沈陽(yáng)航空航天大學(xué)航空航天工程學(xué)部 王 巍 俞鴻均 谷天慧

先進(jìn)飛機(jī)制造更新?lián)Q代快、品種多、批量小，傳統(tǒng)大批量、細(xì)分工的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足，而智能制造技術(shù)為解決這一問題提供了有效方法。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及人工智能的基礎(chǔ)上，通過(guò)感知、人機(jī)交互、決策、執(zhí)行和反饋，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程、制造過(guò)程和企業(yè)管理及服務(wù)的智能化，是信息技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合與集成[1]。目前我國(guó)以新型傳感器、智能控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化成套生產(chǎn)線為代表的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系初步形成，一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重大智能制造裝備實(shí)現(xiàn)突破。

飛機(jī)制造業(yè)自動(dòng)化、智能化制造技術(shù)已經(jīng)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，但仍有提升空間。飛機(jī)數(shù)字化制造工藝設(shè)計(jì)方面已經(jīng)進(jìn)行應(yīng)用研究，尚未形成智能標(biāo)準(zhǔn)體系；生產(chǎn)管理方面進(jìn)行了有益的嘗試和實(shí)踐，尚未與其他數(shù)據(jù)庫(kù)集成實(shí)現(xiàn)智能管理；產(chǎn)品檢測(cè)方面進(jìn)行了局部應(yīng)用，尚未實(shí)現(xiàn)在線智能檢測(cè)系統(tǒng)的全面應(yīng)用；飛機(jī)裝配生產(chǎn)實(shí)際系統(tǒng)集成應(yīng)用水平較低，特別是智能制造裝備及核心零部件仍然依賴進(jìn)口。根據(jù)目前飛機(jī)零部件的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)影響產(chǎn)品質(zhì)量的制孔和鉚接、測(cè)量、物流與執(zhí)行等環(huán)節(jié)，提出采用自動(dòng)化、智能化的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。以航空業(yè)內(nèi)先進(jìn)高效的脈動(dòng)式生產(chǎn)線作業(yè)模式的信息平臺(tái)為基礎(chǔ)，對(duì)飛機(jī)智能化管理平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)資源進(jìn)行合理規(guī)劃和整合，精益化管理模式革新，以智能機(jī)器人技術(shù)/裝備為核心，融入現(xiàn)代化的物流輸送與信息管理系統(tǒng)，對(duì)先進(jìn)飛機(jī)智能化生產(chǎn)執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行管控，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)產(chǎn)品自動(dòng)化、智能化、信息化、規(guī)范化生產(chǎn)目標(biāo)。有效地提高飛機(jī)制造效率、改善產(chǎn)品制造質(zhì)量，同時(shí)降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善裝配現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)低成本、高質(zhì)量和快速響應(yīng)制造，降低與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平的差距，大幅提高生產(chǎn)設(shè)備智能化及生產(chǎn)管理信息化的技術(shù)水平，滿足飛機(jī)生產(chǎn)與發(fā)展要求。

先進(jìn)飛機(jī)智能化生產(chǎn)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

1 先進(jìn)飛機(jī)協(xié)同制造平臺(tái)設(shè)計(jì)

先進(jìn)飛機(jī)協(xié)同智能制造平臺(tái)可兼容不同型號(hào)飛機(jī)管理需求，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)設(shè)計(jì)到制造全周期數(shù)據(jù)接受、發(fā)放、現(xiàn)場(chǎng)使用等過(guò)程的全面管理、主要有先進(jìn)飛機(jī)研制總體控制、項(xiàng)目計(jì)劃管理、飛機(jī)交付進(jìn)度監(jiān)控等總體框架，其核心管理主要有飛機(jī)工藝與工裝設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)包括PBOM、MBOM、AO/FO的設(shè)計(jì)和管理，工裝設(shè)計(jì)包括工裝申請(qǐng)、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)與交付管理等。智能協(xié)同管理平臺(tái)將上述業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)集中存儲(chǔ)和權(quán)限控制，通過(guò)和協(xié)作單位的協(xié)同平臺(tái)集成進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)放與接收，實(shí)現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)協(xié)同。

2 基于MBD的三維工藝設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)

在新型號(hào)先進(jìn)飛機(jī)研制中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)全面采用了MBD技術(shù)，即通過(guò)三維模型表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，在三維模型上標(biāo)注尺寸、定義公差、注釋加工信息等[2]。實(shí)現(xiàn)基于MBD的三維工藝規(guī)劃、詳細(xì)設(shè)計(jì)與指令創(chuàng)建，將三維MBD技術(shù)通過(guò)一體化智能管理平臺(tái)，并對(duì)工藝資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、工藝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、工藝仿真數(shù)據(jù)、工藝資源的一體化管理。通過(guò)智能工藝管理平臺(tái)編制的AO/FO文件，既包含以文字形式表達(dá)的結(jié)構(gòu)化工藝基本信息（三維裝配動(dòng)畫、三維工序中間模型、CAD簡(jiǎn)圖、圖片等）實(shí)體文件，同時(shí)三維工藝數(shù)據(jù)智能管理平臺(tái)與智能生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的集成接口，可以發(fā)布到智能生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)中，車間生產(chǎn)工程師可以通過(guò)智能生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)的三維可視化瀏覽功能，瀏覽三維工藝指令，指導(dǎo)操作。

先進(jìn)飛機(jī)基于MBD三維仿真平臺(tái)通過(guò)達(dá)索公司CATIA （DELMIA）軟件工具集成設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)。在該軟件環(huán)境中通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，將智能生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)領(lǐng)域環(huán)節(jié)仿真內(nèi)容有機(jī)地集成到一起，形成PPR（Processlist Productlist Resourceslist）的制造仿真過(guò)程。基于PPR總線智能管理平臺(tái)如圖1所示。

圖1 PPR智能管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

基于PPR的數(shù)據(jù)總線主要包含制造過(guò)程建模、智能工藝裝配過(guò)程、智能測(cè)量規(guī)劃、人機(jī)仿真、智能機(jī)器人應(yīng)用、車間的工作物流、生產(chǎn)線布局與智能工藝管理仿真等數(shù)據(jù)集成。在工藝編輯環(huán)境可直接瀏覽三維裝配動(dòng)畫文件、工藝簡(jiǎn)圖及三維可視化文件，建立工序?qū)ο笈c對(duì)應(yīng)動(dòng)畫場(chǎng)景的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并能根據(jù)各工序裝配的零組件自動(dòng)設(shè)置AO中裝配零組件列表。 AO/FO的結(jié)構(gòu)化信息在DELMIA軟件中直接以XML格式進(jìn)行交換，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)制造過(guò)程中，工程師能夠方便快捷地查看工藝發(fā)布結(jié)果、3D工藝標(biāo)注信息和拆裝模擬動(dòng)畫，在直觀的數(shù)據(jù)環(huán)境下進(jìn)行零件制造和裝配工作。對(duì)部分加工制造過(guò)程，可以基于DELMIA二次開發(fā)獲取制造過(guò)程N(yùn)C程序代碼，完成仿真到制造加工一體化，實(shí)現(xiàn)智能制造人機(jī)一體。

3 先進(jìn)飛機(jī)制造工藝數(shù)據(jù)庫(kù)智能管理系統(tǒng)

飛機(jī)制造工藝數(shù)據(jù)庫(kù)智能管理系統(tǒng)主要集成數(shù)據(jù)狀態(tài)管理設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)生命周期、版本管理、流程管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、人員數(shù)據(jù)管理、流程審簽管理、工藝規(guī)程輕量化數(shù)據(jù)管理、EPOM/PBOM/MBOM報(bào)表管理及操作界面管理等。智能管理系統(tǒng)將關(guān)鍵數(shù)據(jù)全部遷移至虛擬化平臺(tái)，與云計(jì)算進(jìn)行統(tǒng)籌，從系統(tǒng)平臺(tái)創(chuàng)新和大數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)的高度進(jìn)行規(guī)劃部署，充分考慮制造工藝數(shù)據(jù)特征及現(xiàn)有平臺(tái)狀況，充分評(píng)估系統(tǒng)儲(chǔ)存大數(shù)據(jù)的可行性，保證基礎(chǔ)架構(gòu)智能平臺(tái)的技術(shù)連續(xù)性和關(guān)鍵數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

先進(jìn)飛機(jī)智能化生產(chǎn)裝備系統(tǒng)組成

1 建立智能柔性支撐系統(tǒng)

智能柔性支撐系統(tǒng)主要是由硬件和軟件集成。硬件主要將裝配多個(gè)模塊化單元、數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)字化測(cè)量設(shè)備等集成，軟件主要由裝配仿真軟件、優(yōu)化計(jì)算軟件、控制軟件與測(cè)量軟件等集成。智能柔性裝配工裝主要有多孔式模塊化組合、定位器快換類、多點(diǎn)真空吸盤式、行列式、分布式、框架式、轉(zhuǎn)動(dòng)式、多點(diǎn)支撐式與移動(dòng)生產(chǎn)線式等柔性工裝[3]。先進(jìn)飛機(jī)智能柔性支撐集成系統(tǒng)針對(duì)不同型號(hào)飛機(jī)零部件采用三坐標(biāo)數(shù)控定位系統(tǒng)，通過(guò)與在線測(cè)量系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行快速重構(gòu)調(diào)整能力，滿足不同裝配對(duì)象的裝配要求。針對(duì)蒙皮等易變形的薄板類零件采用數(shù)控防變形保型框等設(shè)備。在智能制造車間柔性支撐工裝與輔助裝備集成（輔助升降梯、輔助拆裝零部件機(jī)械手與運(yùn)輸設(shè)備等），通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由制造工程師操作智能控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)柔性支撐工裝用于多個(gè)先進(jìn)機(jī)型的實(shí)時(shí)裝配。智能生產(chǎn)裝備系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2 智能生產(chǎn)裝備系統(tǒng)組成

2 建立智能自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)

智能自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)主要是在智能制造過(guò)程中利用自動(dòng)鉆鉚機(jī)對(duì)產(chǎn)品的翼梁、壁板與隔框等進(jìn)行鉆鉚工藝設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程模擬與優(yōu)化，在精確測(cè)量、定位技術(shù)的支撐下，采用基于動(dòng)力學(xué)的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃方法，利用變形分析與誤差補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)仿真、制孔、涂膠、鉚接與檢測(cè)工藝的智能一體化。

智能鉆鉚機(jī)系統(tǒng)針對(duì)鉆鉚機(jī)和CATIA系統(tǒng)數(shù)控模塊，在CATIA軟件中建立自動(dòng)鉆鉚機(jī)系統(tǒng)的精確模型，包括鉆鉚機(jī)器人、基座、拖架與工裝等。利用 CATIA V5 DMU中的運(yùn)動(dòng)模擬功能建立自動(dòng)鉆鉚機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型模擬。并與DELMIA軟件結(jié)合二次開發(fā)自動(dòng)鉆鉚機(jī)工作模擬軟件，完成自動(dòng)鉆鉚機(jī)加工仿真模擬、干涉檢查與運(yùn)動(dòng)特性分析等功能。模擬控制軟件可讀取數(shù)控程序。通過(guò)智能自動(dòng)鉆鉚機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)集成該模擬控制軟件與自動(dòng)鉆鉚機(jī)控制器，工程師可直觀地看到程序運(yùn)行后的效果，根據(jù)運(yùn)行后的仿真效果可以進(jìn)行工藝過(guò)程與工藝路線的優(yōu)化。通過(guò)智能系統(tǒng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)仿真的方法，綜合柔性托架和壁板的變形，分析鉚接過(guò)程中的隨機(jī)誤差，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鉚接質(zhì)量預(yù)測(cè)，保證鉚接方案的正確性和可行性，然后輸出自動(dòng)鉚接控制指令，將仿真后生成的執(zhí)行程序通過(guò)智能自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)平臺(tái)輸入自動(dòng)鉆鉚機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)當(dāng)中運(yùn)行，完成飛機(jī)零組件的智能鉚接。當(dāng)產(chǎn)品自動(dòng)鉆鉚完成時(shí)，通過(guò)智能自動(dòng)鉆鉚機(jī)輔助機(jī)械手裝卸產(chǎn)品，自動(dòng)取放下一個(gè)工位，完成智能裝配。

3 建立智能機(jī)器人系統(tǒng)

在先進(jìn)飛機(jī)智能機(jī)器人系統(tǒng)中主要包含智能機(jī)器人制孔與焊接系統(tǒng)、智能機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)、智能機(jī)器人涂膠與智能機(jī)器人噴漆等系統(tǒng)，由于機(jī)器人本身的動(dòng)、靜態(tài)誤差及制孔、焊接、搬運(yùn)、涂膠與噴漆過(guò)程大量坐標(biāo)系標(biāo)定和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換會(huì)引起難以補(bǔ)償?shù)臍埩粽`差，為提高機(jī)器人工作定位位置和姿態(tài)精度，需要構(gòu)建一種基于激光跟蹤儀、激光雷達(dá)與室內(nèi)GPS閉環(huán)反饋的智能機(jī)器人輔助飛機(jī)制造系統(tǒng)。為增強(qiáng)智能機(jī)器人系統(tǒng)的定位及工作性能，將應(yīng)用先進(jìn)在線測(cè)量技術(shù)直接對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)位姿進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償，可以極大地提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度。智能機(jī)器人輔助飛機(jī)制造系統(tǒng)由工業(yè)機(jī)器人、附加外軸（移動(dòng)平臺(tái)）、末端執(zhí)行器、離線編程及仿真軟件系統(tǒng)與先進(jìn)在線測(cè)量系統(tǒng)集成應(yīng)用。其中，離線編程系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能制造的關(guān)鍵，其核心是基于產(chǎn)品（工件）模型進(jìn)行機(jī)器人制孔、焊接、搬運(yùn)、涂膠與噴漆過(guò)程程序的編制。采用離線自動(dòng)編程的方式生成機(jī)器人工作的數(shù)控代碼，所生成的機(jī)器人工作運(yùn)行軌跡滿足先進(jìn)飛機(jī)智能制造要求。智能機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)用能夠加快先進(jìn)飛機(jī)智能化生產(chǎn)進(jìn)度、提高制造質(zhì)量，推動(dòng)航空制造業(yè)無(wú)人化智能制造技術(shù)的發(fā)展。

4 建立智能對(duì)接裝配系統(tǒng)

先進(jìn)飛機(jī)智能對(duì)接裝配系統(tǒng)包含三坐標(biāo)數(shù)控柔性定位系統(tǒng)、實(shí)時(shí)測(cè)量與監(jiān)控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、集成管理系統(tǒng)、自動(dòng)精密加工系統(tǒng)、裝配過(guò)程數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)等，綜合采用智能測(cè)量技術(shù)、信息化管理技術(shù)、數(shù)控自動(dòng)定位和自動(dòng)連接技術(shù)等相關(guān)技術(shù)[4]。先進(jìn)飛機(jī)實(shí)現(xiàn)智能對(duì)接裝配將激光跟蹤儀測(cè)量系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)信息處理、定位器數(shù)字控制、數(shù)據(jù)通信與采集處理、數(shù)字信號(hào)反饋及閉環(huán)控制等有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行集中控制、管理，使整個(gè)自動(dòng)對(duì)接裝配過(guò)程合理有序。智能對(duì)接裝配數(shù)據(jù)集成實(shí)現(xiàn)零件制造數(shù)據(jù)集、工藝數(shù)據(jù)集和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)集的集中和管理。在智能工廠設(shè)置激光跟蹤儀、IGPS、激光掃描儀與數(shù)字照相儀等測(cè)量設(shè)備，建立統(tǒng)一的制造、安裝、對(duì)接、檢測(cè)基準(zhǔn)的控制網(wǎng)，通過(guò)控制網(wǎng)將多臺(tái)測(cè)量設(shè)備集成到全局坐標(biāo)系中，形成在線測(cè)量與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。先進(jìn)飛機(jī)智能對(duì)接裝配輔助測(cè)量系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)測(cè)量點(diǎn)實(shí)時(shí)可視化采集、對(duì)測(cè)量布局可測(cè)性仿真、測(cè)量設(shè)備的實(shí)時(shí)控制、對(duì)接裝配調(diào)姿基準(zhǔn)點(diǎn)靜動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量、位姿求解等功能。智能對(duì)接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括軌跡規(guī)劃、調(diào)姿過(guò)程仿真、裝有傳感器的定位器運(yùn)動(dòng)識(shí)別、驅(qū)動(dòng)指令的傳輸與接收等功能。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制、信息反饋、報(bào)警等功能。智能對(duì)接裝配調(diào)姿執(zhí)行機(jī)構(gòu)由調(diào)姿機(jī)構(gòu)和輔助裝配工裝等組成。智能對(duì)接裝配系統(tǒng)的各個(gè)組成部分相互集成，形成智能化的先進(jìn)飛機(jī)對(duì)接裝配系統(tǒng)。

先進(jìn)飛機(jī)智能化物流與運(yùn)輸系統(tǒng)

1 智能物流管理系統(tǒng)

先進(jìn)飛機(jī)智能管理系統(tǒng)利用無(wú)人化管理系統(tǒng)，包括物品吊裝機(jī)構(gòu)、物料運(yùn)輸小車、裝配執(zhí)行機(jī)構(gòu)、手工作業(yè)機(jī)構(gòu)、物料分揀裝置等，智能物流系統(tǒng)管理流程如圖3所示。對(duì)各個(gè)產(chǎn)品及流動(dòng)輔助物體都帶有可識(shí)別的條碼，采用條碼自動(dòng)讀寫硬件技術(shù)將條碼符號(hào)所代表的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)可讀寫數(shù)據(jù)，形成計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。條碼硬件支持系統(tǒng)可以分解成光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、譯碼系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等，軟件包括掃面器輸出信號(hào)的測(cè)量、掃面方向的識(shí)別、邏輯值的判斷以及閱讀器與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信等。處理?xiàng)l碼的信息與智能裝配信息與設(shè)備信息融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配流程的分析與優(yōu)化及對(duì)物流輸送順序的計(jì)算與優(yōu)化等。通過(guò)生產(chǎn)調(diào)度、指令控制、質(zhì)量管理等監(jiān)督控制功能，在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上接受指令傳送到執(zhí)行系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)控制與信息反饋的操作。

圖3 智能物流系統(tǒng)管理流程

2 智能AGV導(dǎo)航系統(tǒng)

智能AGV導(dǎo)航系統(tǒng)是在智能制造物流系統(tǒng)管理中利用無(wú)線控制信號(hào)導(dǎo)引AGV運(yùn)輸智能車行駛，通過(guò)在智能工廠當(dāng)中安裝激光雷達(dá)信號(hào)與室內(nèi)IGPS等發(fā)射裝置，裝有信號(hào)接收器AGV接受信號(hào)準(zhǔn)確定位當(dāng)前的位置和方向，由控制系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)輸?shù)奈矬w指令到達(dá)指定的位置。AGV的精確定位在智能物流系統(tǒng)中的應(yīng)用主要有地面無(wú)需其他定位設(shè)施、行駛路徑可靈活多變與能夠適合多種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，幫助實(shí)現(xiàn)智能制造運(yùn)輸系統(tǒng)的提升。

先進(jìn)飛機(jī)智能化生產(chǎn)執(zhí)行過(guò)程管控

1 智能工廠執(zhí)行管理系統(tǒng)

飛機(jī)制造企業(yè)具有多品種小批量、自主工藝設(shè)計(jì)制造、半自動(dòng)或手工設(shè)備多樣等特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)飛機(jī)制造企業(yè)全方位管理，包括生產(chǎn)計(jì)劃、制造執(zhí)行、質(zhì)量管理、物料管理和分析決策等各個(gè)環(huán)節(jié)，建立面向先進(jìn)飛機(jī)數(shù)字化智能制造解決方案，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)工藝—制造執(zhí)行—反饋優(yōu)化閉環(huán)管理。智能化制造執(zhí)行系統(tǒng)主要由生產(chǎn)排產(chǎn)、質(zhì)量控制、看板監(jiān)控、工裝調(diào)整控制、調(diào)運(yùn)系統(tǒng)控制、工藝演示、信息管理等方面組成，涵蓋了制造過(guò)程管理的多個(gè)方面，對(duì)飛機(jī)制造過(guò)程進(jìn)行抽象，封裝解決方案對(duì)應(yīng)的軟件功能模塊。智能制造執(zhí)行系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)技術(shù)與管理系統(tǒng)集成，并且采集制造過(guò)程的各種異構(gòu)數(shù)據(jù)，將制造結(jié)果信息反饋到應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能制造過(guò)程的閉環(huán)控制。

2 數(shù)字化智能在線測(cè)量與分析

先進(jìn)飛機(jī)零組件制造智能在線測(cè)量集運(yùn)動(dòng)控制器、激光掃描驅(qū)動(dòng)模塊和數(shù)據(jù)識(shí)別系統(tǒng)及五軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、激光掃描于一體，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)零部件智能化測(cè)量。在智能在線測(cè)量系統(tǒng)中，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和自由曲面造型相關(guān)理論，對(duì)待測(cè)工件數(shù)模進(jìn)行測(cè)量路徑規(guī)劃與仿真，并通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，驅(qū)動(dòng)五軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光接收器按照規(guī)劃路徑運(yùn)動(dòng)，完成待測(cè)件在線測(cè)量[5]。最終，在線測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將采集的測(cè)量數(shù)據(jù)，與理論數(shù)模比對(duì)偏差，并得到可視化動(dòng)態(tài)直觀云圖。智能在線測(cè)量系統(tǒng)與分析框架如圖4所示。

先進(jìn)飛機(jī)部件智能制造大尺度在線測(cè)量按照固定發(fā)射器與移動(dòng)發(fā)射器相結(jié)合的方式，結(jié)合智能工廠的條件、產(chǎn)品測(cè)量現(xiàn)狀及工藝要求，開展產(chǎn)品位姿特征點(diǎn)定義，接收器結(jié)構(gòu)型式與產(chǎn)品特征點(diǎn)的適應(yīng)性設(shè)計(jì)需求，移動(dòng)式發(fā)射器與智能裝配現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)性，固定基準(zhǔn)與移動(dòng)發(fā)射器相結(jié)合的快速標(biāo)定，測(cè)量數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的擬合分析，形成先進(jìn)飛機(jī)智能測(cè)量與檢測(cè)的指導(dǎo)性作業(yè)規(guī)范，開展測(cè)量定位儀軟件系統(tǒng)與飛機(jī)位姿分析方法的集成及二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品位姿信息的準(zhǔn)確解算，通過(guò)對(duì)飛機(jī)部件智能測(cè)量開發(fā)模擬測(cè)量系統(tǒng)，針對(duì)智能工廠測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行模擬驗(yàn)證過(guò)程中出現(xiàn)的問題，檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，提高智能制造精度。

圖4 智能在線測(cè)量系統(tǒng)框架

建議與展望

先進(jìn)飛機(jī)智能制造裝備系統(tǒng)的集成在飛機(jī)制造階段已成為必然的發(fā)展趨勢(shì)，智能化裝備系統(tǒng)的集成與管理成為飛機(jī)智能制造的技術(shù)基礎(chǔ)與關(guān)鍵。積極探索智能協(xié)同管理平臺(tái)設(shè)計(jì)，開展智能裝備產(chǎn)品的自主研發(fā)，生成智能物流運(yùn)輸與管理系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)我國(guó)飛機(jī)智能制造的工程化應(yīng)用，使得飛機(jī)智能制造成為制造行業(yè)的領(lǐng)先模式。立足實(shí)現(xiàn)未來(lái)飛機(jī)智能化制造工廠中，所有零組件智能管理設(shè)備系統(tǒng)、智能柔性裝備、智能對(duì)接系統(tǒng)、智能運(yùn)輸裝備、智能檢測(cè)與在線測(cè)量系統(tǒng)等先進(jìn)裝備與系統(tǒng)都能將研發(fā)、設(shè)計(jì)與制造、集成管理與執(zhí)行過(guò)程等與人相互結(jié)合形成一體化智能制造集成系統(tǒng)。滿足我國(guó)先進(jìn)飛機(jī)研制需求，走上航空強(qiáng)國(guó)之路。

[1]潘全科.智能制造系統(tǒng)車間生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2007.

[2]范玉清，梅中義，陶劍.大型飛機(jī)數(shù)字化制造工程.北京∶航空工業(yè)出版社，2011∶6-212.

[3]郭洪杰，杜寶瑞，趙建國(guó).飛機(jī)智能化裝配關(guān)鍵技術(shù).航空制造技術(shù)，2013(18)∶48-51.

[4]潘志毅.飛機(jī)裝配工裝智能設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究與系統(tǒng)開發(fā)[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2008.

[5]王巍，俞鴻均，谷天慧.大型飛機(jī)數(shù)字化裝配在線測(cè)量技術(shù)研究.航空制造技術(shù)，2015(7)∶ 48-56.