飞机结构件智能生产线管理系统研究

刘葳，陈云雷，池力

（中国航空规划设计研究总院有限公司，北京 100120）

随着全球装备制造业的高速发展，标准化、自动化、柔性化的智能生产线已成为飞机生产的新模式，世界各大航空制造企业竞相采用。在飞机零部件中，飞机结构件具有多批次、小批量、品类复杂、加工难度大等诸多特点，其生产线所需的物料状态、加工程序、物流路径、设备状态等信息更为复杂，而我国现有飞机结构件生产线多采用传统管理模式，对增强自动化、智能化管理有较大需求。

本文通过对智能飞机结构件制造厂房的智能化生产线管理系统（以下简称管理系统）的研究，归纳管理系统建立方法及组成特点，有利于生产线管理水平的提高，并对传统飞机结构件生产线的智能化改造有一定借鉴意义。

1 飞机结构件智能生产线的特点和关键技术

智能生产线是引领制造业发展，推动下一次工业革命的重要引擎。飞机结构件加工是典型的小批量、大柔性离散型制造。在实现飞机结构件制造厂房生产线的智能化的过程中具有自身显著的技术特征。

1.1 数字化是核心要义

数字化制造是制造技术、计算机技术等相互融合并进一步发展应用的最新技术成果。数字化制造成为推动制造业发展质量、效率和动力变革的突出力量。发展数字化制造是提高制造业生产效率的重要手段。具体来说，数字形式的信息将会在企业内通过网络传递。数字化制造是智能生产线的基础，在制造领域进一步扩展通讯定位等科学技术应用范畴，形成以数字化基础的信息传递方式。

1.2 网络化、智能化是发展道路

飞机结构件制造智能化是中国航空制造产业技术发展的必由之路。依靠成熟的网络化技术，一些国家已经完成了部分民用、军用飞机的制造。智能化制造的基础是智能制造系统，它既是先进制造技术的集成应用环境，也是智能制造的载体。网络化可以利用先进的计算机技术和通信技术，把不同地点的计算机进行互联，并按照一定的网络协议相互通信，对大量数据进行分析、判断和决策，以支撑飞机结构件生产线的智慧化运行。

2 管理系统的建立与组成

实现智能化管理的核心一是建立自上而下的飞机结构件制造信息协同系统，二是建立自下而上的制造过程信息采集系统，共同形成飞机结构件智能制造的信息网络基础。

2.1 信息采集系统设计

通过对智能化生产线主要元素的进行分析，生产线信息网络的主要硬件管理对象有产品、夹具、加工设备、测量设备、刀具、运输设备和存储系统等，通过采用零点定位系统、RFID 传感技术、条码标识技术、传感技术、自动化仓储系统等，整合刀具寿命检测系统、在线测量技术、设备远程监控系统、故障快速诊断技术、基于特征的智能编程技术以及工艺知识库等技术，完成管理对象的数字化管理，实现生产线实时监控及调度。信息采集系统设计如图1 所示。

2.2 制造信息协同系统设计

通过信息采集系统与上层车间MES 系统的集成，实现计划的接收并反馈生产、完工情况，同时，车间MES 为桥梁，对公司级的运行管理平台对上下游供应链进行调整，实现更精确的公司级的信息实时管理。此外，通过数据积累，借助SVM 算法、神经网络等算法，将进一步提高管理水平和决策能力。制造信息协同系统如图2 所示。

3 结语

（1）生产线管理系统将在“未来飞机结构件制造厂房”中扮演核心角色，通过知识的积累和人工智能算法的发展，生产线管理系统将提供柔性更高的高质量解决方案。

图1 信息采集系统设计图

图2 制造信息协同系统设计图

（2）生产数据检查由人工纪录变为数字化传递，能有效避免人为因素导致的失误，提高生产效率。

（3）当前的管理系统主要适用于生产工艺成熟的产品，但任何一个飞机结构件制造企业必然存在研究产品和批产零件交替和并存的情况，在当前的简单柔性制造环境下，还难以实现飞机结构件个性化定制加工与大柔性快速批产结合的智能制造生产模式。