浅谈航空制造中的智能制造

师鹏 中航飞机股份有限公司科技与信息化部

前言：在当下时代，新一轮科技革命和产业变革澎湃发展，新一代信息技术与制造业深度融合，席卷全球的新工业革命，汹涌而来的产业互联网，开启了全新市场，也奏响了制造业转型升级的进行曲。无论是美国工业互联网、德国工业4.0还是中国制造2025，都是以智能制造为核心打造国家竞争新优势。推进智能制造，是未来制造业发展的主要趋势，是中国制造转型升级的主攻方向，也是中国制造由大变强的蜕变之旅。

1 航空制造智能制造发展现状

中国新的国家战略吹响了从制造大国向制造强国转变的号角，航空工业是国家的战略性产业，是国家工业现代化水平的重要标志，无疑也迎来了千载难逢的重大历史机遇。

国内航空制造业近年来依托型号，普遍取得了长足进步。成飞、沈飞、昌飞、陕飞、哈飞、西飞等主机厂，结合新型号的研制，在数控加工、数字化装配、信息化和复合材料部件装配技术上取得了较大的发展。同时围绕智能制造，各单位已陆续启动相关项目。

2 智能制造的关键内涵

当前，随着信息网络技术在制造业领域的广泛渗透，催生出智能制造这一新兴生产模式。智能制造是在信息化和数字化的基础上，不断将逻辑、规则、流程、知识与新一代信息技术及系统融合，围绕主价值链实现业务管理到现场执行各个环节的全面信息化，以及关键环节适度的状态感知动态化、过程分析实时化、管理决策自主化、贯彻执行精准化。

2.1 实现大数据的深度挖掘和预测分析，激发制造潜能

智能制造的核心并不是数据采集，而是通过挖掘和分析业务管理、现场执行过程中的大量数据。提炼隐藏在其中的有着特殊关系的信息，并将此类信息抽象化建模，模拟变化趋势，以此预测、解决和避免生产中那些不可见的因素，有效缩短产品研制周期，提高生产效率和产品质量，降低运营成本和资源能源消耗，并为用户提供所需的能力和服务。

2.2 推进信息进程与物理进程相统一，打造智能化管理新模式

“两化融合、智能制造” 产业生态中，信息物理系统（CPS）是体系运行的载体，IT构建的虚拟环境是CPS的大脑与神经中枢，是物理执行终端的指挥控制中心和监控管理代理。把人的“智能”赋予信息化系统，将人的指令和意图通过信息化系统下达给自动化物理终端，指挥终端的执行，采集终端执行状态，管控终端执行过程，实现CPS的“智能化”生产，从而实现管理过程的可视化、智能化，超常规激发物理系统的效能。

3 航空制造中智能制造发展思路

智能制造要紧密围绕公司发展战略，依托各型号的发展，对相关的管理改进、技术突破、能力建设进行统筹规划，以最低的成本大力推进数字化、信息化建设，逐步实现关键环节的智能化。在保证所有型号研制生产顺利进行的基础上，以满足型号的切实需求，强化公司核心竞争力为目标，有组织、有步骤的优化管理流程，突破关键技术与瓶颈能力，奠定智能基础。通过典型工程的实施，探索符合国情和公司实际的航空智能制造落地模式。

3.1 依托型号，效益优先，统筹规划

智能制造建设所需的经费来源主要依托于各型号的支持。建设项目需统筹公司对核心竞争能力的总体规划与各型号的发展需求和经费资源，保证投资效益最大化；对建设项目相关的管理流程、关键技术和自动化设备设施以及有关数字化、信息化建设项目进行统筹规划安排，保证相互间的协调与配合。

3.2 重点突破，以点带面，协同推进

在各个领域以典型工程突破关键技术与瓶颈，探索落地模式；发挥示范引领作用，从管理、技术和能力，数字化、信息化和自动化等多个维度着力，在规划的关键环节推广复制最佳实践经验，形成优势的体系效应。

4 浅析航空制造中智能制造发展重点

对于制造企业而言，智能制造是一个庞大而系统的工程，采集和执行等终端硬件对企业而言仅仅是一个工具，企业必须掌握的核心应是驱动终端执行的决策能力，而这种能力则必须依靠信息化管控、虚拟仿真和知识库作为支撑。长期以来，我国重硬件、轻软件的思维十分普遍，导致以上能力基础储备严重不足，为智能制造的全面推进带来较大阻力。因此，智能制造的发展将是在数字化、信息化基础上,以管理体系建设、知识工程推进、系统集成开发以及设备的信息化管控为建设重点，不断推进先进制造模式的落地、优化与完善。

4.1 全面信息化管控

紧密与业务架构相结合，以各业务领域规划为基础，以飞机产品的研制、生产、服务为主线，以体系架构化、研发并行化、生产智能化、管理流程化、服务一体化为目标，集成与协同并重，紧紧围绕主价值链运营流程构建公司的IT架构，建立横向协调、纵向贯通的营销、研发、采购、制造、客服等主价值链运营管理及战略和综合管理与支持平台。同时融入两化融合、精益、规范与安全等理念，实现对影响飞机业务的全要素、全流程的动态高效管控，以及对企业经营状态的总体掌控。

4.2 关键领域的虚拟仿真

虚拟仿真能力的发展将紧紧围绕型号的工程应用需求，推进基于模型的验证与确认，运用数字孪生技术，强化在虚拟空间对产品性能、功能和行为的评价和优化，并部分代替实物试验。以优化工艺方案、缩短工艺准备周期、降低物理实验成本，重点开展零件制造、特种工艺等领域的仿真应用研究，突破数控程序物理仿真、复材成型过程仿真、钣金成型过程仿真、焊接工艺仿真、生产线布局仿真等技术与应用瓶颈，形成支撑精益、高效物理过程的虚拟仿真能力。

4.3 基于模型的知识工程

目前业务数据、知识大都散落在信息化系统外，停留在纸质文件上或遗留在员工脑海中，以数据库为基础的知识工程还未成型，智能制造核心的“知识”还未形成。

通过收集运营管理、飞机制造过程中积累的典型工艺规范、操作规程、制造资源等信息，分类提炼形成结构化、参数化且表达形式和应用密切相关的典型知识，形成基于模型的知识体系。设计、开发一套规范化且普遍适用于运营管理和飞机制造的知识管理系统，将各类经验知识和基础数据进行科学管理，防止知识流失，增强知识的重用性。在充分共享和应用中最大限度地挖掘知识的价值，将高价值的无形资产变为强大的生产力，有力支撑新型先进能力的建设。

4.3.1 运营管理知识库

以信息化平台为主要载体，将业务逻辑、规则、流程以及流程中提取的知识信息等，按照逻辑关系进行管理，同时结合应用场景、应用模式、应用范围等信息，形成推理能力，并在信息化平台中对业务过程进行管控。

4.3.2 生产制造知识库

重点研究各制造技术中相关的技术知识，明确工艺参数、方法、流程、工装工具、设备设施之间的映射关系，结合成组技术分类整理，确保知识的一致性和完备性，方便知识的检索，加快知识的流动，提高共享效率。

5 结束语

新技术革命为航空制造及相关产业带来了重大机遇，我们应该把握“机会窗口期”，积极总结和借鉴国内外先进经验，正视短板与不足，以智能制造为突破口，推动航空产业技术升级，实现竞争优势由传统要素优势向技术优势转型。