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25

2018

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05

數字化車間及航空智能制造實踐

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  智能制造技術將實現跨領域、協同化、網絡化的制造業創新體系,并徹底改變現有生產方式和制造業競爭格局,已經引起了各個國家的高度重視。圍繞搶占新一輪產業競爭制高點、打造國家新優勢的競爭日趨激烈。針對智能制造,世界各國紛紛提出了智能制造規劃以促進本國制造技術的發展與升級,提升國際競爭力。
 
(1)德國“工業4.0”
 
  德國政府提出“工業4.0”概念,通過建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式,使德國成為新一代工業生產技術的供應國和主導市場,提升德國的全球競爭力。
 
(2)美國“重整制造業計劃”
 
  美國為制定了《先進制造業國家戰略計劃》等一系列計劃,并將智能制造確定為美國政府制造研發的3大重點領域之一,力圖建立智能制造技術的基礎理論,突破智能制造裝備的關鍵技術。
 
(3)英國“英國制造2050”
 
  英國政府發布《英國工業2050戰略》,旨在通過科技改變生產,將信息通訊技術、新材料等科技與產品和生產網絡的融合,改變產品的設計、制造模式。
 
(4)法國“新工業法國”
 
  法國政府推出《新工業法國》戰略,包含超級計算機、機器人、物聯網、大數據、云計算等34 項具體計劃,旨在通過創新重塑工業實力,使法國處于全球工業競爭力第一梯隊。
 
(5)日本“智能制造系統IMS”
 
  日本東京大學工程系向歐美國家的政府和工業界人士提出“智能制造系統”研究計劃,制定了智能制造業的技術路線。
 
(6)中國“中國制造2025”
 
  在新一輪科技革命和產業革命的背景下,中國政府提出“中國制造2025”重大戰略舉措,旨在實現制造業轉型升級和跨越發展,改變我國制造業“大而不強”的局面。
 
  世界各國在制造業領域采取的系列措施表明以智能制造為代表的先進制造業是未來的必然發展方向。如何在新的工業革命和產業革命中抓住智能制造發展歷史機遇,助推制造業的跨越式發展,實現由制造大國向制造強國的轉變是我國制造業所要解決的問題。
 
  智能制造促進航空制造業轉型升級
 
  航空制造業作為“工業之花”,其技術水平和生產能力是國家制造業實力和國防科技工業現代化水平的綜合體現,在國民經濟和國防現代化建設中有著舉足輕重、不可替代的地位和作用,已經成為國家戰略性高科技產業,體現綜合國力及整體工業水平,得到世界各國的高度重視和優先發展。
 
  實現航空智能制造的基礎是自動化,而實現自動化的基礎則是數字化。因此為實現航空智能制造技術的發展,必須在現有數字化制造、數字化車間基礎上,利用“知識處理”、“智能優化”、“智能數控加工”等方法,開展智能制造關鍵技術研究,實現航空智能制造技術突破。
 
1 航空數字化制造
 
  數字化制造就是將產品制造過程中的各種信息采用數字化手段進行表達、處理,實現產品的快速制造,包括計算機輔助設計制造、產品數據管理、企業資源計劃、車間狀態監控等多項關鍵技術。通過上述關鍵技術實現數字化車間構建。為發展智能化制造模式,國內航空制造企業必須在數字化制造領域開展研究并取得技術突破,邁出向智能制造發展的第一步。
 
  1990 年,波音公司率先在波音777 飛機項目全面采用數字化技術。波音公司通過數字化技術實現三維數字化定義、三維數字化預裝配和并行工程,建立全球第一個全機數字樣機,使得工程設計水平和飛機研制效率得到了巨大的提高,制造成本降低了30% ~ 40%,產品開發周期縮短了40% ~ 60%。
 
  國內航空制造企業緊跟世界先進航空制造企業的技術發展。通過技術研究,已基本實現產品的數字化設計及基于模型的制造,并實現了部分制造過程的數字化管控。國內先進航空制造企業已初步建成數字化車間環境,具備向自動化、智能化制造發展的基礎。
 
2 航空智能制造
 
  航空數字化制造技術可實現航空產品的數字化控制及快速制造。但采用數字化制造技術無法實現航空產品的自適應、自優化的智能加工。為實現航空產品的優質、高效、低耗生產,必須開展航空智能制造技術研究,促進航空制造業的轉型升級。
 
  國外先進航空制造企業為順應飛機結構件柔性自動化、智能化發展需求,已經開始了以柔性自動化生產線為代表的飛機結構件生產模式。德國AEROTECH 公司已經實現了按零件分類配置設備,以柔性生產線的模式實現了多品種、大批量民機結構件的的柔性生產,平均設備利用率達到了90% 以上;韓國KAI 公司,實現了A350 飛機機翼大尺寸、單一品種、大批量零件從裝夾、翻面、加工、去毛刺、清洗烘干、檢測的全過程自動化生產。

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