飞机装配智能制造体系构建及关键技术

李金达

中航飞机股份有限公司 陕西西安 710089

1 飞机智能化装配技术特征

1.1 智能感知

基于计算机技术、传感器技术、RFID（RadioFrequencyIdentification）技术和激光跟踪仪与iGPS技术结合的智能感知技术，通过配置各类传感器和无线网络，对现场人员、设备、工装、物料和量具等多类制造要素进行全面感知，实现装配过程中人与资源的深度互联，从而确保装配过程中多源信息的实时、精确和可靠获取。

1.2 实时分析

对装配过程中的制造数据、智能工装数据和生产环境数据等进行实时检测、传输和处理，然后将这些多源、分散的装配现场数据转化为可用于准确执行和智能决策的可视化数据。

1.3 自主决策

智能制造不仅仅是利用现有的知识库指导制造行为，同时具有自学习功能，能够在制造过程中不断地充实制造知识库，更重要的是还有搜集与理解制造环境信息和制造系统本身的信息，并自行分析判断和规划自身行为的能力。智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化系统，其“制造资源”具有不同程度的感知、分析与决策功能，能够拥有或扩展人类智能，使人与物共同组成决策主体，促使信息物理融合系统中实现更深层次的人机交互与融合。

1.4 准确执行

通过传感器、RFID等获取的装配过程实时数据，利用大数据和云计算手段进行实时分析，再通过自主决策机制实现装配规划自主化，最终驱动智能化装配工艺装备完成准确执行。装配过程的准确执行是使装配过程处于最优效能状态的保障，是实现智能装配的重要体现[1]。

2 飞机智能化装配关键技术

2.1 柔性装配工艺装备设计制造技术

柔性工装的特点主要通过可自动调整的模块化结构单元来体现，自动重构要依靠在线测量数据和控制技术来完成。柔性工装的控制系统具有与普通数控机械的许多不同之处，表现在控制轴数多，传输数据量大；轴管理参数复杂，难度较大；物理地址复杂，逻辑映射关系复杂；电机行走，布线困难。这些特性增加了系统的设计难度和施工难度，此外工装控制系统要具有开放性，模块化单元数量增减不会对控制系统造成影响。

2.2 飞机装配过程建模与仿真优化技术

根据飞机装配过程的实际需求，提出其制造过程建模与仿真优化技术的体系结构。飞机装配过程建模与仿真优化技术作为先进的系统评价与优化工具，可以对整个制造系统进行深入分析评价与优化。首先，结合飞机装配工艺路径规划、装配物料清单和实际的装配路线布局，采用多粒度建模方式对飞机装配线进行1∶1虚拟建模，通过仿真评估模块对仿真模型进行有效性评估，保证所建立的飞机装配模型能满足后续的在线仿真和优化的需要。其次，分析和评估该装配的制造能力，确定装配瓶颈环节。然后，根据要求进行优化，根据优化结果修改模型，直到方案满足给定要求。最后，对满足条件的飞机装配过程仿真模型进行在线仿真，实时数据由MES系统采集得到，包括人员工作状态信息、物料状态信息、工件状态信息、测试设备状态信息、物流状态信息和装配进度信息等，由这些实时数据驱动仿真模型运行，并实时比对当前的工作进度和仿真进度[2]。

2.3 面向飞机协同设计装配的云服务技术

面向飞机协同设计装配的云服务技术，结合现有信息化制造（信息化设计、生产、试验、仿真、管理和集成）技术与云计算、物联网、服务计算、智能科学和高效能计算等新兴信息技术。将各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化，构成制造资源和制造能力的服务云池，并进行统一、集中的优化管理和经营，用户只要通过云端就能随时随地按需获取制造资源与能力服务，进而智慧地完成其制造全生命周期的各类活动。面向飞机协同设计装配的云服务技术的重点在于支持飞机装配资源的动态共享与协同。

2.4 智能裝配制造执行技术

智能装配中的制造执行系统应是集智能设计、智能预测、智能调度、智能诊断和智能决策于一体的智能化应用管理体系。为此，需要研究MES对装配知识的管理技术；研究人工智能算法与MES的融合技术，使MES具备模拟专家智能活动的能力，并具有自组织能力，实现人机一体的装配过程优化；研究MES对生产行为的实时化、精细化管理技术；最后，研究生产管控指标体系的实时重构技术，进而适应装配环境和装配流程的改变[3]。

3 飞机装配智能制造体系的建设

对于现阶段的飞机装配制造工艺零件来说，大部分的零部件都具有较高的精度，能够在一定程度上满足飞机智能技术的要求，并且能够解决飞机装配过程中数字化和自动化程度较低的问题。针对以上的问题，随着科学技术水平的提高，现阶段已经采取了一些手段进行解决。第一，智能设备载体层的引进。第二，数据采集分析层的建立。第三，制造执行与优化层的建立以及最后是系统集成层的实现。

4 结语

飞机的装配智能制造技术是现阶段高科技水平之下的成果，能够将互联网技术以及云计算和人工技术等进行结合，进而形成完善的飞机智能装配体系，有效将飞机的装配系统进行升级和改造，以提高执行能力和决策能力。并且由于飞机智能技术的广泛使用，对未来的高度智能化以及柔性化的飞机智能体系都有着非常重要的意义。相信通过此次讨论，能够在一定的程度上提高飞机装配智能制造体系构建和关键技术研究。