界各大航空制造企業(yè)競(jìng)相采用。在飛機(jī)零部件中，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件具有多批次、小批量、品類(lèi)復(fù)雜、加工難度大等諸多特點(diǎn)，其生產(chǎn)線所需的物料狀態(tài)、加工程序、物流路徑、設(shè)備狀態(tài)等信息更為復(fù)雜，而我國(guó)現(xiàn)有飛機(jī)結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)線多采用傳統(tǒng)管理模式，對(duì)增強(qiáng)自動(dòng)化、智能化管理有較大需求。

本文通過(guò)對(duì)智能飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造廠房的智能化生產(chǎn)線管理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)管理系統(tǒng)）的研究，歸納管理系統(tǒng)建立方法及組成特點(diǎn)，有利于生產(chǎn)線管理水平的提高，并對(duì)傳統(tǒng)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)線的智能化改造有一定借鑒意義。

1 飛機(jī)結(jié)構(gòu)件智能生產(chǎn)線的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)

智能生產(chǎn)線是引領(lǐng)制造業(yè)發(fā)展，推動(dòng)下一次工業(yè)革命的重要引擎。飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工是典型的小批量、大柔性離散型制造。在實(shí)現(xiàn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造廠房生產(chǎn)線的智能化的過(guò)程中具有自身顯著的技術(shù)特征。

1.1 數(shù)字化是核心要義

數(shù)字化制造是制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等相互融合并進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用的最新技術(shù)成果。數(shù)字化制造成為推動(dòng)制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量、效率和動(dòng)力變革的突出力量。發(fā)展數(shù)字化制造是提高制造業(yè)生產(chǎn)效率的重要手段。具體來(lái)說(shuō)，數(shù)字形式的信息將會(huì)在企業(yè)內(nèi)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞。數(shù)字化制造是智能生產(chǎn)線的基礎(chǔ)，在制造領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展通訊定位等科學(xué)技術(shù)應(yīng)用范疇，形成以數(shù)字化基礎(chǔ)的信息傳遞方式。

1.2 網(wǎng)絡(luò)化、智能化是發(fā)展道路

飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造智能化是中國(guó)航空制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的必由之路。依靠成熟的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，一些國(guó)家已經(jīng)完成了部分民用、軍用飛機(jī)的制造。智能化制造的基礎(chǔ)是智能制造系統(tǒng)，它既是先進(jìn)制造技術(shù)的集成應(yīng)用環(huán)境，也是智能制造的載體。網(wǎng)絡(luò)化可以利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，把不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行互聯(lián)，并按照一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷和決策，以支撐飛機(jī)結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)線的智慧化運(yùn)行。

2 管理系統(tǒng)的建立與組成

實(shí)現(xiàn)智能化管理的核心一是建立自上而下的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造信息協(xié)同系統(tǒng)，二是建立自下而上的制造過(guò)程信息采集系統(tǒng)，共同形成飛機(jī)結(jié)構(gòu)件智能制造的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

2.1 信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)智能化生產(chǎn)線主要元素的進(jìn)行分析，生產(chǎn)線信息網(wǎng)絡(luò)的主要硬件管理對(duì)象有產(chǎn)品、夾具、加工設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、刀具、運(yùn)輸設(shè)備和存儲(chǔ)系統(tǒng)等，通過(guò)采用零點(diǎn)定位系統(tǒng)、RFID 傳感技術(shù)、條碼標(biāo)識(shí)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)等，整合刀具壽命檢測(cè)系統(tǒng)、在線測(cè)量技術(shù)、設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、故障快速診斷技術(shù)、基于特征的智能編程技術(shù)以及工藝知識(shí)庫(kù)等技術(shù)，完成管理對(duì)象的數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線實(shí)時(shí)監(jiān)控及調(diào)度。信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1 所示。

2.2 制造信息協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過(guò)信息采集系統(tǒng)與上層車(chē)間MES 系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的接收并反饋生產(chǎn)、完工情況，同時(shí)，車(chē)間MES 為橋梁，對(duì)公司級(jí)的運(yùn)行管理平臺(tái)對(duì)上下游供應(yīng)鏈進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)更精確的公司級(jí)的信息實(shí)時(shí)管理。此外，通過(guò)數(shù)據(jù)積累，借助SVM 算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法，將進(jìn)一步提高管理水平和決策能力。制造信息協(xié)同系統(tǒng)如圖2 所示。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）生產(chǎn)線管理系統(tǒng)將在“未來(lái)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造廠房”中扮演核心角色，通過(guò)知識(shí)的積累和人工智能算法的發(fā)展，生產(chǎn)線管理系統(tǒng)將提供柔性更高的高質(zhì)量解決方案。

圖1 信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

圖2 制造信息協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

（2）生產(chǎn)數(shù)據(jù)檢查由人工紀(jì)錄變?yōu)閿?shù)字化傳遞，能有效避免人為因素導(dǎo)致的失誤，提高生產(chǎn)效率。

（3）當(dāng)前的管理系統(tǒng)主要適用于生產(chǎn)工藝成熟的產(chǎn)品，但任何一個(gè)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造企業(yè)必然存在研究產(chǎn)品和批產(chǎn)零件交替和并存的情況，在當(dāng)前的簡(jiǎn)單柔性制造環(huán)境下，還難以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件個(gè)性化定制加工與大柔性快速批產(chǎn)結(jié)合的智能制造生產(chǎn)模式。