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25

2018

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05

数字化车间及航空智能制造实践

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  智能制造技术将实现跨领域、协同化、网络化的制造业创新体系,并彻底改变现有生产方式和制造业竞争格局,已经引起了各个国家的高度重视。围绕抢占新一轮产业竞争制高点、打造国家新优势的竞争日趋激烈。针对智能制造,世界各国纷纷提出了智能制造规划以促进本国制造技术的发展与升级,提升国际竞争力。
 
(1)德国“工业4.0”
 
  德国政府提出“工业4.0”概念,通过建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式,使德国成为新一代工业生产技术的供应国和主导市场,提升德国的全球竞争力。
 
(2)美国“重整制造业计划”
 
  美国为制定了《先进制造业国家战略计划》等一系列计划,并将智能制造确定为美国政府制造研发的3大重点领域之一,力图建立智能制造技术的基础理论,突破智能制造装备的关键技术。
 
(3)英国“英国制造2050”
 
  英国政府发布《英国工业2050战略》,旨在通过科技改变生产,将信息通讯技术、新材料等科技与产品和生产网络的融合,改变产品的设计、制造模式。
 
(4)法国“新工业法国”
 
  法国政府推出《新工业法国》战略,包含超级计算机、机器人、物联网、大数据、云计算等34 项具体计划,旨在通过创新重塑工业实力,使法国处于全球工业竞争力第一梯队。
 
(5)日本“智能制造系统IMS”
 
  日本东京大学工程系向欧美国家的政府和工业界人士提出“智能制造系统”研究计划,制定了智能制造业的技术路线。
 
(6)中国“中国制造2025”
 
  在新一轮科技革命和产业革命的背景下,中国政府提出“中国制造2025”重大战略举措,旨在实现制造业转型升级和跨越发展,改变我国制造业“大而不强”的局面。
 
  世界各国在制造业领域采取的系列措施表明以智能制造为代表的先进制造业是未来的必然发展方向。如何在新的工业革命和产业革命中抓住智能制造发展历史机遇,助推制造业的跨越式发展,实现由制造大国向制造强国的转变是我国制造业所要解决的问题。
 
  智能制造促进航空制造业转型升级
 
  航空制造业作为“工业之花”,其技术水平和生产能力是国家制造业实力和国防科技工业现代化水平的综合体现,在国民经济和国防现代化建设中有着举足轻重、不可替代的地位和作用,已经成为国家战略性高科技产业,体现综合国力及整体工业水平,得到世界各国的高度重视和优先发展。
 
  实现航空智能制造的基础是自动化,而实现自动化的基础则是数字化。因此为实现航空智能制造技术的发展,必须在现有数字化制造、数字化车间基础上,利用“知识处理”、“智能优化”、“智能数控加工”等方法,开展智能制造关键技术研究,实现航空智能制造技术突破。
 
1 航空数字化制造
 
  数字化制造就是将产品制造过程中的各种信息采用数字化手段进行表达、处理,实现产品的快速制造,包括计算机辅助设计制造、产品数据管理、企业资源计划、车间状态监控等多项关键技术。通过上述关键技术实现数字化车间构建。为发展智能化制造模式,国内航空制造企业必须在数字化制造领域开展研究并取得技术突破,迈出向智能制造发展的第一步。
 
  1990 年,波音公司率先在波音777 飞机项目全面采用数字化技术。波音公司通过数字化技术实现三维数字化定义、三维数字化预装配和并行工程,建立全球第一个全机数字样机,使得工程设计水平和飞机研制效率得到了巨大的提高,制造成本降低了30% ~ 40%,产品开发周期缩短了40% ~ 60%。
 
  国内航空制造企业紧跟世界先进航空制造企业的技术发展。通过技术研究,已基本实现产品的数字化设计及基于模型的制造,并实现了部分制造过程的数字化管控。国内先进航空制造企业已初步建成数字化车间环境,具备向自动化、智能化制造发展的基础。
 
2 航空智能制造
 
  航空数字化制造技术可实现航空产品的数字化控制及快速制造。但采用数字化制造技术无法实现航空产品的自适应、自优化的智能加工。为实现航空产品的优质、高效、低耗生产,必须开展航空智能制造技术研究,促进航空制造业的转型升级。
 
  国外先进航空制造企业为顺应飞机结构件柔性自动化、智能化发展需求,已经开始了以柔性自动化生产线为代表的飞机结构件生产模式。德国AEROTECH 公司已经实现了按零件分类配置设备,以柔性生产线的模式实现了多品种、大批量民机结构件的的柔性生产,平均设备利用率达到了90% 以上;韩国KAI 公司,实现了A350 飞机机翼大尺寸、单一品种、大批量零件从装夹、翻面、加工、去毛刺、清洗烘干、检测的全过程自动化生产。

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