浅析智能制造在航空航天制造业的应用7篇

浅析智能制造在航空航天制造业的应用7篇浅析智能制造在航空航天制造业的应用　3　航空航天装备　飞机飞机重点发展的产品是干线飞机、支线飞机、通用飞机、直升机、无人机。　航空发动机航空发动机重点发展的产品是大涵道比下面是小编为大家整理的浅析智能制造在航空航天制造业的应用7篇,供大家参考。

篇一：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

　航 空 航 天 装 备

　 飞机 飞机重点发展的产品是干线飞机、支线飞机、通用飞机、直升机、无人机。

　航空发动机 航空发动机重点发展的产品是大涵道比大型涡扇发动机、中/小型涡扇/涡喷发动机、中/大功率涡轴发动机、大功率涡桨发动机、航空活塞发动机。

　航空机载设备与系统 航空机载设备与系统重点发展的产品是航电系统、飞控系统、机电系统。

　航天装备 航天装备重点发展的产品和重大航天工程是运载火箭、国家民用空间基础设施、空间宽带互联网、在轨维护与服务系统、载人航天与探月工程、深空探测。

　 飞机 飞机是为国民经济、社会发展和人民交通出行服务的空中运载工具，主要包括干线飞机、支线飞机、通用飞机、直升机和无人机等。

　需求

　 航空运输和通用航空服务需求的不断增长为飞机制造业发展创造了广阔的市场空间。预计未来 10 年，全球将需要干线飞机 1.2 万架、支线飞机 0.27 万架、通用飞机 1.83 万架、直升机 1.2 万架，总价值约 2 万亿美元；同时，随着我国空域管理改革和低空空域开放的推进，国内通用飞机、直升机和无人机市场巨大。

　目标

　 2020 年，民用飞机产业年营业收入超过 1000 亿元；150 座级单通道干线飞机完成研制、生产和交付；干线飞机交付量占国内市场份额 5%以上，涡桨支线飞机交付量占全球市场份额 5%～10%，通用飞机和直升机交付量占全球市场份额分别达到 20%和 10%。

　 2025 年，民用飞机产业年营业收入超过 2000 亿元；280 座级双通道干线飞机完成研制、生产和交付；干线飞机交付量占国内市场份额 10%以上，涡桨支线飞机交付量占全球市场份额 10%～20%，通用飞机和直升机交付量占全球市场份额分别达到 40%和 15%。

　? ? 发展重点 1．重点产品 ?干线飞机 ——单通道干线飞机 130～200 座级、单通道、高亚声速、中短途运输机。

　——双通道干线飞机 250～350 座级、双通道、高亚声速、中远程运输机。

　?支线飞机 ——先进涡扇支线飞机 70～120 座级中短途涡扇运输机。

　——涡桨支线飞机 50～60 座级短途涡桨运输机。

　——先进 70 座级涡桨支线飞机 70 座级短途涡桨运输机。

　?通用飞机 ——公务机 大、中、小型涡扇公务机，以及中、轻型涡桨公务机。

　——多用途飞机 最大起飞重量 1t 左右，用于培训、娱乐、空中测绘等作业。

　——特种飞机 最大起飞重量 50t 左右，用于救援/灭火、森林防护、水上运输等作业。

　——现有产品改进改型 对包括运-12F 在内的现有产品进行座舱增压、气动优化、更换发动机、提升最大巡航速度和升限、提升舒适性等改进改型。

　 ?直升机 ——重型直升机 最大起飞重量 30～40t，主要用于消防、设备物资吊运及安装、应急救援、陆上/海上执法等领域。

　——先进中型多用途直升机 最大起飞重量 7t，载客 16 名。

　——先进轻型双发直升机 最大起飞重量 3～4t，载客 8 名。

　——现有产品改进改型 对 1 吨级轻型活塞单发直升机、2 吨级轻型民用直升机、4 吨级双发多用途直升机和 13 吨级大型民用运输直升机等现有产品实施综合改进，提高使用寿命、可靠性和产品质量。

　?无人机 开发不同级别的固定翼和旋翼类无人机，突破微型任务载荷、自主导航、自适应控制、感知与规避、高可靠通信、适航及空域管理等关键技术，逐步提高无人机的可靠性和安全水平，满足边境巡逻、治安反恐、农林作业、地图测绘、管线监测与维修、应急救援、摄影娱乐等各类应用需求。

　2．关键共性技术 ?绿色环保飞行器综合设计与验证技术 采用多学科优化、新概念布局等手段进行高效、环保飞行器设计与验证，实现未来低油耗、低排放、低噪声绿色飞行。

　?飞行器复合材料典型主体结构设计、制造与验证技术 研究并突破热固性树脂基复合材料应用到机翼、机身等主结构所需的设计分析、制造工艺、试验验证等关键技术。

　?大型轻量化整体及高强金属结构制造技术 以机身壁板、机翼壁板，以及起落架、框梁肋等部件为主要对象，重点开展钛合金、铝合金、铝锂合金、高强钢等金属结构的制造工艺研究。

　?高舒适直升机动力学设计与验证技术 通过对动载荷、传动路径和机体响应的综合分析和设计，降低直升机的振动水平，提升直升机的可靠性和舒适性。

　 ?健康监测、智能维护系统与客户产品支援综合集成应用技术 形成集单机和机群的飞行状态数据、部件故障数据、寿命预测、机队管理、地面运营为一体的综合健康管理系统集成技术体系。

　? ? 应用示范工程 （1）基于网络的设计/制造/服务一体化示范工程 在完善现有异地协同设计制造平台的基础上，建立具备大数据分析/云计算处理能力的不同层次设计优化及产品全寿命健康管理中心，实现制造全过程和使用全寿命的管理。

　（2）飞机智能制造示范工程 开展飞机、直升机智能制造技术集成应用示范，提升智能化，到 2020年建设典型大部件智能加工与装配示范线；到 2025 年建设若干大部件智能生产示范车间。

　（3）复合材料大部件高效低成本制造示范工程 开展大型复合材料机身和机翼高效低成本制造工艺和装备的开发、应用与试验一体化示范，形成先进研制与生产能力。

　（4）民用飞机技术集成飞行验证应用示范工程 构建民用飞机技术集成飞行验证平台，掌握民用飞机技术综合评估与飞行验证方法，加速民用飞机技术成熟，形成我国民用飞机集成验证能力。

　（5）民用飞机示范运营工程 以“让航空公司愿意用、航班机组愿意飞、广大乘客愿意坐”为原则，分别开展干线飞机、支线飞机和通用飞机的示范运营和设计优化，不断提升产品性能、日利用率和签派率，提高航线适应性和竞争力。

　? ? 战略支撑与保障 （1）加强民用航空器标准规范和适航能力的建设 建立以市场为导向、以企业为主体的开放式民用航空器标准规范体系，大力推进民用航空标准化创新，着力解决民用航空器研制的核心技术标准和基础标准问题；提高适航审定和验证能力，增加审定机构和人员，提高审定和验证技术，拓展国际双边适航，满足民机工业发展需要。

　（2）制定通用飞机发展纲要，成立行业联合协会 制定我国通用飞机发展纲要和配套政策，加大力度促进国产通用飞机工业发展；同时，成立通用航空制造业协会，引导通用航空产业快速健康发展。

　（3）支持国产民机市场营销和服务保障体系建设 建设完整的民机营销和服务保障体系，增强我国民机产业的国际竞争力、扩大外贸出口。

　（4）鼓励发展国产专用关键工艺装备，提高保障能力 制定航空专用工艺装备发展规划，重点关注特殊的、关键的、买不到的工艺装备；对国产航空专用工艺装备研制实行特殊政策扶持。

　? ? 飞机技术路线图 飞机技术路线如图 3-1 所示。

　3 3 ? 航空航天装备 ⏐ ⏐

　中国制造 2025 ?

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　图 3-1

　飞机技术路线

　 航空发动机

　航空发动机产业是指涡扇/涡喷发动机、涡轴/涡桨发动机和传动系统，以及航空活塞发动机的集研发、生产、维修保障服务的一体化产业集群。航空发动机产业链长，覆盖面广，对国民经济和科技发展有着巨大带动作用。

　需求

　 未来十年全球涡扇/涡喷发动机累计需求总量将超7.36 万台，总价值超 4160 亿美元；涡轴发动机累计需求总量超 3.4 万台，总价值超 190 亿美元；涡桨发动机累计需求总量超 1.6 万台，总价值超 150 亿美元；活塞发动机累计需求总量超 3.3 万台，占 60%以上通飞动力市场，总价值约 30 亿美元。同时，国内干线客机对大型涡扇发动机的市场累计需求总量超 6000 台，总价值超 500 亿美元，而低空空域的开放也将进一步刺激通用飞机对涡轴、活塞等发动机的需求量。

　 目标

　 2020 年，CJ-1000A 完成型号研制；1000kgf 级涡扇、1000kW 级涡轴等完成论证和型号研制；航空活塞发动机实现产业化；部分产品开始抢占国内飞机市场，开拓售后服务市场，进一步扩大中国航空发动机产业。

　2025 年，CJ-1000A 商业服役；1000kgf 级涡扇、1000kW 级涡轴等重点产品完成适航取证；5000kW 级涡桨等完成型号研制。实现自主研制的首型先进大型民用涡扇发动机在国内商业服役，使中国航空发动机产业进入世界第一梯队。

　? ? 发展重点 1．重点产品 ?大涵道比大型涡扇发动机 CJ-1000A 涡扇发动机，用于国产干线客机 C919。

　宽体客体涡扇发动机，用于中俄联合研制的宽体客机。

　 ?中/小型涡扇/涡喷发动机 7000～11000kgf 级齿轮传动涡扇发动机，用于喷气支线飞机。

　5000kgf 级涡扇发动机，用于喷气支线飞机或公务机。

　1000kgf 级小型涡扇发动机，用于 7～8 座轻型公务机。

　?中/大功率涡轴发动机 1000kW 级涡轴发动机，用于新型 5 吨级直升机。

　8000kW 级大功率涡轴发动机，保障未来重型直升机需求。

　?大功率涡桨发动机 5000kW 级涡桨发动机，用于未来涡桨支线客机及中小型运输机。

　?航空活塞发动机 200kW 航空活塞发动机，重油、航空生物燃料等安全低碳燃料，功重比大于 3，耗油率不大于 235g/kW·h，直联输出活塞发动机，用于轻型通用飞机和无人机。

　2. 关键零部件 ?先进大涵道比风扇系统 宽弦弯掠设计的钛合金/树脂基复合材料风扇和复合材料风扇机匣，涵道比>8，级压比达到 1.6。

　?先进高级压比高压压气机 级数 9～11、压比>20 的多级轴流式高压压气机。

　?先进低污染燃烧室 出口温度>1700K，满足国际民航组织 CAEP/8 的CO x 、UHC、NO x 和烟排放要求。

　?单晶/陶瓷基复合材料高压涡轮叶片 单晶/陶瓷基复合材料，耐温能力>1700K，效率>0.91，2 级总膨胀比>4.8。

　 ?先进健康管理系统 含状态监视、故障诊断与处理、故障预测和寿命管理，能显著提高任务安全性和可靠性，并降低寿命周期成本。

　?先进高性能长寿命传动系统 含长寿命重载轴承、高功率减速器和高转速传动系统，转速>20000r/min，轴承 TBO>5000h，最大传递功率>3000kW，减速器最大功率>15000kW。

　?先进全权限数字电子控制系统 飞行/推进综合主动控制，耐温能力>220℃，系统成本降低 50%～60%。

　3．关键共性技术 ?先进总体设计及验证技术 含先进航空动力总体设计与集成验证技术，飞发一体化设计与验证技术等。

　 ?高效高稳定裕度压缩系统技术 含低噪声大尺寸风扇/增压级技术，轴流/离心/组合压气机技术，高速螺旋桨/桨扇系统技术等。

　?高性能、低排放燃烧室技术 含高热容环形/回流燃烧室技术，陶瓷基复合材料燃烧室技术，低排放组织燃烧技术、长寿命火焰筒技术等。

　?高负荷、高效率、长寿命涡轮技术 含单晶/陶瓷基复合材料涡轮叶片技术，无导叶对转涡轮技术，变转速动力/低压涡轮技术等。

　?先进航空发动机设计/试验/综合维护保障技术 包括先进信息化技术，以及设计/试验/制造/维护保障一体化平台技术等。

　?航空发动机关键件再制造技术 含涡轮叶片、涡轮盘等关键件再制造、无损检测、涂层恢复技术，再制造/设计制造共用技术等。

　? ? 应用示范工程 1．航空发动机集成验证技术应用示范工程 形成航空发动机整机试验体系，建设整机地面试验台、高空试验台、飞行试验台等共性平台，以应用于航空发动机集成验证示范。

　2．航空发动机先进材料与制造应用示范工程 形成先进材料与制造研发体系，建设钛合金、高温合金、先进复合材料等的绿色制造、精确制造和智能制造的研发与验证体系，推广在航空发动机行业的应用，以满足研制周期和经济可承受性需求。

　3．商用航空发动机运营示范工程 开展商用航空发动机适航取证和运营示范，不断提升产品性能和安全性，提高航空发动机市场竞争力，以满足航空公司和乘客的需求。

　4．航空发动机智能化生产线示范工程 运用数字化、信息化、智能化技术升级发动机生产线，实现设计、制造数字化交互协同，建成典型航空发动机产品的智能化生产线，具备敏捷制造和柔性制造能力，满足航空发动机快速研发和智能生产的需求。

　5．航空发动机关键件再制造示范工程 利用先进的表面工程等再制造技术，实施航空发动机涡轮叶片、涡轮盘等关键件再制造，建立航空发动机再制造与设计制造的反哺互动机制，研发攻关发动机再制造关键专用装备。

　? ? 战略支撑与保障 （1）加强航空发动机发展顶层规划，尽快实施航空发动机重大专项，为航空发动机产业战略升级奠定基础。

　（2）加大国家战略性新兴产业来培育航空发动机市场，通过适航当局的适航取证和国际适航双边协议，为国产航空发动机参与国际竞争创造条件。

　（3）构建航空发动机智慧创新平台，建成智能化的产品设计/制造/试验/服务保障一体化平台，促进发动机产业发展。

　（4）加强航空发动机适航能力和人才队伍的建设，提高适航审定和验证能力，增加适航审定机构和人才队伍，满足民用航空发动机产业发展需求。

　（5）加强航空基础技术投入和基础工业建设，强化材料制造等通用/基础技术工程化应用开发，推进航空发动机自主创新发展。

　? ? 航空发动机技术路线图 航空发动机技术路线如图 3-2 所示。

　⏐ ⏐ 《中国制造 2025》重点领域技术创新绿皮书——技术路线图 074

　? 中国制造 2025

　 图 3-2

　航空发动机技术路线

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　中国制造 2025 ?

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　 图 3-2

　航空发动机技术路线（续）

　航空机载设备与系统

　航空机载设备与系统及配套包括航空电子、飞行控制和航空机电系统，以及航空材料和元器件等配套产业。航空机载设备与系统及配套是提高国产飞机性能、实现航空工业自主创新、形成航空产业竞争力的重要保障。

　需求

　国内外各类在研、在产、在役的飞机、直升机型号对航空机载设备与系统及配套需求强烈。未来十年国内仅干、支线客机所配套的...

篇二：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

eatures 航天科研管理研究会2019年优秀论文选登航天工业管理 2020年·第5期基于新一代信息技术引领下的航天器智能制造模式研究工业领域当前正在发生一场重大变革，如美国等国家相继出台了“再工业化”战略，中国制定了“中国制造 2025”战略计划，这场变革将从根本上改变传统的制造业发展模式，重塑制造业体系和行业边界。因此，在这一过程中，需要通过新一代人工智能技术的应用，引领信息技术和数字化生态系统在智能制造模式中不断创新。随着航天事业的快速发展，尤其是航天产品的批量化、集成化、智能化要求以及复杂度越来越高，使得研发模式已从单件定制和试验性生产模式逐步转变为批量化生产模式，传统的生产模式和制造能力逐渐难以适应新形势的要求。为此，基于新的互联网技术和新一代人工智能技术下的航天研制模式应运而生。其是在发挥现有基础条件上，优化总体设计，合理利用数字化仿真手段及柔性生产技术，通过打通全生命周期产品线到大数据网络的链路，构建数据驱动、自主创新、跨界融合为导向的云制造生态体系，以及多方面集成的社会化协作云制造模式，进而形成航天制造产业的新业态。一、信息技术与数字化在航天科研生产体系的应用现状当前，各国政府不断在军事能力建设和军工企业发展方面提出新战略，通过深入整合新一代的互联网技术、智能制造技术、通信技术和专业技术，以军事核心能力建设为中心确立发展概念，促进科研生产模式不断变革与升级，不断深化探索信息技术对智能制造与研发模式创新的驱动力。1．国外应用情况以美国波音公司为例，其基于模型数字化应用系统构建了从订货、研发、生产到交付的基于单一数据源和统一数字模型的数字生态系统。公司采用新一代互联网技术，建立了基于模型的生产平台，并重新塑造全球协同管理模式，从而促进波音飞机的全球销售。刘军虎、邹广宝、侯颖辉、马坤  / 航天科工空间工程发展有限公司20年5期航管-内文.indd

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　4航天科研管理研究会2019年优秀论文选登航天工业管理 2020年·第5期Features太空探索技术公司通过模块化、信息化和集成技术，整合成熟的专业技术和设备，实现了火箭部件标准化和数字化生产，转变了火箭部件生产模式，使得生产效率、可靠性大幅提高，发射成本降低。2．国内发展现状近年来，中国的航天装备制造发展充分利用数字化、网络化、智能化手段，创新研制迭代方式与科研生产管理模式，建立了以模型、数据和流程驱动的具有航天特色的科研生产体系，实现了精益化设计研发、智能化生产制造、智慧化维修保障、精细化质量控制，以持续提升质量效益。同时，针对航天复杂产品制造所面临的大协作配套，多学科、跨专业多轮迭代，多品种、小批量，变批量柔性生产等重大现实问题与需求，建立了基于云制造的新型航天科研生产模式，并通过工业要素和高质量资源的高效集成和共享，形成了以资源虚拟化和能力服务为特征的云制造模式，支撑了航天产业的转型升级。二、信息技术应用在智能制造模式及研发模式转型升级过程中遇到的问题1．数字化企业顶层设计的体系化、全面性、关联性有待提升企业信息化是复杂的系统工程，与业务体系、标准体系等有着密切的关联，所以对于企业信息化、数字化的建设，以及顶层设计极为重要。当前，信息技术贯穿企业战略发展全过程，并能牵引企业商业模式转型、业务流程再造及数字化转型升级。在规划和建设过程中，信息化系统涉及多领域学科、多层次、多角度、全流程的系统集成，所以具有适应性和动态性的信息化顶层设计至关重要。而在企业数字化建设过程中，也需要利用信息化系统手段对业务进行全方位的诊断、优化、再造，同时对相应的标准、流程开展系统化构建。2．数据、业务和信息需进行一体化融合管控数据孤岛、业务独立、信息流断层，是企业信息化建设过程中亟待解决的重要问题。对于航天企业而言，开展系统工程与信息化的融合实施，应考虑将数据、流程和信息紧密结合起来，以便对现有的应用系统进行优化改造。3．数字化、网络化、智能化建设引发的业务与设计优化的挑战在航天企业系统工程相关产品的设计、生产、装配过程中，必须要确保产品状态清晰、工艺设计正确、生产操作实施结果可执行且与功能设计一致，所以由此带来了新的挑战：一是设计和工艺的优化，要实现可制造性的设计；二是实现基于统一数字模型的虚体与实体相结合的虚拟验证，包括产品防差错性、标准化程度、工艺成熟度、接口协调性、容错性及冗余程度、可检测性、可维修性等。4．精益与信息技术深化应用带来组织架构变革的机遇组织变革一方面是领导思维模式的转变，另一方面是以数字化技术为牵引，实现企业全业务流程的优化、再造，所以伴随而来的是适应精益化管理和数字化企业转型过程中的人员分工的调整和组织的变革，涉及各部门、组织机构与部分人员等。但这是企业转型升级、战略规划、经营管理等正向发展的必经过程，有难度也有挑战。三、信息技术和数字化生态系统在智能制造模式创新过程中的举措1．构建数字化企业顶层设计体系新一代人工智能技术引领了新一代互联网技术、智能制造技术、通信技术和专业技术的深入融合，并建立硬、软资源及能力的云池，以使价值链上的人和组织能通过智能终端获取产品、资源和服务。航天企业数字化系统体系架构（见图1）由企业混合云平台与企业应用层共同构成，通过信息化、设计仿真与试验验证、总装集成测试（AIT）以及运控服务及支撑保障等 4 个能力建设，面向多品种、变批量的产品生产模式，并充分应用数字化、云化、智能化、网络化的手段和技术，构建适应商业航天（小卫星）的数据与流程驱动的科研生产体系。航天企业的数字化建设框架对20年5期航管-内文.indd

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　5Features 航天科研管理研究会2019年优秀论文选登航天工业管理 2020年·第5期标智能制造系统架构，包括产品资源服务层、感知接入层、边缘处理层和云应用层。在产品资源服务层，基于硬、软资源及能力的云池，推动精益制造、快速制造、柔性制造等生产模式的形成。在感知接入层，实现生产过程中信息的自动收集、分析和优化决策，以提高质量一致性和生产效率。在边缘处理层，建立基于大数据收集、聚集和分析的服务体系；利用边缘计算设备实现底层数据汇聚处理，以及数据向云端的集成。在云应用层，构建数据采集互联体系，不断优化产品全生命周期的资源配置效率，以形成装备制造业新生态。2．数据、业务、信息流基于统一平台的数字化企业集成新一代人工智能技术、通信技术和专业技术的深度融合，带来了三大创新的集成模式，分别是纵向集成、端到端集成和横向集成。纵向集成发生在生产试验车间，重点解决企业内部的信息化孤岛以及信息化系统（IT）与物理设备（OT）之间的联通；端到端集成涉及产品全生命周期中相关业务环节的相关单位；横向集成是跨越产业链，涉及所有与产品相关的横向合作及配套单位。（1）纵向集成纵向集成主要包括 IT 系统集成、OT 系统集成以及 IT 与 OT 互联 3 个层次的集成，即企业内部信息化系统之间的集成，各种生产制造、测试和物流设备网络化互联，车间人、机、料、法、环的信息集成，以及IT系统与现场设备之间的深度集成，如图2所示。（2）端到端集成端到端集成主要包括产品需求与产品实现、产品设计与工艺规划、产品仿真与试验验证、质量规划与生产实践 4 个方面的集成。具体实现将重点落实到设计仿真与试验验证条件以及总装集成能力的建设过程中，并以产品全生命周期管理系统 (PLM) 为核心平台，向前端对接用户需求和产品总体技术指标，中端重点管理产品一体化设图1

　 航天企业数字化系统体系构成企业云应用 跨域协同研发 云资源计划管理 跨企业外协管理 智慧研发、智能供应链应用 云应用边缘处理感知接入产品资源服务智能制造标准规范、安全保障体系企业云服务 数据接入及管理 微服务 中间件管理 工业核心引擎 模型及算法 应用开发工具数据集成管理 数据技术管理 数据集成 数据服务 大数据中心信息化基础支撑环境 服务器 高性能计算 网络资源 存储系统 云平台管理中心 网络安全 机房环境 运控中心运控服务及支撑保障条件数据采集与融合设备接入 协议解析 数据处理企业服务总线管理数据质量管理 管理基础资源 制造基础资源 设计基础资源主数据管理系统小卫星AIT车间 部组件制造生产线 卫星部装、总装生产线 整机集成测试系统 卫星环境试验系统智能仓储与配送系统总装集成测试︵ AI T ︶设计仿真与试验验证智能制造运营管理系统基础模型管理车间库存管理生产计划管理质量过程管理生产准备管理制造工装管理生产调度管理设备资源管理现场作业管理制造运行分析企业级主项目管理系统企业资源计划管理系统试验数据管理及分析生产计划与控制 项目执行管理 物资管理 财务管理销售管理 质量管理 设备维护管理决策管理 人力资源管理系统仿真设计与验证系统热控设计与验证系统电气设计与验证系统结构与机构技术验证系统GNC设计与验证系统 企业知识库管理研制项目管理系统工程管理产品数据管理工艺设计管理仿真数据管理软件设计管理数字化制造数字化设计数字化仿真企业混合云平台层 企业应用层20年5期航管-内文.indd

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　6航天科研管理研究会2019年优秀论文选登航天工业管理 2020年·第5期Features计信息和多专业、多学科仿真数据及过程，后端衔接工艺规划，测试试验规划和运行维护规划的数据与过程，并集成生产现场反馈的实物生产数据，进而形成完整的产品质量数据包。面向全生命周期的端到端集成如图 3 所示。（3）横向集成横向集成的具体实现将重点落实在信息化条件建设过程中，以企业为中心，覆盖周围 3000 米，以建立连接用户—供应商的价值链生态圈。基于云平台实现进、销、存、生产、交付等环节的协同，构建“智慧企业 + 智能供应链”的横向集成，如图 4 所示。通过以上三大集成模式的创新实践，可使产品的使用方与生产制造企业之间实现信息畅通和透明化，为产业的生产制造、商业模式、服务体系等各个节点带来史无前例的变革，进而使产业生态向高效率、低成本重建。3．基于数字生态系统的智能制造新模式数字生态系统是通过同一个数字平台上相互关联的参与者实现互惠互利。数字化的实现可以加快传统价值链的解体，带来更强大、更灵活、更具有弹性的价值传递网，进而在持续转型的过程中创造出更好的新产品和服务。航天企业智能制造的实现手段主要有以下几个方面。一是智能化制造。构建具备产品自动化、柔性化总装集成测试能力的网络化柔性智能生产线，并基于 CPS 系统的 IT 与 OT 集成，实现总装集成测试全过程自感知。构建订单驱动生产模式，搭建围绕产品生产过程中的人、机、料、法、环全维度的数据采集与控制系统，实现智能化物流、仓储、备料、配送一体化，以及全过程质量数据采集和全生命周期追溯。二是柔性化制造。构建智能生产线支持信息化系统与自动化生产线集成模式下的快速环线作业，通过信息系统与生产线自动化控制、标识解析、转接工装等条件的集成，旨在支持不同型号批生产产品的混线生产，以及支持科研产品批生产的混线生产。通过充分应用虚拟装配、虚拟仿真技术，来保证多品种混线生产的工艺、设备、人员、物流等节图2

　 基于单一数据源的纵向集成企业层ERPPLM管理层操作层现场层设备及产线SCADAMOM WMSERP PLM进度异常质量分析质量优化异常分析结果资源调整方案设备参数测试数据库车信息出/入库信息加工程序加工任务异常调整程序下发任务下发进度反馈进度异常反馈质量反馈现场监控异常数据虚实验证任务规划（工艺、齐套、产线、参数弹性规划）决策分析设计优化仿真迭代成本优化配送指令物流数据数据反馈现场异常反馈指挥监控部装进度信息设备参数设备参数部装装配数据拍照测试数据总装进度信息总装装配数据拍照测试数据太阳翼测试数据PLC/SensorPLC/Sensor PLC/SensorPLC/Sensor设备参数卫星测试数据设备参数检漏测试数据设备参数热真空测试数据设备参数产线数据资源统筹工艺设计迭代自动化生产控制智能指挥制造资源优化订单 采购 核算产品设计 产品工艺 工艺仿真小卫星计划任务优化小卫星生产线质量监控小卫星生产线异常调整小卫星数据分析虚实迭代 柔性制造小卫星生产线智能调度小卫星生产线自动化控制小卫星生产线设备监控小卫星生产线齐套监控小卫星智能部装生产线小卫星智能总装生产线太阳翼安装与检测/测试卫星试验/测试区域整星检漏区域热真空检验柔性工装/零部件立体仓库制造单元程序接收测试任务配送指令调整工艺优化资源匹配SCAD数据采集与监控20年5期航管-内文.indd

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　7Features 航天科研管理研究会2019年优秀论文选登航天工业管理 2020年·第5期图3

　 面向全生命周期的端到端集成企业核心价值链订单 需求 设计 工艺 计划 物流 制造 测试试验 运行保障试验设备测试试验过程管理合同订单 需求数据 设计数据 工艺数据 资源计划 物料信息 制造数据 质量数据 运维管理合同管理生产合同研制合同外协合同其他合同需求BOM 设计BOM 设计BOM 计划管理 实作BOM 实作BOM 检测纪录 维保BOM需求指标系统模型需求文档需求状态技术要求技术状态技术模型技术文件工艺路线工艺规程工艺定额工装数据采购计划生产计划外协设计物料需求物料标识库房信息外协...

篇三：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

与自动化 2020 年第 4 期

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　 智能制造在装备制造业中的应用研究李先冲（重庆工商大学融智学院，重庆

　401320）摘　要：行业的各项发展都离不开科技的支持，装备制造业也需注入新鲜血液，不断调整产业智能化比例，使其适应人们和市场的要求。因此，在装备制造业的各个环节都应注重智能制造的应用，这样不仅能在生产阶段节省人力、物力，还可在研发阶段提升装备性能和质量，推动制造业稳步发展。为提升智能化科技比例，制造业需寻找最适宜当前发展情况的改进措施，发展制造经济。关键词：智能化；装备制造业；智能制造中图分类号：TH16

　 文献标志码：A

　文章编号：2096-3092（2020）04-0014-02为了发展中国制造业，顺应时代需求，智能类制造装备占据了非常大的市场。智能制造能为人们带来更多便利并推动社会科技发展，成为我国制造业的重要部分。目前，虽然国家发布了提升智能科技的政策，推进工业制造向自动智能制造转变，提升了我国科技智能所占比重，有助于增强综合国力和国际市场竞争力。但是我国智能制造仍存在发展较为滞后等问题，需针对我国制造业的发展情况，制定一系列提升竞争力的措施，促进智能制造平稳快速发展。1

　智能制造的概念智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，在制造过程中能进行智能活动，实现制造自动化。智能制造包含智能制造技术和智能制造系统，智能制造系统不仅能够在实践中不断地积累扩充知识量，而且还具有自主学习功能，同时具备智能化的搜集与理解环境信息和自身信息的能力，并且可以进行分析判断和规划，大大减少人力的参与。智能制造能根据装备所需，不断调整环节中的资源调度、材料分配等，全面提升装置动态感应功能，使制造装备能够自主地认识和分析环境，从而达到智能调配各阶段装置适用性的目的。在认识阶段形成完整的智能运行模式，实时监测装置的技术运行情况，以便智能化顺利进行[1] ；在分析阶段及时分析得到的认识数据，从而获得深层面的理解，根据分析内容调整后期决策；在决策阶段对比早期形成的规范准则，结合数据分析得到的结果，判断是否需调整和修改装备，寻找适宜发展的智能化道路，以达到智能化决策的高效性和自主性。装备制造全阶段即依靠智能化技术，达到高效率高自主的成效，形成系统全面的自主制造方式，从而解放生产力，使人们从事更高技术的操作，以节约劳动力。2

　智能制造的发展情况智能制造在 1988 年被首次提出。一经提出，引起了许多发达国家的关注和研究，其研究和实践都取得了跨越性的进步。21 世纪以来，发达国家制定“重返制造业”的发展战略，把智能制造作为制造业的主攻方向。现如今，智能制造发展较为低迷，这是因为其在发展过程中存在一定的问题。工业制造讲究简单重复的工作，需要大量的生产力，工人还未从传统模式脱离，无法适应智能制造，对智能化技术不够了解，导致对装备调配问题无从下手。智能制造工作仍由之前的工人接替，对高新技术的不适应以及长时间从事大量脑力劳动，导致事倍功半，反而降低智能化效率。而且智能制造普遍需要更多技术高、昂贵的装备仪器，同时需要聘请专业的人士指导，成本较大，某些企业可能会存在心有余而力不足的情况。智能化需紧跟潮流，及时掌握最新动态，而有些企业未定期培训员工，导致员工出现理解偏差，无法达到消费者的期望，降低了装备的市场竞争优势。因此，工厂需充分结合高智能化技术应用，提升工人对智能化技术与新兴技术的熟练程度，共同促进制造结构的调整升级，真正实现工业制造智能化，让其走在制造业的最前端[2] 。3

　智能制造的应用3.1 计算机智能系统实现智能化的首选机器是计算机，计算机包罗万象，通过技术人员的代码设计可实现不同操作的智能算法，可快速计算出对于人类来说计算量庞大的数据。虽然计算机能够自主进行算法运算，但不能自主完成决策与操作，因此需将计算机智能系统与员工操作默契结合，完成智能化制造任务。计算机达到的计算精准度、运算速度、统筹数据的能力，是人类无法做到的。因此，技术人员可设计一套关于智能算法的代码，输入装备制造过程中需遵循的规章典范，使计算机智能分析与判断制造数据，自主给出科学决策，供相关人员处理[3] 。既显著提升计算速度，又降低人员工作难度，提升人才利用率，达到制造装备的高精准性和高效性。同时，人员需熟悉计算机系统，理解智能化系统，从而及时解决应用中出现的问题，并配合计算机解决制造难题，完成符合标准的智能化创造。3.2 智能机器人智能机器人的出现能代替部分人力，我国的智能发展与国外相比还略微逊色，因此要在此领域投入更多的财力、精力，创造出适宜中国智能发展的机器人，帮助解决制造问题。智能机器人拥有完整的计算机系统，专业详细的算法技术，根据检测与分析制造环境，自主判断并作适当的调整和决策[4] 。其行为思想模拟人类、专业技术高于人类、工作强度大于人类，可在部分工作阶段接替人员的职位，完成固定的制造工作，减轻员工工作量。机器人拥有精准的计算机算法，可像人一样依靠编码认识数据并向系统发送数据，根据制造规范分析数据，结合环境不断调整得出的决策，形成标准高效的制造系统，降低人类主观分析决策制造数据的概率，提高智能制造的实用性。3.3 虚拟现实智能技术在计算机高效算法下，衍生出虚拟现实技术，结合制造能解决不少难题。虚拟技术可通过扫描数据装备环境，

　装备与自动化 2020 年第 4 期 15提前预测和模拟装备在制造中的操作与流程，提前感知制造的不合理之处，修改装备，显著降低装备成本消耗。该技术采用无线识别的形式，通过扫描装备，根据合理算法分析与实际技术演练，使人员提前模拟装备后期制造难题，人员结合虚拟情况与实际，不断改善装备，最终制造成合理的智能装备。该技术的应用可使员工直观了解装置的不足，及时修改，因此被普遍应用于车间等技术部门，以全面提升装备的合理性。3.4 自动化智能制造机器人对制造最大的优势在于其自动化，系统本身具有全面的自动化标准算法，可自主判断外界环境，分析数据，得出科学决策。因此，智能制造常利用此功能高效设计实现装备的智能效果，该过程机器需拥有专业的制造规范技术、全面完整的代码控制编写、对突发事件的判断等。制造人员应大量实验和测试机器，检测机器对数据的读取接收度，检查事件分析高效性、决策判断主观性，使之调整到最适宜本装备制造的智能高效化，从而显著提升装备制造过程的精准性、客观性、专业性，有利于发展智能制造。3.5 高智能机器装备在制造中，常出现难以解决的技术难题，一些低端智能机器无法解决此专业问题，因此需购入大量高性能、高专业性、速度快的智能装备，帮助解决智能算法问题。该类设备拥有较强的制造专业技术，高效速率，在加工中能及时自主地发现各种问题，依据制造规范修改和解决问题，完成高智能的制造过程。该机器可高效、专业地认识数据、零件，客观、专业地评估制造，以达到功能高效化，最大程度地提升装备制造的性能与实用性。4

　智能制造存在的问题虽然国家实施政策推进智能化，但智能化本身的发展仍存在部分难题，从而限制了智能制造的发展。4.1 起点较低、起步较晚与一些发达国家相比，我国的智能制造起点较低。例如，美国的智能制造装备行业起源于 1992 年美国执行的新技术政策，该政策大力支持关键重大技术的发展，包括信息技术和新的制造工艺，智能制造技术就在其中。美国政府开始借助此举改造传统工业并启动新产业，也是较早开展智能制造产业发展的国家。我国关于智能制造装备在政策发展上落后美国，导致其发展速度较慢。我国在 80 年代末才将“智能模拟”列入国家科技发展规划的主要课题，目前已在专家系统、模式识别、机器人、汉语机器理解方面取得了一批成果。同时，国家科技部也正式提出了“工业智能工程”，作为技术创新计划中创新能力建设的重要组成部分，智能制造是该项工程中的重要内容。以此为起点，中国的智能制造业才开始发展起来。4.2 缺少全面的周期智能系统大数据为制造业带来了便利与挑战，便利在于大数据覆盖的广阔数据量，能为智能制造带来极大的收益，不断提升其制造效率，而挑战则是随着技术的增强逐渐增大，创新技术越来越难开发，挑战层出不穷。目前，工厂大多在车间运用大数据，主要关注智能设计阶段的技术制造，部门间缺乏完善的交流体制，不利于环节间的交流、升级调整，无法发挥出大数据的最大优势[5] 。因此，工厂应多关注制造后期、各环节间的集成重要阶段，使之形成完整全面的周期智能化系统，提升智能化的系统全面性，丰富智能形式。4.3 缺少标准化的创新智能技术智能制造标准化的实现使各阶段、各环节融合统一，数据集成利于装备间材料和功能的连接。但由于国内的技术创新不够，较多设备和零件都需从国外进口，无法自给自足，从而加大了制造的引入成本，不利于材料零件的统一化，从而导致中国工厂的智能制造产量不高[6] 。而且管理人员还未建立标准的制造管理制度，每个工厂创新技术发展不统一，无法完全根据颁布的管理法则进行管理，整个行业的标准不统一，质量参差不齐。4.4 智能发展的重要性不被重视我国智能经济的发展不敌国外的主要原因有智能制造的市场需求较少、传统制造比例较大、智能价值未被充分挖掘等。智能制造是新兴行业，对大众来说功能过剩，人们对智能系统的了解不够，因此需求较小，导致市场供过于求。并且传统制造历史悠久，是人们的主要选择，智能制造的出现则是对生活方式的改变，人们不适应全新系统，因而选择价格更低廉的产品，导致市场份额仍主要被传统制造所占据。归根结底，智能化技术的重要性未被大众所发掘，如今开发的智能系统只是智能制造的一部分，还需探寻更大的价值。如若不重视智能发展的重要性，人们就无法清楚认知智能化带来的便利以及为工厂带来的巨大收益。5

　结束语综上所述，虽然我国智能化技术在逐渐发展，但仍存在许多问题，需要国家参与市场调控，宣传智能制造的高效性，提升智能制造在人们心中的地位。由文章得出，智能制造在工厂中存在巨大应用价值，同时也可应用在智能化生活领域。这就需要技术人员不断创新智能，发挥智能优势，为制造经济和生活便利带来巨大贡献，提升智能制造的市场份额，跟进时代智能潮流，发挥出智能化的高端优势。参考文献：[1] 吕炜帅 . 智能制造在轮胎装备制造业中的应用研究 ( 二 ):机器人在橡胶机械领域中的自动化应用 [J]. 橡塑资源利用 ,2018(5):24-28.[2] 孟凡生 , 徐野 , 赵刚 . 高端装备制造企业向智能制造转型过程研究 : 基于数字化赋能视角 [J]. 科学决策 ,2019(11):1-24.[3] 万志远 , 戈鹏 , 张晓林 , 等 . 智能制造背景下装备制造业产业升级研究 [J]. 世界科技研究与发展 ,2018,40(3):316-327.[4] 杨水利 , 张仁丹 . 智能制造推动我国传统制造业转型升级研究 : 以沈阳机床集团为例 [J]. 生产力研究 ,2017(12):13-17+161.[5] 孙亚婷 . 装备制造企业推进智能制造的策略研究 [J]. 现代工业经济和信息化 ,2017,7(8):6-7.[6] 段金鑫 . 智能制造在装备制造企业的应用 [J]. 现代工业经济和信息化 ,2018,8(12):10-11+14.作者简介：李先冲，硕士，研究方向为智能制造、人因工程。

篇四：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

ldquo;智能制造装备”和“航空装备”发展方向及对策研究

　韩廷超，仇 健 （沈阳机床集团设计研究院实验室 沈阳 110142）

　中文摘要：智能化设计与制造是我国高端制造业和航空装备的主要发展方向，成为推动高端装备制造业转型升级的强力助推器。本文在介绍目前高端设备智能化特点及发展趋势的基础上，详细阐述沈阳智能制造装备和航空装备相关支柱企业在智能控制、智能检测、智能数据库管理的自身优势和存在的缺陷，深入分析智能制造技术的网络化、数字化、信息化的发展趋势，提出装备制造和航空装备领域发展智能制造的思路和目标，给出包括人才培养、企业合作、政策激励等方面的相关发展对策。

　关键词：智能制造；航空；智能化；智能数据库管理；智能化控制

　1.综述 智能制造装备是指具有感知能力、能够分析、推理，进而实现决策、控制功能的制造装备，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合 [1] 。随着系统化工业生产的不断完善与发展，模糊控制与神经网络等先进技术的进一步应用，智能化制造正一步步走进人们的生活 [2] 。智能制造装备产业的核心能力主要体现在关键基础零部件、智能仪表和控制系统、数控机床与基础制造装备、智能专用装备等四大领域。

　目前我国以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成，一批具有自主知识产权的智能制造装备实现突破 [3,4] 。智能化制造技术朝向高可靠性、高效率、绿色化的方向发展，与国外的差距也在不断缩小 [5] 。

　2.智能制造装备重点领域发展现状 2.1 高端智能数控装备 装备制造产业一直作为沈阳的支柱产业,近年来机床产业的产品结构发生了重大变化，数控机床所占比例不断提高，产品不断向智能化、复合化方向发展，形成高效、高精、优质的产业化格局 [6] 。以沈阳机床为代表的高端智能机床企业在智能机床制造方面取得快速发展。沈阳机床自主开发的 i5智能数控系统，嵌入了“智能设备终端的工厂互联”技术。该系统通过智能互联，生产加工“大数据”，搭建云技术存储平台，构建出智能化“数据工厂”。搭载该系统的“i5”智能机床具有智能补偿、智能诊断、智能控制、智能管理等特点，能够实现高精度、高效率、低能耗加工。

　机床产业迅猛发展的同时，依然存在研发投入不足，自主创新能力不强，产品关键零部件及配套产品依赖进口等问题，这些都是亟待解决的问题 [7] 。

　2.2 工业机器人 作为全国重要装备制造业基地，沈阳是我国重要的工业机器人生产基地。经过多年的研制、生产、应用，工业机器人生产制造有了长足的进步。在机器人种类方面，如喷涂机器人、焊接机器人、搬运机器人、特种机器人，基本掌握工业机器人的设计制造技术，解决了控制、驱动系统的设计和配置、软件编程等关键技术；基础元件方面，谐波减速器、机器人焊接电源、焊缝自动跟踪装置也有了突破。近年来，沈阳机器人产业继续呈现爆发式增长，沈阳市也加大了机器人产业投入和政策支持。以沈阳新松机器人自动化有限公司、中科院沈阳自动化研究所、沈阳通用机器人技术股份有限公司等工业机器人研发制造单位近年取得长足发展，填补多项国内机器人技术空白，实现多项技术突破，

　 其中 AGV 移动机器人产品处于国际领先地位，特种机器人在国防领域得到大量应用。

　工业机器人在取得重大成就的同时，我国工业机器人核心技术薄弱，许多产业依靠外部资源，产品研发成果应用率低，机器人产业被国外品牌压制。同时，我们应注意到机器人未来的应用空间广阔，在外部激烈竞争的同时也迎来了工业机器人的机遇期。

　2.3 智能仪表和控制系统 智能仪器是计算机技术与测试技术相结合的产物，仪器内部带有处理能力很强的智能软件。智能仪表作为智能仪器之一，目前已不再是简单的硬件实体，而是硬件、软件相结合的产物。随着社会越来越朝向智能化、信息化方向发展，沈阳智能仪表和控制系统领域发展迅速，其中以中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司、沈阳仪表科学研究院有限公司等企业为代表。中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司拥有高档数控中心及检测设备，凭借高真空、洁净真空技术，在焊接、清洗、表面处理、真空除气等方面具有优势。

　随着计算机、网络和通讯技术的迅猛发展以及自动化程度的不断提高，近年沈阳智能仪表行业已开始从较为成熟的数据处理向知识处理发展，使其功能向更高层次发展。

　2.4 航空装备产业 作为我国重要的航空产业研发制造基地，沈阳现有黎明、沈飞、航空研究所等企业，从事航空产业人员众多，高级科研人员上千人。近年来，在航空产品生产线、民用飞机配套、航空发动机研发制造、燃气轮机研制、数字化设计和制造等领域取得快速发展，已经具备飞机装配和系统集成能力。沈飞民用飞机公司成功交付 C919 大型客机首架后机身前段，实现大面积复合材料在国产民用飞机主体结构上的首次应用。沈阳和辽宁雄厚的工业基础和科技实力，进一步为做强沈阳航空产业提供强大的技术和人才支撑。

　航空装备制造技术已经取得长足进步，但仍有提升空间。航空装备数字化设计与制造已经进行应用研究，仍未形成系统的研发应用体系；飞机装配生产系统集成应用水平较低，特别是智能制造装备及核心零部件仍然依赖进口；生产管理方面进行了改进，但未实现智能数据库管理；产品检测尚未实现在线智能检测的全面应用 [8] 。

　3.建议 3.1 现代制造技术的高速发展对高端制造装备提出更高的要求。高速化、高精度、高可靠性、智能化、集成化成为未来智能数控机床的必然发展方向。企业应加大智能数控机床在智能化监控、智能化诊断方面的研发投入，以便实时监控机床运行、远程指导，实现信息管理融合下的智能决策，包括机床制造设备的过程控制、误差补偿、智能维护等；机床数据库成为机床智能化发展的重要方向之一，基于互联网技术平台，用户可以得到产品的各类优化方案以及专家指导和技术交流，机床数据库可为用户解决各类疑难问题，实现自主化服务。

　3.2 作为智能制造的重要基础，工业机器人发展空间广阔。沈阳工业机器人产业尽管取得重大突破，其关键技术仍依赖国外技术。沈阳工业机器人企业应加大关键技术研发投入，加强国际合作与各大高校合作，开设工业机器人相关专业，为企业提供专业技术人才，完善工业机器人知识体系建设。多传感器融合技术、机器人离线编程系统的研制和开发、错误检查和修复技术都是未来机器人发展的重要方向。

　3.3 目前智能仪表还处于初级智能化阶段，亟须结合具体的应用需求全力开发高级智能化的仪表技术，智能仪表的智能化程度有待进一步提高；随着智能仪表技术的不断拓展、新型的智能仪表将陆续投放市场，智能仪表的稳定性、可靠性有待进一步提高；仪表厂

　 商需要与用户建立良好的合作伙伴关系，加强长期合作，以短期投资促长期效益，智能仪表的潜在功能应用有待最大化；在日益优厚的国家及政府扶持政策下，坚持产、学、研的密切结合，继续加大国内智能仪表的开发投入。

　3.4 航空装备系统的集成在飞机设计与制造过程中已成为一种必要手段，智能化装备系统的集成与管理成为飞机智能制造的技术基础与关键。智能航空装备协同管理设计，开展智能装备的自主研发，生成智能化物流管理，逐步实现我国飞机智能制造。立足实现未来飞机智能化制造工厂，所有零组件智能管理、智能监控、智能化物流系统、智能检测与在线测量系统等先进装备与系统都能将研发、制造、集成管理与执行过程等与人相互结合形成一体化智能制造集成系统。

　3.5 建立飞机协同智能制造平台，可兼容不同型号飞机管理需求，实现飞机设计制造全周期智能化数据库管理，主要有飞机研制总体控制、项目计划管理、制造监控等总体框架。航空装备的工艺规划、详细设计，建立一体化智能管理平台，并对工艺资源统一管理，实现设计数据、工艺设计结构化、工艺资源的一体化管理，实现航空设备云制造。

　3.6 以航空业内高效的生产管理方式为基础，建立飞机智能化管理设计平台，整合现有生产资源，以智能机器人技术为核心，实现飞机产品自动化、智能化、信息化、规范化生产目标。有效地提高飞机制造效率和产品质量，同时降低工人劳动强度，实现飞机低成本、高质量和智能化制造，缩小与国外先进智能制造技术水平的差距，大幅提高航空设备智能化及生产管理信息化的技术水平，满足航空智能化发展需求。

　4.小结 随着工业智能化的逐步推进，作为国内高端制造装备和航空装备行业的排头兵，沈阳工业基础雄厚，产业体系完善，机械装备、航空航天等产业在国内外具有较强竞争力。中德装备产业园的落户，新一轮东北振兴的政策支持，都成为沈阳智能装备制造、航空装备发展的重要推动力。沈阳应积极利用国内外产业资源，在智能化核心技术、关键零部件、产品研发等方面实现突破，为中国智能制造装备产业升级转型，实现向智能制造转变发挥示范作用。

　参考文献 [1]赵程程,杨萌. 国际智能制造演化路径及热点领域研究[J].现代情报,2015,35(11):101-105. [2]李伯虎等．云制造---面向服务的网络化制造新模式[J].计算机集成制造系统，2010，16(1)：1-8. [3]张铁. 工业机器人及智能制造发展现状分析［J］.机电工程技术, 2014（4）: 1-3. [4]杨叔子, 李斌, 吴波. 先进制造技术发展与展望［J］.机械制造与自动化, 2004（1）: 1-5. [5]王巍，俞鸿均，谷天慧. 大型飞机数字化装配在线测量技术研究[J].航空制造技术，2015(7): 48-56. [6]戴小勇，成力为．财政补贴政策对企业研发投入的门槛效应[J].科研管理，2014，35(6)：68—76. [7]Jarnes T．Smart factories [J].Engineering and Technology，2012，7(6)：64-67. [8]Gerben G．Meyer，KaryFramling b，Jan Holmstromc. Intelligentproducts：a survey[J]. Computer in Industry，2009，60：

　137-148. 作者简介：韩廷超，男，沈阳机床集团设计研究院实验室，工程师，主要研究方向为高端制造装备智能化，邮编 110142，电话:25191670 Email:hantingchao1987@163.com

篇五：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

制造对未来制造业的影响 及国家应对方案

　 制造业重新成为全球竞争的制高点 智能制造重塑制造业新生态 智能制造是《中国制造2025》主攻方向 智能制造劣推温州制造业转型升级

　要

　点

　 制造业重新成为全球竞争的制高点 智能制造重塑制造业新生态 智能制造是《中国制造2025》主攻方向 智能制造劣推温州制造业转型升级

　GE:收购阿尔斯通能源装备部门，剥离3630亿美元金融业务中的大部分业务；2016年金融业务利润占比削减至25%，2018年至10%  巴菲特：372亿美元收购先进制造企业精密机件公司。此前巴菲特还收购了以色列金属加工工具制造企业伊斯卡公司。这些举措意味着伯克希尔公司由基金公司转向工业资源运营公司  谷歌：收购了人工智能、机器人、机械手臂、设计等领域有所专长的近十家企业，同富士康在机器人技术方面展开合作

　 制造业重新成为全球经济竞争的制高点

　制造业的重要性超乎所有人想象 从价值链的角度来看，制造业对于美国经济的重要性远比单纯的数字上所反映的要重要的多。

　美国的研究人员对于美国制造业进行拆解，最后发现，制造业对于美国经济的影响甚至要比美国政府的测算还要大，此前美国政府支出制造业领域1个美元的产值会带动其他领域1.4个美元的产出，但MAPI的测算，这一乘数效应达到了3.6，在工作岗位上的成熟效应，制造业达到了3.4。美国制造业规模占GDP总量仅为11%，但如果从产业链角度看，由制造业所支撑起来的价值链的价值占到了美国GDP的三分之一，甚至连美国政府也只看到了“冰山一角”。

　2020/6/7 布鲁金斯《美国高端产业》报告 高端产业是维持美国当前发展和持久繁荣的关键 这些产业最能支持创新、包容和可持续增长

　 法国

　日本

　 英国

　美国

　韩国

　新能源汽车；高速铁路；绿色船舶；智能电网；生物制药；高端医疗设备；新型航空设备；大数据、物联网；

　环保汽车；节能家电；新材料电池；太阳能电池；机器人；半导体技术；

　3D 打印；再生医疗

　制药行业；航空航天；计算机及其他电子行业；光学制品；汽车零部件等

　 纳米技术、激光技术、机器人技术、3D打印、数字化制造、航空航天、生物产业、环境保护等 生物产业、太阳能电池、3D打印、新能源汽车、海洋生物燃料 剑指高端：积极布局新兴领域和高端环节

　当前 ， 美国已形成以政府 、 高校及科研机构 、 应用研究机构 、 企业和服务机构为主体的完整的 先进 制造创新生态体系 。政府是创新环境的提供者，通过资金投入、财税政策、基础设施建设等营造整体发展环境；高校及科研机构是创新技术引擎，通过多学科、跨领域的技术基础研究，为创新提供源头；应用研究机构对接科研机构与企业，是创新成果转化加速器；企业是创新技术产业化的主力军；服务机构为创新技术研发、应用研究及商业化提供咨询、协调、评估等服务，是供应链创新重要力量。

　其中，以制造业创新网络计划NNMI为代表的应用研究机构与制造业扩展伙伴关系MEP为代表的服务机构是技术创新与产业化的关键。NNMI与MEP相互协作，通过衔接基础研究与产业化和供应链创新，推动美国先进制造发展，已成为美国制造业创新生态核心和基础。

　构建新的制造业生态系统 研究表明：美国工业化生产已经恢复到金融危机爆发前水平，而且美国的工业并非简单恢复过去的状态，而是在新的起点上构建新的系统竞争力。

　到2020年，美国制造业生产能力要重回世界第一

　• 2016 年中国成为最具竞争力的制造业国家。这不仅因为中国传统的低成本生产制造，还因为中国在创新方面的长远发展计划，巩固了先进技术对其未来制造业的作用。

　• 美国有望在2020 年之前取代中国占据第一名。随着制造业不断采用更先进与更精细的产品、工艺技术和材料，美国有望在2020年之前通过先进制造业技术的进步而取代中国占据第一名。

　《 中国制造 2025 ：产业政策对弈市场力量》 》

　《 2017 年国家贸易评估报告 》

　2017 年8 8 月 14 日，特朗普总统签署了行政备忘录，责成美国贸易代表对中知识产权发起 301 调查。

　18 日，美国贸易代表正式基于 《 1974 贸易法 》第 301 节针对中国的技术转让、知识产权和创新实践启动调查。

　特朗普政府从“中国制造 2025” 入手，对于中国在无人驾驶汽车、医疗器械、半导体、人工智能、机器人技术等众多技术领域的政策予以了极大关注，认为“中国制造 2025” 通过大量国家资金的投入以及对于美国竞争对手的上述行业的保护，助力中国成为这 10 个行业的全球领导者。

　 制造业重新成为全球竞争的制高点 智能制造重塑制造业新生态 智能制造是《中国制造2025》主攻方向 智能制造劣推温州制造业转型升级

　 智能制造在未来四年将产生3710亿美元红利 韩国：以提升韩国制造业的竞争力为目标，积极促进制造业与信息技术（ICT）相融合，从而创造出新产业，。韩国政府计划在2020年之前打造10000个智能生产工厂，将韩国20人以上工厂总量中的1/3都改造为智能工厂 日本：发布日本《机器人新战略》，提出三大核心目标，即：“世界机器人创新基地”、“世界第一的机器人应用国家”、“迈向世界领先的机器人新时代”，制造业白皮书提出要重视工业大数据和工业互联网的应用推广 美国：推进信息技术与智能制造技术融合；建设智能制造技术平台，推进智能制造产业化和工程化；科技创新与智能制造产业支撑；中小企业与智能制造创新发展劢力 德国：实施工业4.0战略，智能工厂和智能生产是4.0两大主题，德国政府尤其重视工业标准和智能制造基础建设；德国要成为“工业4.0”标准的推劢者，幵在欧洲甚至全球推行这些标准 智能制造成为主要国家转型升级的主要发力点 以智能工厂、智能产品、智能供应链 相互支撑的智能制造体系正在加速构建

　西方国家受到的整合压力 新的力量中心 人口增长和人口转变 增加的资源消耗 数字化 耐用性

　外部复杂性 功能性 可用性/供应能力 价格 变种灵活性 数量灵活性 期限灵活性 危机/增长灵活性 多样性 产品 ideal nicht effektiy 内部复杂性 市场/细分市场 顾客组合 产品组合 材料 生产/价值链 工序 技术 IT系统 区位 组织 企业角度/(内部) 灵活性 市场角度（外部）

　转变 Nicht effizient 从系统的角度来审视，智能制造的加速发展是外部压力和内部劢力的作用使然：复杂性对抗复杂性 智能制造的产生来自于外部压力和内部劢力

　以数字经济为主流的经济模式正在形成

　 •相似性：附加价值来自如同能源经济的探索、挖掘、处理、应用 •差异性：数据爆炸、无边界、开放使用、重复使用

　•2011年原有4家石油市值排名世界前十大，到2015年只剩1家 •前十名中有三名从事与资讯经济相关事业之市值：Apple增加72%，Microsoft增加76%，Google增加了110% 数字经济 9

　14 行业 行业平均ITEQ/FTE与总的平均ITEQ/FTE的比例 占名义GDP50%份额的IT密集程度最高的行业 电报电话 22.21 非储蓄类机构 11.41 输送管道，除天然气 9.96 广播和电视 9.7 电、气和卫生服务 6.22 油和气提炼 5.8 石油和煤炭产品 3.59 化学制品和相关产品 3.23 运输服务 2.27 储蓄机构 2.17 持股和其他投资业 2.13 证券和商品经纪人 2.12 电影 2 烟草制品 1.99 金属采矿 1.98 保险公司 1.73 铁路运输 1.71 仪器和相关设备 1.51 批发贸易 1.44 航空运输 1.35 电子和其他电气设备 1.19 纸张和相关产品 0.93 印刷和出版 0.85 工业用机器和设备 0.83 商业服务 0.79 其他交通运输设备 0.77 原生金属业 0.57 煤矿业 0.57 装备工业的信息化密集程度远低于其他行业，但随着信息化水平的提高，行业技术进步也会显著加快 指数化增长趋势明显，企业应进一步提高创新投入 制造业的数字化潜力巨大 1 10 0

　智能制造技术群支撑制造业智能转型 仅靠单项技术难以形成竞争优势，智能制造的发展需要技术群体突破。

　德国亚琛大学集成制造技术模型，以智能制造技术为主导的先进技术群正在集聚融合，这将重构现有制造技术系统，当前以大规模标准化制造为方向的技术体系正在发生解构和重构。先进技术可以分为四大技术群（方向）：个性化制造技术（Individualised Production）、虚拟制造技术（Virtual Production Systems）、复合型制造技术（Hybrid Production Systems)、自优化制造技术(Self-optimising Production Systems）。

　 在战略层面：世界主要工业国家都提出明确的政策支持体系来应对新一轮制造业革新浪潮，通过发展工业机器人、高端数控机床、柔性制造系统、工业大数据平台等现代装备制造技术来控制新的产业制高点，通过智能制造技术的普及推广来提高生产效率，降低生产成本，以达到重塑制造业的目的。

　 在技术层面：智能制造技术群体突破，融合发展，智能制造的概念进一步向系统化、集成化纵深发展，催生出各种智能制造新业态新模式，未来，一个国家在智能机器人、模拟技术、工业互联网、云计算、增材制造等技术领域的发展水平、创新实力以及实践应用强度的差异，将决定制造业智能化发展水平的高低。

　 智能制造是新制造体系的建设：着眼于抢占国际竞争制高点，实施智能制造工程，着力发展智能装备和智能产品，推劢生产方式向柔性、智能、精益转变，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。

　智能制造已经成为制造业未来发展的全新驱劢要素 智能制造技术群体突破，幵相互融合 11

　制造业巨头加速转型 西门子将软件作为其未来战略布局重要内容 •2007年-至今：先后收购UGS、ISTAGY、 LMS等软件企业，通过并购整合了质量管理 、生产计划排程、制造执行、仿真分析等各 领域领先厂商和技术，建立更加完整的数字 孪生模型体系。

　•2014：业务单元由16个合并为9个，并成立数字化工厂集团 GE要转变为一家软件企业

　2012：硅谷成立软件研发中心，提出工业 互联网 • 2014：发布《未来智造》白皮书，提出 “每一个工业企业也必须是一家软件企业” • 2015年：通过一系列收购强化软件能力， 并数字业务整合成为GE数字集团（GE Digital），全球15000名软件工程师。

　产品被重新定义

　在智能制造时代，行业的竞争基础将从单一产品的功能转向产品系统的性能，而单独公司只是系统中的一个参与者。如今制造商可以提供一系列互联的设备和相关服务，从而提高设备体系的整体表现。在农机设备业，行业边界从拖拉机制造扩展到农业设备优化。约翰迪尔公司（John Deere）和爱科公司（AGCO）合作，不仅将农机设备互连，更联接了灌溉、土壤和施肥系统，公司可随时获取气候、作物价格和期货价格的相关信息，从而优化农业生产的整体效益。。那些高瞻远瞩的公司则将进化为系统整合者，取得行业的统治地位。

　产业边界被重新定义

　近几年，通过新业态和新模式在各领域和产业的试点应用，我们发现，不同的行业，智能制造可能呈现出不同的发展模式：

　 科学技术驱劢型产业，智能制造发展主要体现在供应链上的协同创新、效率提升。主要形式有：协同设计、协同制造、供应链协同管理等。因具有单件产品价值量大的特点，虚拟制造、网络化制造快速推进。【航空航天】

　 客户需求驱劢型产业，智能制造发展主要体现在用户参与度和用户体验。主要形式有：大规模个性化定制、众创众包、云制造、全流程追溯制造等。【衣食住（家居）行】

　 效率提升驱劢型产业，智能制造发展主要体现在生产过程的效率提升、流程再造，制造后的深度服务，智能化产品开发等。主要形式有：离散制造、数字化车间、智能装备生产、在线检测、远程运维、预测性维护等。【基础零部件；机床；工程机械；电力装备】

　智能制造产生多种新模式

　智能制造新模式在各行业应用成熟度

　信息技术和网络技术的快速发展，加速了制造业产业模式的转变，制造业正在向智能化、绿色化和服务化转变。比如美国、德国的一些高端装备制造业企业，他们的服务型制造占总收入的三分之二，服务化是引领我们装备制造业产业升级和可持续化发展的重要力量。

　服务型制造加快发展 美国通用电气“技术

　管理

　服务”模式创造的产值已经占到企业总产值的 2/3 以上。

　德国机械行业销售的 65% 是实物产品，但只创造了 28% 的利润，而另外的 35% 的服务创造了 72% 的利润。

　机床企业 DMG 的服务营收在总营收中的占比不断提高，生产性服务增长正在成为增长的主要动力。在 DMG 的营收中，生产性服务目前占 42% 。

　DMG 在中国有 420 个员工，其中三分之一是服务人员。

　比较研究表明：数字自劢化起步于人均GDP8000美元左右，目前，中国人均GDP为8016美元，正处于数字自劢化快速发展的阶段

　中国智能制造发展开始提速 2014年，美国的密歇根大学对全球19个国家智能制造市场进行研究，结果表明，中国市场开放程度高，增长速度快。简而言之，有速度、有规模、有潜力。

　中国企业加速布局智能制造和智能服务 树根互联：三一集团由机械制造业转为智能化解决方案的重要举措。树根互联是把由自己孕育的智能制造业务向外部市场上延伸辐射。它的知识是在此前的工程机械智能制造和远程维护中获取的。

　海尔集团：海尔集团由家电制造商开始转向工业互联网平台运营商，致力发展成全球引领的工业互联网平台。它的知识是从此前的大规模定制化生产过程和供应链智能管理中获取的。

　红领集团：通过为期十年，投入数亿元的“智能试验”，通过数字化工具的使用，帮助中小企业开展C2M商业模式，它的知识来自于红领此前十多年对于工厂和工艺流程的数字化改造。

　歌尔声学：由电子产品零部件生产和整机集成孕育出的自动化、智能化设备制造能力。自动化部门两千人，15...

篇六：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

国家仪器 ( N1) 公司 NIDAY s2015 全球图形化系 统设计盛会在上海召开 美国国家仪器 (NI ) 公司NIDAYs2015全球图形化系统设计 盛会中国站，将于 2015年 i i 月 12 日在上海国际会议中心隆重 登场，目前已连续成功举办 16 届。作为引领行业创新动态的风 向标 ，今年 NIDays 将 以 “ 携手 NI ，共创物联 时代 ” 为主题， 为您带来行业最新发展趋势及主流应用的技术创新。

　主题演讲 以 I oT 为主题，邀请全球及国内重量级嘉宾， 为您带来全球行业最新的发展趋势，如 5G 原型设计、智能电 网监测、预测性维修等。在本次盛会中，NI 将展现针对物联网 应用的最新解决方案和软硬件产品，通过提供全面的平台化解 决方案，实现物联网实施落地的最新理念。期间，还有数款重 磅新产 品发布 ，邀 您共 同见证。

　I oT 高峰论坛来自高校、协会、厂商等领域的顶尖专家学 者，将从不同角度阐述 IoT 的前沿技术，并提供演讲嘉宾与 媒体记者的专访机会，共同探讨工业物联网的创新发展。

　最新产品及应用展示 l 0 余个极具科技感和互动性的应用 演示，将带你领略最新科技带来的震撼感，另有 30余个最新最 热门的工业应用，涵盖了从状态监测、汽车、航空航天、半导 体测试、射频与无线通信等重要应用领域。届时更有 NI 最 新发布的产品介绍，让您无需远渡重洋，即可掌握全球最新前 瞻技术应用 。

　航天技术助力 “中国智造” 航天品质为制造业打通智 能制造最后一公里 随着 “ 中国制造 2025” 的发布 ，实现制造强 国的战略 目 标，加快制造业转型升级，全面提高发展质量和核心竞争力。

　提高 国家制造业创新 能力，推进信 息化与工业化深度 融合 ，强化 工业基础 能力，深入推进制造业结 构调 整成 为了未来国家重点 发展 的战 略。促 建国内大型制造企业的转型 ，从而 出现 了数字 化工厂、智能制造等新兴趋势。当前大部分的信息化系统主要 集中于设计、管理、维护等方面，包括 PLM、ERP 等系统，但涉 及到车间部门的执行信息系统，目前还没有大规模的推，一应 用 。

　控制 ，提高传 统装备制造工业部 门的生产能 力和生产质量 。

　在车 间硬件 设备方面，通过对智能仪表 综合试验 台、智 能传感器、无线试验设备的研发，可以有效地辅助智能车间的 构建 ，将 车间的信 息、设 备、数据等实现有效 的整 合与交互 ，

　为大型复杂装 备构建自动化、智能化的生产、调试、检修车问。

　经过本系 统多年的车问应用与不断改进 ，并结合 各个行业 的合作与交流经验进行系统功能的完善，目前已覆盖高铁、武 器装备、复杂精密装备的生产、调试、检修等车间的基本应用 需求 ，且 系统具有灵活 的业务流程定制功 能和 内外部接 口，可 以在不影响生产工作和上下游业务流程的前提下，在经过简单 的配置与功 能调 整后 ，实现系统 的复制性应用 ，具有在 推广、 应用方面 的可行性 。

　航天测控公 司进⋯ 步对 当前的产 品进行 了梳理 与完 善，将 信 息系统 、智能仪表 、传 感器、综合试验 设备等 各方 面的优 药 进 行融 合，实现 了将现有生产 型企业进 行 “ 数字化 、 自动 化、 智能化 ” 三步改造 的规划 ，并推 出了完 整的产 品线 ，这些技术 和相关 的产 品将会为智能制造 的实现提供有力 的技 术支持 。

　是德科技最新软件工具支持更深入 、高效的 DDR4 和 LPDDR4 器件调试 是德科技公 司 (NYSE：KEYS ) 日前发布 DDR4 和 LPDDR4 调 试软件工具，可以帮助存储器设计人员快速执行 J EDEC 一致性 测量 ，并确 定导致测 试失败的根本原 因。借助软件 工具快捷的 电气、时序和眼图分析功能，设计人员能够轻松确定并导航至 需要进一步分析 的位置或 数据信号 ，同时获得统计数据及其 分 析结果 。调试软 件可在 Keysi ght Inf i ni ium 9000A、S 系列 、 90000A、V 系列和 Z 系列示 波器 中运 行。

　对于从事计 算机 、服务器和移动设备等 行业 的工程师，新 工具能够简化 DDR 存储器的调试过程，而且能够帮助削减设计 成本和时 间：多数据 线眼 图分析功能可 以帮助工程师采集 小眼 图数据 ，以完成进 一步的一致性测试 。此外 ，新 的调试工具能 够让工程师同时查看多条数据线的读和写眼图。

　N6462A一3FP DDR4 和 N6462A一4FP LPDDR4 调试软件工具可 以使用是德科技 示波 器或 W2531EP DDR4 一致性测试 软件 保存 的波形文件 。结合 W2531EP DDR4 一致性测试 台软件 ，新的调 试工具能够帮助解决仿真与测量关联问题。

　是德科 技副总裁兼示波 器与协议 事业 部总经理 Dave Ci pr i ani 表示：“ 全新 DDR 调试软件工具能够帮助客户快速发 现 DDR 设计问题的根源。作为 DDR 解决方案系列以及是德科 技 DDR 仿真软件的出色补充，新的工具将提供全面的调试功能 帮助工程师信心十足地完成从设计 到制造 的过渡 。” 是德科技最新软件工具支持更深入 、高效的 DDR4 和 LPDDR4 器件调试 是德科技公 司 (NYSE：KEYS) 近 日发布 DDR4 和 LPDDR4 调 试软件工具，可以帮助存储器设计人员快速执行 J EDEC 一致性 测量，并确定导致测试失败的根本原因。借助软件工具快捷的 电气 、时序 和眼 图分析功能 ，设计人 员能够轻松 确定并导航至 需要进一步分析的位置或数据信号，同时获得统计数据及其分 析结果 。调试软件可在 Keysi ght Inf i ni ium 9000A、S 系 列、 90000A、V 系列和 Z 系列示波器 中运 行。

　对于从事计算机、服务器和移动设备等行业的工程师，新 工 具能够 简化 DDR 存储器 的调试过程 ，而且能够帮助 削减设计 成本和时间：多数据线眼图分析功能可以帮助工程师采集小眼 "l／、 -I

篇七：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

www.cmtba.org.cn WMEM·2020年 第6期Series Report系列报道开放式、智能化的“蓝天数控”在航空制造领域的应用实践沈阳中科数控技术股份有限公司、中科院沈阳计算所高档数控国家工程研究中心随着新一代信息技术的发展及其与先进制造技术深度融合，全球兴起了以智能制造为代表的新一轮产业变革。而物联网和各种新型设备的不断涌现推动了边缘计算的产生。边缘计算充分利用物联网终端的嵌入式计算能力，与云计算结合，通过交互协作实现系统整体的智能化。数控系统作为制造技术与信息技术融合的产物，“工业4.0”、工业互联网以及“智能制造”的发展对数控系统的设计提出了新要求，万物互联时代的到来为数控系统智能化提供了新方向。在开放式数控系统的基础上，通过将工业物联网、边缘计算、数字孪生、人工智能等新一代信息技术融入数控系统，开展基于边缘智能的开放式数控系统的研发，在确保加工控制要求的基础上，进一步实现数控系统对加工过程的泛在感知及智能控制，以增强系统加工处理能力；并通过智能编程、智能故障诊断和远程监控，以及设备故障的预测诊断等功能，提升数控机床的性能和可靠性，提高复杂零件的加工效率和质量，在航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。本文通过分析智能制造与新一代信息技术对数控技术产生的新要求，提出了基于边缘智能的开放式数控系统的多维度需求框架，建立了可重构数控系统平台、基于信息终端的工艺链集成以及基于工业大数据产品生命周期管理体系结构，研制了“蓝天数控”系统，并通过航空制造领域关键零件的加工控制应用，探索了实现基于边缘智能的开放式数控系统的实现路径。一、数控系统的新需求作为制造技术与信息技术融合的产物，数控系统伴随着信息技术的发展而不断演化。传统的数控系统为满足其对功能与性能安全、可靠的要求，通常采用封闭式结构。PC技术的发展推动了数控系统从封闭走向开放，并促使其使用成本的降低。开放式数控技术不仅使数控系统在制造车间得到普及，也为融入新的技术奠定了基础。近年来，信息与通信技术的发展，特别是传感器、物联网、大数据、人工智能以及边缘计算的发展，为研制智能化数控系统创造了条件，并对数控系统提出了新的需求。（1）将边缘智能应用于数控系统，以满足系统实时性及隐私性要求。（2）将智能控制技术与自动化技术融合数控系统，以提高加工的精度、质量和效率。（3）通过工业互联网技术实现加工过程的感知及与智能工厂的融合，实现数控系统与数字化车间的互联互通。（4）通过数字化技术实现工件设计与编程、机床配套调试的优化、加工过程仿真等工序链的一体化。（5）通过互操作技术将数控系统与车间工艺与企业信息系统整合在一起，为数字化和无纸化生产，实现智能工厂奠定基础。另一方面，近年来智能制造在航空航天领域的推广与应用，也使数控机床不再单纯是加工设备，而是智能工厂/数字化车间的重要组成部分。智能制造的批量客户化的制造需求，要求将加工现场的感知、大数据处理、数字化建模、智能决策等新功能集成到数控系统中，形成制造过程的闭环，研制基于边缘智能的开放式数控系统（见图1），建立系统在不确定环境中的智能行为，应对不确定的市场环境，是数控系统的开发与应用的新方向。图1

　开放式、智能化数控系统。

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　49WMEM·2020年 第6期www.cmtba.org.cnSeries Report系列报道二、基于边缘智能的开放式数控系统针对新一代信息技术发展以及航空航天等领域的智能制造需求，本文基于开放式“蓝天数控”产品，提出了一种多维度的基于边缘智能的开放式数控系统框架（见图2），由功能/性能、工艺链、产品生命周期三个维度要求组成：（1）个性化功能/性能需求。客户化制造模式要求系统满足可扩展、互操作、可移植、可伸缩。（2）工艺链集成需求。在网络化制造环境下，数控机床不再是孤立的结点，而是整个制造系统中的重要环节。工业互联网、互联互通及互操作技术的发展，为促进产品设计、工艺、加工的一体化，实现制造过程闭环提供了支撑。（3）生命周期管理需求。物联网、工业大数据以及人工智能技术的发展，为开展故障诊断、运行状态监测、设备健康管理等提供了技术支撑。图2

　开放式、智能化数控系统的多维度需求针对个性化功能/性能需求，系统在硬件上采用M︰N的可重构方式，软件上采用基于中间件的二次开发平台，建立可重构的数控系统平台；针对工艺链集成需求，通过研制基于信息终端的网络化平台，以支持制造过程工艺链的集成；针对生命周期管理需求，通过构建包含制造、用户、运行、诊断的大数据平台，开发相关支持工具，以实现数控产品生命周期的管理。1.可重构的数控系统平台可重构的数控系统平台由软件平台和硬件平台组成。如图3所示，硬件平台包含人机接口单元（HMU）和控制单元（NCU），采用M︰N的可重构方式，即根据客户需求，可实现多个人机接口单元对应多个控制单元。每个控制单元通过现场总线实现对驱动器、I/O单元、传感器网关的控制。传感器网关支持有线/无线传感器介入。无线方式包括WiFi、RFID等无线射频方式。传感器通过广播同步与总线同步相结合的方式，实现传感器数据的采集与控制信息的同步。图3

　可重构硬件平台图4

　基于中间件的二次开发平台软件平台采用基于中间件的层次化结构，以支持用户个性化功能的开发（见图4）。其中，智能化中间件具有支持运算、插补、控制、I/O、工艺及人机交互的组件库，以实现数控系统实时、非实时及人机界面的控制；数据共享区为组件库提供数据源；基于Web服务模块实现数控系统与其他单元的数据交互，支持数据采集与云端应用。二次开发接口包含由基于QT跨平台图形引擎、Android SDK等形成数控系统二次开发平台的开发工具链，基于图形显示、组件操作、工艺编程、任务管理、状态监控的二次开发接口库，基于移动终端智能APP软件的应用管理器，以及任务管理、机床监控及诊断等个性化功能的二次开发和跨平台APP应用的开发和管理。。

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　50www.cmtba.org.cn WMEM·2020年 第6期Series Report系列报道但随着数据采集技术的进步与人工智能应用的不断加深，由此也引出数据量过大导致的网络传输延迟大、数据传输代价高以及计算安全和隐私风险等问题，无法有效满足需即时响应的用户对计算服务的需求。在此基础上，由边缘计算与人工智能融合而成的边缘智能范式为解决上述问题提供了有效保障。边缘计算将计算资源和服务从远离用户的云端下沉到网络边缘侧，从而有效降低网络延迟和带宽消耗；在更靠近用户和数据源头的网络边缘侧利用Docker、Kubernetes等容器化服务部署架构训练和部署深度学习模型，从而改善AI应用的性能和成本。基于人工智能的边缘计算解决方案需要实现云端、边缘与终端设备三者间的协同作用（见图5）。边缘端通过有线网络和无线网络从数控系统平台采集高频数据，在边缘网关与服务器端实现数据过滤、时序匹配、数据压缩、数据缓存以及数据打包等数据预处理和数据存储服务；边缘服务器利用有限的计算资源完成具有实时性要求或数据敏感的智能应用，并将应用反馈的决策信息反馈给数控系统；对于边缘难以完成的任务，边缘端将预处理得到的结构化数据发送至云端完成，从而实现云边端在计算、存储等资源上的协同。图5

　基于人工智能的边缘计算解决方案2.基于信息终端的工艺链集成平台围绕工艺链集成需求，基于“蓝天数控”的开放式体系结构，构建了基于信息终端的网络化平台（见图6）。通过信息终端，建立智能设备、生产单元、车间的信息通道，支持设备间的互联互通及互操作，实现制造过程中工艺参数、设备状态、业务流程等数据、多媒体信息以及制造过程信息间的交互，从而确保“编程仿真→工艺辅助→加工准备→加工过程→工件测量”的制造过程工艺链的集成与闭环控制。信息终端由支持多平台的显示终端与多协议网络代理服务器组成，其中代理服务器通过融合不同厂商的通讯协议，建立统一的数据模型，实现信息终端与蓝天数控系统、第三方数控系统，以及相关现场设备的互联互通及互操作，并为工业大数据平台、MES系统、虚拟现实与中央管控平台提供数据共享接口，实现智能化数控系统与车间智能设备和制造执行系统的信息集成。3.基于工业大数据产品生命周期管理平台基于采用信息终端的网络化平台，通过解决工业大数据采集、存储、管理与挖掘等关键技术，研制了汇聚生产工艺参数、设备状态等工业大数据信息平台，为开展产品生命周期的管理奠定基础（见图7）。基于大数据平台，通过对产品制造信息、用户档案、产品跟踪、调试维护、参数导航、故障诊断等数据信息的采集，实现产品生命周期管理，具体包括生产制造、安装调试、诊断维护、改进升级等管理。图6

　基于信息终端的网络平台图7

　基于大数据的产品生命周期管理生产制造管理根据产品制造过程中的生产、组装、测。

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　51WMEM·2020年 第6期www.cmtba.org.cnSeries Report系列报道试等信息，建立产品的生产制造数据库，包括生产批次、功能测试、参数设定、质量检验等生产信息。产品安装调试管理按照客户的个性化需求建立用户档案，当数控系统在机床厂进行配套后，可将产品与机床的匹配参数上传到产品用户数据库中，实现对产品的跟踪管理。当数控机床到最终用户进行加工应用时，产品用户数据库可以根据机床的具体加工对象，对数控产品的初始参数进行导航设置。当产品出现故障时，设备的故障类型、故障原因、维修记录等信息上传到故障维护数据库中。同时，故障维护数据库利用大数据以及专家系统，综合设备参数、设备运行状态、故障类型、故障原因、故障维修记录等信息，给出设备故障的原因分析与维修建议，以实现对产品全生命周期的管理。三、“蓝天数控”及应用实践基于边缘智能的开放式“蓝天数控”系统，由车间网络层，控制层和设备层三个层次组成。车间网络层通过工业以太网实现车间设备与数控机床的互联互通，通过信息终端实现工艺链的集成与互操作；控制层采用M:N的可重构方式，通过基于中间件的二次开发平台实现客户化个性化功能的开发；设备层通过智能网关实现传感器的介入以及智能应用的部署，支持加工现场的感知和产品全生命周期的管理。基于边缘智能的开放式“蓝天数控”系统，针对航空制造领域飞机结构件、发动机叶片等关键部件的制造需求，开发了相应的数控系统，以对系统的个性化功能/性能、工艺链集成以及产品全生命周期管理进行应用验证。其中，动梁桥式龙门双闭环反馈同步控制，对系统运动控制层面的个性化功能/性能需求进行了验证；双通道11轴激光微孔冷加工数控机床、双通道14轴数控砂带磨削中心，对系统工艺层面与运动控制层面的个性化功能/性能需求进行了验证；航空制造领域数字化车间验证了基于信息终端的工艺链集成与数控设备生命周期管理需求。1.动梁桥式龙门双闭环反馈同步控制针对GMC2060U五轴动梁桥式龙门加工中心（见图8）及GMC3060/GMC2060高速龙门铣床的特点，6米长的龙门轴X轴要求采用4个电机同步驱动，同时完成消隙任务，并且在双驱龙门两侧同时安装了海德汉的距离编码格式的光栅尺作为位置检测反馈系统。要求系统既要保证4个电机的同步驱动控制及扭曲量误差，又要保证静态及动态的间隙消除，同时还要完成双尺的全闭环检测实时反馈的任务。图9

　激光微孔冷加工数控机床针 对 上 述 控 制 要 求 ， “ 蓝 天 数 控 ” 系 统 采 用EtherCAT高速总线通讯技术，由上位数控系统主机作为主站，与作为从站的各电机驱动器进行时间轮询的实时通讯，通过数据给定、全站点状态监测、速度、位置、电流等三环采集、双尺位置及误差扭曲数据反馈、报警机制实时处理，并通过系统的智能调节、调整及自整定，以及驱动侧的工艺调节器的配合、优化等一系列核心算法，实现了配套应用。2.双通道11轴激光微孔冷加工数控机床双通道11轴激光叶片微孔冷加工机床（见图9）是集光、机、电、检测于一体的复杂系统，其控制对象包括：机床轴运动控制、激光器功率监测与控制、复合光束扫描模块控制、光束指向监测与调整控制、光学扫描头切换伺服控制、终端监测控制、恒重叠率螺旋扫描控制和非圆形面扫描加工控制、以及三维检测辅助定位控制等。“蓝天数控”系统通过采用多通道控制、RTCP、高速程序预处理、焦距测量、三维测量、光路切换、四光楔扫描，以及功率检测等功能，实现一个通道5轴联动用于叶图8

　GMC2060u类设备动梁桥式龙门结构。

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　52www.cmtba.org.cn WMEM·2020年 第6期Series Report系列报道图10

　砂带磨削中心图11

　支持工艺链集成的数字化车间图12

　设备的维护与可视化管理片工件姿态转换，一个通道6轴联动用于激光设备光束指向调整和打孔检测。设备适用于各类金属，非金属材料表面的微结构处理，微腔、型腔、盲孔、通孔、异形孔、异形槽、复杂形貌微结构的切割加工。3.双通道14轴数控砂带磨削中心针对航发精锻叶片自适应砂带磨削中心（见图10）的特点，采用双工位14轴的机床设计，其中七轴五联动数控砂带边缘磨削工位实现航空发动机叶片型面的磨削加工，七轴六联动圆角磨削工位实现根部转角、阻尼台或叶尖等易干涉部位的磨削加工，磨削中心具备在机检测、快速模型重构、快速装夹、自适应磨削功能。围绕机床的控制要求：双通道、耦合轴、五轴联动、全闭环反馈、砂带张紧力控制等，通过开展多通道多轴联动砂带磨削运动控制方法、加工过程干涉检测技术、磨削轨迹优化技术、...

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