導(dǎo)語：智能制造技術(shù)在航空制造產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：基于協(xié)同智能制造工廠建設(shè)項目的案例，闡述智能制造技術(shù)的應(yīng)用，通過改造大幅度提高生產(chǎn)效率、減少成本、保障產(chǎn)品質(zhì)量，同時避免了人工裝配造成的安全隱患。

關(guān)鍵詞：智能制造，裝配自動化，質(zhì)量管控

本文將以某航空制造生產(chǎn)廠建設(shè)為背景，對智能制造在智能制造設(shè)計與應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1智能制造系統(tǒng)架構(gòu)

智能制造的應(yīng)用主要實現(xiàn)再裝配自動化的生產(chǎn)，網(wǎng)絡(luò)信息化的實時監(jiān)控、決策以及管理，物流自動化的物料以及產(chǎn)品的轉(zhuǎn)運工作，并且通過數(shù)字孿生技術(shù)將智能制造應(yīng)用實現(xiàn)智能化的仿真作業(yè)，實現(xiàn)精益智慧制造。圖1為智能制造架構(gòu)。

2裝配自動化技術(shù)在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

在航空機(jī)械制造過程中通過實現(xiàn)裝配自動化的技術(shù)，使用多種傳感器、儀器儀表實時檢測當(dāng)前產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)以及實時的坐標(biāo)位置，同時監(jiān)控裝配過程中實時的安全問題；使用條碼、射頻識別可探測到所生產(chǎn)產(chǎn)品的代號以及批次信息，以便后續(xù)進(jìn)行質(zhì)量管理的追溯以及查詢；使用工業(yè)機(jī)器人、機(jī)械和裝置可實現(xiàn)全自動的裝配操作等，自動化是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)活動的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)；工位根據(jù)生產(chǎn)信息通過設(shè)備進(jìn)行自動化安裝生產(chǎn)與傳統(tǒng)裝配技術(shù)相比，自動化技術(shù)下的裝配技術(shù)擁有很多的實用性優(yōu)勢，因此，發(fā)展速度迅猛。當(dāng)前，航空領(lǐng)域的裝配主要體現(xiàn)在打螺絲，涂膠，大部件的裝配以及對接測試等。其中，圓柱形產(chǎn)品的對接技術(shù)在航空領(lǐng)域中屬于一個比較常用并且難度比較大的一個工藝流程。目前現(xiàn)有的調(diào)姿對接生產(chǎn)方式大多采用人工對接或者是半自動對接，這樣會加大人員的勞動強(qiáng)度，另外人工或者半自動對接無法實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測對接兩段筒體的空間姿態(tài)，無法保證圓筒的中心軸線的同軸度，對裝配公差間隙較小的產(chǎn)品，無法實現(xiàn)對接或者在對接過程中出現(xiàn)碰撞或者摩擦，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，對于火工品會產(chǎn)生安全隱患，其次采用人工對接或者是半自動對接需要多人配合才能完成測量及對接，會大大增加操作人員數(shù)量，而火工品車間都有定員限制，也會影響生產(chǎn)效率。通過自動裝配線的改造，由機(jī)器人接觸式測量系統(tǒng)、視覺測量系統(tǒng)、對接調(diào)姿機(jī)構(gòu)、對接固定平臺、工裝夾具等組成，實現(xiàn)平臺上工件的平移、橫移、升降、偏航、俯仰及滾轉(zhuǎn)6個自由度的調(diào)姿定位。兩段圓筒吊裝至對接調(diào)姿設(shè)備上之后，由工裝夾具將兩段圓筒夾緊固定，測量機(jī)器人分別對兩段圓筒的外圓、端面等進(jìn)行測量，建立空間坐標(biāo)系；采用視覺檢測相機(jī)對工裝上的靶標(biāo)拍照，確定空間坐標(biāo)；同時將測量機(jī)器人的坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)化，導(dǎo)入至視覺檢測系統(tǒng)中，采用雙檢測系統(tǒng)相互驗證的方式，確保測量精度。通過自動化設(shè)計的改造大幅度提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減少了人力成本，保障了生產(chǎn)質(zhì)量，同時也避免了人工裝配造成的安全隱患。

3生產(chǎn)線管控系統(tǒng)

通過產(chǎn)線控制系統(tǒng)根據(jù)實際生產(chǎn)的需求進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備計劃，訂單的下發(fā)以及生產(chǎn)計劃的管理，在整個智能制造生產(chǎn)過程中進(jìn)行決策性選擇。根據(jù)對某型產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線的現(xiàn)狀和需建設(shè)內(nèi)容的理解，在某型產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線內(nèi)建設(shè)產(chǎn)線管控系統(tǒng)，實現(xiàn)從無到有的基本應(yīng)用，為實現(xiàn)在某型產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線內(nèi)全面實時監(jiān)控、管理，并預(yù)留后續(xù)可以實現(xiàn)與上級管控系統(tǒng)的集成。圖2為生產(chǎn)線管控系統(tǒng)用戶所需的主要功能框架。根據(jù)該框架，產(chǎn)線管控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括但不限于以下的建設(shè)目標(biāo)：（1）采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、柔性化的生產(chǎn)理念構(gòu)建某型產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線的產(chǎn)線管控系統(tǒng)；（2）以產(chǎn)線管控系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)生產(chǎn)制造現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)物流、工藝、生產(chǎn)、人員、檢測等全流程數(shù)據(jù)的采集匯總，形成生產(chǎn)全過程數(shù)據(jù)鏈，基本實現(xiàn)車間生產(chǎn)過程的無紙化、透明化；（3）應(yīng)用車間級電子看板、工位計算機(jī)等可視化管理工具輔助車間的生產(chǎn)活動，實現(xiàn)生產(chǎn)全過程監(jiān)控，質(zhì)量全過程追溯。從而提高企業(yè)的生產(chǎn)運營管控能力，實現(xiàn)經(jīng)營生產(chǎn)決策的科學(xué)化，提高生產(chǎn)經(jīng)營效率和管理效率。為實現(xiàn)以上目標(biāo)，在生產(chǎn)前，產(chǎn)線管控系統(tǒng)需實現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)庫管理模塊，實現(xiàn)產(chǎn)線管控系統(tǒng)所需的統(tǒng)一數(shù)據(jù)源。工藝數(shù)據(jù)庫管理模塊的管理對象包含了用戶所需的工藝數(shù)據(jù)庫的全部數(shù)據(jù)信息，主要包括零部件信息、產(chǎn)品信息、工裝信息、工具以及量具信息、設(shè)備信息、工藝流程信息、檢測結(jié)果、人員信息等，工藝數(shù)據(jù)庫管理模塊提供了工藝編輯功能，用戶可方便地對這些關(guān)鍵生產(chǎn)元素進(jìn)行編輯整改保存。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)線管控系統(tǒng)需實現(xiàn)生產(chǎn)管控模塊，接收上級系統(tǒng)已排產(chǎn)計劃，驅(qū)動產(chǎn)線管控系統(tǒng)的執(zhí)行，在無法接受上系統(tǒng)排產(chǎn)計劃的情況下，產(chǎn)線管控系統(tǒng)本身亦可自行計劃工單、工序計劃及排產(chǎn)以及生產(chǎn)計劃調(diào)度。生產(chǎn)管控過程包含工藝裝配信息、設(shè)備信息、在線檢測信息、人員信息等對工位的推送，以及各工位的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)生產(chǎn)過程中的各類數(shù)據(jù)，人工或自動產(chǎn)生預(yù)警，保證產(chǎn)線異常能夠被快速解決，將異常影響降到最低；采集到的各類信息，包括人機(jī)料法環(huán)等生產(chǎn)要素，都與產(chǎn)品綁定，可實現(xiàn)生產(chǎn)要素與產(chǎn)品的質(zhì)量正反追溯。此外，生產(chǎn)管控模塊將對生產(chǎn)制造過程數(shù)據(jù)進(jìn)行分類成組跟蹤，實現(xiàn)的歷史追溯和統(tǒng)計分析，積累科學(xué)的期量標(biāo)準(zhǔn)，對于檢測信息，產(chǎn)線管控系統(tǒng)將對檢測照片等數(shù)據(jù)保留二次開發(fā)接口，方便今后進(jìn)行大數(shù)據(jù)應(yīng)用的開發(fā)，系統(tǒng)可根據(jù)大數(shù)據(jù)應(yīng)用算法自動判斷檢測內(nèi)容是否合格，并提示報警。

4數(shù)字孿生系統(tǒng)

通過數(shù)字化產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)能力模型定義和產(chǎn)品工藝要求，可以進(jìn)行工位之間的平衡計算。基于工廠模型和產(chǎn)品模型進(jìn)行仿真的方案，通過工程師設(shè)計的靜態(tài)的三維模型，根據(jù)理論上的工藝以及節(jié)拍時間進(jìn)行自動仿真的設(shè)計分析，在和產(chǎn)品的實際生產(chǎn)過程中的信息是脫節(jié)的。為了能夠反映出生產(chǎn)過程中的實際狀態(tài)，及我們認(rèn)為在第二期需要實現(xiàn)，即關(guān)鍵指標(biāo)監(jiān)控和過程能力評估。具體說明如下：通過采集生產(chǎn)線上的各個站位上設(shè)備的實時監(jiān)控信息，實現(xiàn)實時可視化的全程監(jiān)控模式，一旦設(shè)備存在任何的故障信息，可通過數(shù)字孿生實時查看故障信息，人工可根據(jù)報警信息快速做出故障判斷，同時可實時監(jiān)控整體設(shè)備上實時節(jié)拍，實現(xiàn)穩(wěn)定并不斷優(yōu)化的生產(chǎn)管理能力提升。

5AGV智能物流系統(tǒng)

隨著人力成本費用的不斷提高，使用大量勞動力的傳統(tǒng)制造業(yè)，面臨的壓力越來越大。在這背景下智能工廠逐漸成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型的方向，機(jī)器人組成的智能工廠可大幅減少生產(chǎn)線人工干預(yù)，提高生產(chǎn)效率。在智能工廠企業(yè)生產(chǎn)流程中，AGV智能物流配送系統(tǒng)打通了原材料中倉庫與生產(chǎn)線、各個產(chǎn)線之間以及線尾至成品倉等環(huán)節(jié)，在智能工廠起到至關(guān)重要的作用。

6結(jié)語

構(gòu)建智能制造工廠既降低了生產(chǎn)成本，又提升生產(chǎn)效率，同時也規(guī)避人員傳統(tǒng)操作引發(fā)的安全隱患。通過對生產(chǎn)制造過程各環(huán)節(jié)的全面數(shù)據(jù)采集和分析，企業(yè)可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸和產(chǎn)品缺陷等問題，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

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作者：莊勇 單位：上海電器科學(xué)研究所