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1、浅谈建立航空智能消费线的考虑 智能消费线将先进工艺技术、先进管理理念集成交融到消费过程，实现基于知识的工艺和消费过程全面优化、基于模型的产品全过程数字化制造以及基于信息流物流集成的智能化消费管控，以进步车间/ 消费线运行效率，提升产品质量稳定性。 智能制造是全球制造业开展的趋势，智能制造系统作为智能制造技术的集成应用环境，目前已成为主要工业兴旺国家提早布局的重点。德国提出工业4.0概念，美国也推出工业物联网、互联企业等类似概念，其主要特征都是智能和物联。根据德国工业4.0描绘的美妙前景，在现代智能机器人、传感器、数据存储和计算才能成熟后，现有工厂将能通过网络把供给链、消费过程和仓储物流智能连接
2、起来，真正实现消费过程全自动化、产品个性化、管理智能化。 工业4.0 描绘的智能工厂系统完全不同于传统的工厂自动化系统，智能工厂采用面向效劳的体系架构，在消费现场层面使用物联网技术;在控制级采用信息物理交融消费系统(CPPS)技术;上层的监控管理层级连接到平安可靠和可信的云网络主干网，采用效劳互联网的方式提供效劳。 我国制造业也将智能制造作为新一轮产业技术变革的主要方向，致力于构建自己的智能制造产业体系。智能装备、智能工厂等将来消费手段和方式将广泛替代传统的消费方式。建立符合航空产品消费特点的智能车间/ 消费线，可以有效提升产品的质量稳定性和消费效率，并满足多品种、小批量、柔性化消费需求。 消
3、费线概述 消费线是按对象原那么组织起来，完成产品工艺过程的一种消费组织形式。随着产品制造精度、质量稳定性和消费柔性化的要求不断进步，制造消费线正在向着自动化、数字化和智能化的方向开展。消费线的自动化是通过机器代替人参与劳动过程来实现的;消费线的数字化主要解决制造数据的准确表达和数字量传递，实现消费过程的准确控制和流程的可追溯;智能化解决机器代替或辅助人类进展消费决策，实现消费过程的预测、自主控制和优化。 产品制造过程涉及物料、能源、软硬件设备、人员以及相关设计方法、加工工艺、消费调度、系统维护、管理标准等。消费线装备的工艺装备与消费的工艺要求相关，通常有加工设备、测量设备、仓储和物料运送设备，
4、以及各种辅助设备和工具。自动化消费线需装备机床上下料装置、传送装置和储料装置以及相关控制系统。在人工智能技术的支持下，通过提升信息系统与物理制造过程的交互程度，形成智能化消费线系统，实现工艺和消费过程持续优化、信息实时采集和全面监控的柔性化可配置，是制造业将来开展趋势。 航空消费线主要按专业划分并组织消费，分为机加消费线、装配消费线、钣金消费线、复材消费线等，目前不管是工艺方法、工艺装备还是信息化环境等都与智能化存在较大差距。主要表如今: 工艺方法存在经历试错现象，热成形、塑性变形、切削加工等制造过程中工艺方法和工艺参数的选择以经历为主，仿真计算的才能和工程化程度较低;工艺装备的传感器部署和智
5、能决策规那么尚不健全，不具备工况的感知和实时处理才能;机器人的集成应用程度低，大量危险和劳动强度大的工作仍然由人完成;消费管控才能缺乏，导致消费线柔性缺乏、整体运行效率低下。 智能消费线架构与传统消费线相比，智能消费线 的特点主要表达在感知、互联和智能3 个方面。感知指对消费过程中的各种不同类型数据的感知和采集，并进展实时的监控;互联指消费线所涉及的产品、工具、设备、人员互联互通，实现数据的整合与交换;智能指在大数据和人工智能的支持下，实现制造全流程的状态预知和优化。 建立智能消费线需实现工艺的智能化设计、消费过程的智能化管理、物料的智能化储运、加工设备的智能化监控等。图1 为智能消费线方案架
6、构的示意图。智能消费线由3 层架构组成，制造数据准备层实现基于仿真优化和制造反应的工艺设计和持续优化，主要针对制造过程的工艺、工装和检验等环节进展规划并形成制造执行指令;优化与执行层实现消费线消费管控，包括排产优化、消费过程的集成控制、在线测量与质量管理以及物料的储运管理;网络与自动化层实现消费线自动化和智能化设备的运行控制、互联互通以及制造信息的感知和采集;根底平台的核心是提供根底数据的一致性管理，各层级系统间数据集成及设备自动化集成;使能技术指支撑智能消费线建立和智能化运行的使能根底技术;工业物联网技术是构建智能消费线网络化运行环境的关键，基于该技术构建的工业物联网实现产品、设备、工具的互
7、联互通，并提供网络化的信息感知和实时运行监控环境;大数据技术用于对制造过程产生的海量制造数据的提取、归纳、分析，形成一套知识发现机制，指导制造工艺和消费过程的持续优化;智能分析基于工艺知识、管控规那么分析，监控来自工艺、消费和设备层级的问题，进展预测、诊断和优化决策。 智能消费线关键技术智能制造的核心是信息物理融 合(CPS)技术，其中的信息指算法、3D 模型、仿真模型、工艺指令等可以通过网络访问和搜集到的数据和信息，其中的 物理指在消费系统中的人、自动化模块、物料等物理工具和设施。智能制造的目的就是要为制造系统构建完好的消费与信息的回路，使得制造系统具有自我学习、自我诊断、自主决策等智能化的
8、行为和才能。 智能消费线将先进工艺技术、先进管理理念集成交融到消费过程，实现基于知识的工艺和消费过程全面优化、基于模型的产品全过程数字化制造以及基于信息流物流集成的智能化消费管控，以进步车间/ 消费线运行效率，提升产品质量稳定性。施行智能消费线，需要解决消费线规划、工艺优化、消费线智能管控、装备智能化和消费线的智能维护保障等关键技术。 1 消费线建模拟真技术 消费线作为一种特殊的产品，也有自己的生命周期，包括设计规划、建立、运行维护和报废。其中消费线的设计规划直接关系到后续消费线的运行能效。在消费线规划时，应结合产品对象的工艺要求进展相关设备、物流及各种辅助设施的规划建模与模拟运行，对产品消费
9、流程、每台设备的利用率、消费瓶颈等进展分析评估。消费线建模的细化程度、每道工序的时间估算、装夹等人力时间的计算以及物料工具的配送方式等都影响仿真评估的结果。 2 基于仿真计算和制造反应的工艺设计技术 航空产品的加工和成形工艺复杂，工艺技术的改良及工艺参数的优化对于产品的制造精度和质量稳定性有决定性作用。在产品试制阶段进展工艺、工装、检验的规划设计时，大量工艺参数和变形补偿基于经历数据和工艺试验来确定，造成研制周期长、本钱高昂、质量稳定性差等问题。究其原因，一方面，产品制造工艺过程的几何仿真及物理仿真技术还不能满足工程应用;另一方面，没有对制造过程的历史经历数据进展系统分析和提炼，工艺经历数据库
10、和决策规那么不成体系、碎片化，缺乏以支持工艺的智能化设计过程。基于经历知识、仿真计算和制造反应的工艺设计技术，可进步工艺设计的精细化程度，降低人为因素的影响，实现工艺设计过程的标准程度和设计效率，并形成持续改良的工艺优化机制。 3 消费线的智能化管控技术 智能化消费线的运行具有柔性化、自适应、自决策等特点，消费线的智能化管控包括智能排产、物料工具的自动配送、制造指令的即时推送、制造过程数据的实时采集处理等。支持智能化消费的决策规那么的定义、决策根据的准确实时采集是智能化消费线正常运行的根底;基于消费线资源占用情况、消费方案的执行反应情况以及消费方案调整而进展的动态化消费调度排产是保证消费线正常
11、运行的前提。对于自动化程度较高的消费线，消费过程中人机的协同，如物料的配送、装夹、工序检验等这些可能的人工环节与设备自动化消费环节的协同与集成是保证准时消费的关键，而消费环节的防错及质量保证措施，在线检测的智能化、检测数据的实时准确采集处理等措施可以有效提升消费效率和质量。消费线智能管控系统除了要实现消费线物料、人员、设备、工具的集成运行与信息流、物流的交融，还要实现与车间级信息系统、企业级信息系统的信息交互与集成。 4 工艺装备的智能化技术 智能装备的特点是将专家的知识和经历交融到消费制造过程中。工艺装备不仅本身需要具备感知决策和精准执行才能，同时工艺装备的智能化集成应用程度也有着举足轻重的
12、作用。深度感知是装备智能化的首要条件，基于感知信息的分析决策是表达装备智能化的关键，而支持分析决策过程的计算、推理、判断和人工智能技术、专家系统等密不可分;基于感知、决策、执行的闭环控制单元技术是信息物理系统的精华。面向航空产品特定需求开发研制智能化工艺装备，需要在理清应用环境、产品对象、工艺特点等的根底上，针对性地研究传感器部署方案、感知数据的采集方案、分析决策机制的构架方法、反应执行的精准和即时性等。 5 消费线的维护保障技术 先进的消费线维护保障技术是降低制造本钱、增加效益的最直接、最有效的途径。对于集成度和产能要求更高的智能消费线，单点的故障和意外停机有可能导致消费线的整体瘫痪，所以智
13、能化维护技术是将来开展制造效劳业的重要方向。消费线的维护保障包括针对单台设备的在线监测、故障诊断与预警，也包括针对消费线的整体运行情况的统计、分析、优化等。 与传统维护维修方法相比，智能维护是一种主动的按需监测维护形式，需要重点解决信息分析及性能衰减的智能预测及维护优化问题。因此，按需的远程监测维护机制和决策支持知识库是消费线维护保障的根底技术。 开展消费线维护保障技术的研究，除了降低运行故障率，同时也可以对消费线上每台设备的使用效率、消费线的瓶颈进展分析，到达提升消费线综合运行效率的目的。 完毕语 施行智能消费线，需要在借鉴国外智能制造先进理念的根底上，结合我国航空制造业现状，深化开展中航特色的智能消费线体系架构和运行形式的研究。 航空智能消费线的建立既要有专业特色又要有一定的产品针对性，智能消费线的建立应以需求牵引，不能盲目追求全自动化和智能化。物料跟踪、适应性加工、拉式消费、在线检测、误差补偿、成形过程实时监控、消费和工艺优化、动态消费管控等将是智能消费线的建立重点，需根据实际情况有所侧重。 施行智能消费线应首先打破共性关键根底技术，在此根底上进展小范围示范应用，然后逐步推广。
