飛機裝配智能制造體系構建及關鍵技術

摘要：當今世界，以飛機制造為主導的航空制造業已成為全球工業行業的領先者，并與其他行業密切相關。對于中國目前的航空航天工業來說，它不僅要實現高精度、高復雜性，還必須以高質量、短周期為主要目標，唯有有效地提高飛機裝配水平，促進中國航空航天制造業的發展。

關鍵詞：飛機裝配;智能制造;裝配;數字化

1 飛機智能裝配內涵

NIST明確提出，智能裝配愈來愈高度重視智能工具的研發和集成化，涵蓋傳感系統、無線網絡、智能機器人等。智能裝配可以合乎新時代快速發展對產品類別的需求，為后續生產制造確立相應的基礎。智能裝配緊密結合虛擬現實技術，完成了技術、技術人員、機器設備等相關信息的智能集成化。飛機裝配的基本智能化主要是將構件、工裝夾具、機械設備等合理有效地緊密結合在一塊。構建物理與相關信息相互結合的智能裝配系統模型，并結合高智能神經結構基本原理，構建自動裝配單元、裝配生產線、智能檢測監控系統等技術。智能化的飛機裝配系統涵蓋很多方面，主要涵蓋：裝配單元自動化、裝配工藝數字化、信息傳遞網絡化、過程控制智能化。這類為飛機裝配的質量提供了科學保證，除此之外，飛機智能裝配技術也是機械設備、電子器件、控制、人工智能技術等多專業的高科技深度融合的成果。

2 分析智能制造的特點

現階段，我國科學界中網絡技術取得了前所未有的發展，促進了相關智能制造業的發展，推動了智能服務產品制造的浪潮，實現了信息與智能技術的融合。

2.1 狀態感知

智能生產、員工、車間設備、工裝等都需要多方面感知飛機裝配智能技術，繼而掌握其相互關系，為實現智能化制造奠定良好的基礎。狀態感知對數據的制造能力有一定程度上的幫助，提高數據處理能力，可以提高傳感器和無線網絡性能，使物理制造資源擁有更多的資源，保證信息的可靠性，擴大制造系統感知活動的范圍。

2.2 實時狀態分析

飛機智能制造技術能夠對數據源進行有效的實時控制和分析。在監控、檢測、處理、整合大量數據的過程中促進了數據可視化以及數據處理方面的發展。故此，需要全面分析制造數據，確保決策的科學性、準確性。

2.3 自主性決策

現階段，智能技術發展的基礎是知識，要推進智能技術的發展，就必須重視知識的重要性，通過智能獲取知識、運用知識。當前，世界范圍內的智能技術都可以利用知識庫來提升智能技術，發展自己的學習能力，提高技術在工業生產過程中的地位，從而不斷地獲取知識。另外，對周圍環境信息進行收集和整理，對系統本身進行有效的分析，為系統的準確判斷提供依據。

2.4 高度集成

目前，智能制造技術具有自動化、數字化、信息化的特征，高度集成了所有相關的軟硬件設備，實現了全方位一體化制造。包括了生產工藝硬件資源整合、軟件資源集成、工業產品和設計產品的研發。

3 飛機智能化裝配技術研究

3.1 數字化產品設計

在數字化工業設計產品中，選用現代化的依托于模型的定義技術（MBD），將產品三維生產制造相關信息和三維設計信息定義為產品的三維數字模型，徹底替代了2D工程圖的功能模塊。數字工業設計產品需求設計部與工藝部門協作配合，聯合設計裝配工藝方案。

3.2 柔性裝配工裝

應用柔性裝配是飛機智能化制造的發展方向。由于采用柔性裝配技術，解決了仿真系統單一、制造周期長、裝配成本高的問題，可與自動鉆釘、機器人、自動對接等自動化設備集成，形成數字化、柔性裝配系統。

數字柔性裝配技術貫穿整個飛機裝配的全過程。裝配工裝是伴隨著飛機裝配技術數字化發展而產生的自動化柔性裝配工具。軟模具具有模塊化、數字化、柔性的特點，對于縮短模具開發周期、降低成本、提高飛機裝配質量有重要作用。

3.3 數字化制造設備

現階段，數字化自動對接系統取代了傳統的固定對接夾具。該系統可以提高飛機的裝配質量，具有通用性，節省了大量的裝配工具。

為了提高生產效率，航空制造企業開始采用各種自動化鉆鉚機和自動鉆進設備來裝配不同的零件。

3.4 數字化測量

隨著生產模式向智能化協同制造模式的發展，傳統的測量方法已不能滿足高精度、快速檢測的要求。目前，先進的測量技術，特別是大尺寸測量技術，已在飛機零件加工中取得了良好的效果。在飛機裝配過程中，數字化測量技術應研究與數字化生產線配套的測量方法和設備配置，實現全系統集成測試平臺，提高飛機裝配質量。

長期以來，針對不同部件的結構特點和測量要求，激光跟蹤器、IGPS、攝影測量系統、激光雷達及光學非接觸攝像設備主要用于數字檢測，以確保飛機裝配精度。

3.5 虛擬現實技術

數字裝配仿真是一門交叉學科的技術，目前已經被國內外各航空公司采用。數字化仿真能對各零件的裝配過程進行模擬仿真，切實保障裝配效果，縮短產品開發周期，降低生產成本，優化產品性能。

DELMIA軟件是一款廣泛應用于航空工業數字仿真軟件，該軟件對于數字化設計和制造中出現的問題可以進行仿真干涉，提供多種數字仿真功能，包括在裝配過程中的干涉仿真、裝配順序仿真、人機工程仿真等。

采用裝配仿真技術，保證了裝配過程的可行性，提高了裝配效率和裝配質量。能夠較為全面地考慮裝配成本、人員、設備、空間等資源。將模擬結果進行優化，以求出最佳方案。

結束語

目前，飛機裝配智能制造已充分運用先進的物聯網、云計算和人工智能技術，為飛機裝配的設計和生產管理提供了良好的技術支持。多種技術的合理應用對提高飛機智能裝配的智能化、柔性化，有著非常重要的意義。

參考文獻

[1]劉順濤，邱世廣.基于MBSE的飛機大部件智能裝配能力建設方法[J].航空制造技術，2020，63（1）：22-31.

[2]唐健鈞，葉波，耿俊浩.飛機裝配作業AR智能引導技術探索與實踐[J].航空制造技術，2019，62（8）：22-27.

[3]王仲奇，楊元.飛機裝配的數字化與智能化[J].航空制造技術，2016（5）：36-41.

[4]郭洪杰，馮子明，張永亮，等.以模型為核心的飛機智能化裝配工藝設計[J].航空制造技術，2017（11）：64-69.

[5]宋利康，鄭堂介，黃少華，等.航空智能制造技術-飛機裝配智能制造體系構建及關鍵技術[J].航空制造技術，2015，0（13）：38-45.

作者簡介：何錚，男，漢，天津，1987-09-17，大專，助理工程師研究方向：飛機制造與維修。