案例介绍：上海航天设备制造总厂航天器复杂构件智能工厂

编者按

智能制造是我国加快建设制造强国的主攻方向，是上海城市数字化转型的重要抓手。智能工厂是推动智能制造的切入点和突破口，是制造业数字化转型的重要载体。2020年9月，上海市经信委等6部门联合发布《上海市建设100+智能工厂专项行动方案（2020-2022年）》，计划三年推动建设100家智能工厂，打造10家标杆性智能工厂，培育10家行业一流水平的智能制造系统集成商，搭建10个垂直行业工业互联网平台，即“10030”工程。市经信委认定授牌了首批20家上海市智能工厂，我们已经陆续介绍了其中3家。本期，我们摘编介绍上海航天设备制造总厂航天器复杂构件智能工厂案例。

一、项目简介

上海航天设备制造总厂航天器复杂构件智能工厂位于上海闵行，是我国唯一集“弹、箭、星、船、器”制造及总装综测为一体的综合型航天骨干企业。以航天复杂构件生产研制过程为核心，围绕“制造装备国产化、智能化，制造过程数字化、网络化”的总体目标，持续推进国产高端数控装备、机器人、增材制造装备、传感与控制系统等研究与应用，不断夯实智能制造的基础条件。

基于模型的工艺设计与仿真

二、项目亮点

1.工艺设计数字化：支撑工艺设计效率与质量提升

构建基于知识工程的结构化工艺设计平台，围绕SOP、工艺参数建立知识库，实现以共性的SOP文件+少量个性化参数的快速工艺设计模式；实现工艺参数在关键工序上的结构化应用。逐步探索航天器工艺从“参数化设计-结构化设计-智能化设计”不断演进的方法，实现航天器工艺体系精细化管理。

2.装备智能化：实现零部件一体化、自动化生产

通过系统集成、智能改装、自主研发等方式，航天器复杂构件智能工厂形成了系列自主知识产权、面向航天复杂构件制造的智能化装备和生产线，构建了贮箱箱底整体充液拉深成形、贮箱特种焊接生产线、航天器舱体结构智能铆接等，有效提高生产效率和产品质量，提升我国航天器结构件的整体制造能力。

在运载火箭箭体结构中，每个贮箱箱底的整体加工制造一直被视为国际性难题。面对成形装备、加工工艺、成形模具、生产配套设施等多方面的挑战和限制，团队通过多轮方案迭代，先后形成了超大容积流体成形控制系统、超宽板材辊底式固溶热处理设备等产线建设，推进了“一体轻量化”整体成形产品化，实现了产品化的生产流程、去任务化的产品配套，从单件生产走向了产品组批生产的模式，形成了运载火箭三米级整体箱底全流程制造布局。以单件成形时间计算，整个过程被缩短在1小时之内，产品的壁厚分布更为均匀，抗拉强度也比原始板材提高10%以上。

3.智能化装配生产线：“一站式”柔性装配提高生产效率

运用模块化方法，重塑了运载火箭子级总装流程，重组各生产模块，将统一专业或类似专业划分在同一工作站位模块内；研制运载火箭柔性自动装配设备，实现“测量-匹配-调姿”闭环集成控制，满足不同直径运载火箭柔性自动装配需求；通过MES系统将原本离散的台账信息、实时工时、工步任务、声像数据、信息反馈、检验完工等环节融入其中，形成了“一站式”柔性装配生产线，实现“全流程”数字化总装工艺的高效益生产模式；提高运载火箭总装质量、一致性和效率。

4.智能运营管控：科研生产全过程透明化

建立以“ERP+PDM+MES+大数据”为核心的智能运营管控系统，支持多品种小批量航天型号柔性化生产管理需求，实现从项目、计划、执行、物流、设备的生产全过程透明化管控，实现质量过程全纪录、质量问题可追溯、质量数据包自动生成，提高生产效率、质量管理效率；系统以产品实现过程和项目计划管控为主线，一站式显示计划、成本、质量等车间运营数据。

5.新技术应用：数字孪生技术实现虚实融合

航天器复杂构件智能工厂探索应用数字孪生技术，再加工过程中实现了生产过程中产品、物料、物流、设备加工状态等物理系统向虚拟空间数字化模型的实时反馈与驱动；通过虚拟现实展示空间站舱体装配过程和工艺信息，实现大质量设备、大载荷机柜、角隔区域总装、管路装配等复杂工况的虚拟现实交互式作业指导，并在装配过程仿真的基础上实现装配流程驱动的可视化装配场景。

三、项目成效

航天器复杂构件智能工厂以航天复杂构件生产研制过程为核心，开展了智能工艺设计、智能装备、生产过程智能化、软件系统等持续建设与应用优化，实现航天产品生产效率提高、生产质量提高、生产效益提高，以满足航天高密度发射、快速进入空间以及商业航天政策逐步开发等新形势发展需求。

智能装备方面，持续推进国产高端数控装备、机器人、增材制造装备、传感与控制系统、检测与装配设备、物流仓储装备等装备研究与应用，工厂高端智能装备国产化率达到70%；通过智能装备应用，航天产品质量大幅提升，贮箱箱底抗拉强度也比原始板材提高10%以上，航天器大型构件除锈率达到80%以上、上漆率达到75%以上。

生产效率方面，通过智能运营管控系统在生产准备、制造执行、生产记录、问题处理等方面通过数据实时传递、展示、分析，减少非增值活动、提高管理效率、降低成本，提质追溯效率提高80%，减少生产过程、发射服务数据转录、翻译实践，生产进度、物资管理等管理效率提升30%。

通过IT与OT综合集成，智能装备、管控系统、现场执行与管理相互融合，实现一站式柔性生产线，提高产线整体效率、柔性，运载总装时间缩短1/6，部分产线产量提升200%以上。

工厂通过数字化、网络化、智能化建设，实现以数据为主线贯穿工艺、生产准备、制造、交付、管理等全过程，并逐步建立云平台，发展“业务上云、数据上云”的互联网应用生态，形成面向航天器复杂构件智能制造新模式，实现航天产品制造的“高效率、高质量、高效益”，推动企业数字化转型。

（来源：上海市经信委）