航空航天智能制造系列(一):航空航天业与智能制造-智慧资讯

以高新技术为引领的高端装备制造业处于价值链高端和产业链核心环节,是推动工业转型升级的引擎。2015年,我国高端装备制造业的销售收入已超过6万亿元,在装备制造业中占比提高到15%;根据工信部的有关规划,到2020年,这一占比将提高到25%,使之成为国民经济的支柱产业。

  根据《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备等五大领域是现阶段我国高端装备制造业发展的重点方向。

  德国航空工业协会(BDLI)空中运输、装备和材料部部长斯蒂芬·宝迪(Stefan Berndes)博士曾经解读“工业4.0”概念及其对航空制造业的影响时表示,航空航天行业将发展成为“工业4.0”的一种特定形态。对民航业而言,如何以智能方式进行集成,用资本进一步提高产效以及附加值,将成为寻求和获得客户的最终途径。过去几年,很多欧洲的航空企业已经在产品设计和开发,甚至适航方面,进行了大量尝试。未来需要进一步协同,集成打造更加简洁、透明的数字化供应链平台。

  宝迪强调,在集成整个供应链的同时,需要研发新的解决方案。在航空服务行业,智能服务可以通过“智能4.0”来提高。例如,通过增强零部件的可追踪性,提高客户与制造商之间的连接性;通过升级飞机上各种部件的传感器,提高服务水平等。

  中航工业发展研究中心研究员刘亚威这样谈及“工业4.0”与航空制造业碰撞出的火花:“航空是国家工业实力的体现,‘中国制造2025’未来一段时间的主攻方向就是智能制造。国家出台智能制造专项,航空作为离散业的代表,占有重要位置。”

  刘亚威指出,“工业4.0”主要体现在五个方面:一是供应链集成。二是全价值链端到端的集成。三是纵向继承和网络化制造系统,是指智能工厂内部所有资源的柔性调配。四是工作场所中新的社会基础结构。当大量工作不需要人工实现的时候,产业工人新的角色应如何定位。五是赛博物理系统。
目前,欧洲、美国大部分实现了‘工业3.0’。在我国,即使在数字化做得比较好的航空工业也存在‘工业2.0’,有的还没有进行互联互通,还没有进行数字化处理。我国航空工业的智能技术和行业发展要兼顾行业发展水平,设定不同层次的智能化目标,优化实践智能制造理论,完成系统事先预应用。针对智能决策和智能工艺过程进行深入、系统地研究。”为此,刘亚威提出我国航空工业智能制造的5个路径:首先是实现智能机床。之后,再将其连接成一个小的智能生产线。再之后,数条生产线以及小供应链融合内部流动建成智能车间。接着,在大工厂之间实现各个车间的动态集成,实现智能工厂。最后,就是整个企业进行互联,包括供应链集成智能物流服务、需求动态集成网络等。

航空制造业主要以各类机械加工设备为主,尤其是数控机床,其设备信息化具有鲜明特点:一是综合应用机械、电气控制、计算机技术,设备运行状态数据间具有复杂性和关联性;二是具有较强数据处理和通讯交换能力。航空制造业对设备预知维修提出了更高要求,建立各类设备的数据通讯、实时取得设备技术状态和使用状态数据成为支撑设备信息化的基础技术之一。航空制造业设备信息化对数据的要求主要涉及如下方面:1.设备生产状态数据。这类数据与企业生产管理相关。主要包括设备运行停止数据、加工产品数据、加工数量等;2.设备运转状态数据。这类数据反映了设备健康状况。主要包括设备运转时间数据,主轴运转时间、负载、速度数据,各轴负载数据,报警故障数据等;3.生产刀具数据。涉及刀具使用消耗方面的数据。主要包括刀具识别数据、刀具切削时间、刀具参数数据、刀具寿命数据等;4.加工工艺数据。涉及到与产品加工相关的工艺参数数据。主要包括加工的零件识别,加工的速度参数、加工的坐标系参数、加工的转速参数等。 

    通过“信息化”+“自动化”,实时从生产设备获取数据,各类数据的服务对象不再局限于设备管理需求,还可服务于生产管理、加工准备、工艺优化等,能为企业创造更高价值。设备预知性维护可通过运转状态、加工工艺等数据建立设备劣化模型数据分析,从而提前消除即将发生的故障,提前规避经济损失。基于对生产数据、运行状态数据的分析,企业能掌握机床设备真实生产能力,精准制定生产计划,高效快速开展生产。日常维修作业中,通过设备故障报警的实时传递,保障人员能及时掌握故障时设备数据,迅速开展现场排故,减少停机时间、提高设备利用率。完备的刀具管理系统,刀具切削时间数据、磨损数据、寿命管理等为刀具准备和采购提供数据支持,也为单机设备智能化提供刀具寿命预警、配送等数据支持。由此可见,未来设备的信息化发展将向企业整体信息化中各个系统进行延伸,设备信息化与其他信息系统会进一步深度融合。 

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