李金達

中航飛機股份有限公司 陜西西安 710089

1 飛機智能化裝配技術(shù)特征

1.1 智能感知

基于計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、RFID（RadioFrequencyIdentification）技術(shù)和激光跟蹤儀與iGPS技術(shù)結(jié)合的智能感知技術(shù)，通過配置各類傳感器和無線網(wǎng)絡(luò)，對現(xiàn)場人員、設(shè)備、工裝、物料和量具等多類制造要素進行全面感知，實現(xiàn)裝配過程中人與資源的深度互聯(lián)，從而確保裝配過程中多源信息的實時、精確和可靠獲取。

1.2 實時分析

對裝配過程中的制造數(shù)據(jù)、智能工裝數(shù)據(jù)和生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)等進行實時檢測、傳輸和處理，然后將這些多源、分散的裝配現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用于準確執(zhí)行和智能決策的可視化數(shù)據(jù)。

1.3 自主決策

智能制造不僅僅是利用現(xiàn)有的知識庫指導(dǎo)制造行為，同時具有自學習功能，能夠在制造過程中不斷地充實制造知識庫，更重要的是還有搜集與理解制造環(huán)境信息和制造系統(tǒng)本身的信息，并自行分析判斷和規(guī)劃自身行為的能力。智能制造系統(tǒng)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化系統(tǒng)，其“制造資源”具有不同程度的感知、分析與決策功能，能夠擁有或擴展人類智能，使人與物共同組成決策主體，促使信息物理融合系統(tǒng)中實現(xiàn)更深層次的人機交互與融合。

1.4 準確執(zhí)行

通過傳感器、RFID等獲取的裝配過程實時數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)和云計算手段進行實時分析，再通過自主決策機制實現(xiàn)裝配規(guī)劃自主化，最終驅(qū)動智能化裝配工藝裝備完成準確執(zhí)行。裝配過程的準確執(zhí)行是使裝配過程處于最優(yōu)效能狀態(tài)的保障，是實現(xiàn)智能裝配的重要體現(xiàn)[1]。

2 飛機智能化裝配關(guān)鍵技術(shù)

2.1 柔性裝配工藝裝備設(shè)計制造技術(shù)

柔性工裝的特點主要通過可自動調(diào)整的模塊化結(jié)構(gòu)單元來體現(xiàn)，自動重構(gòu)要依靠在線測量數(shù)據(jù)和控制技術(shù)來完成。柔性工裝的控制系統(tǒng)具有與普通數(shù)控機械的許多不同之處，表現(xiàn)在控制軸數(shù)多，傳輸數(shù)據(jù)量大；軸管理參數(shù)復(fù)雜，難度較大；物理地址復(fù)雜，邏輯映射關(guān)系復(fù)雜；電機行走，布線困難。這些特性增加了系統(tǒng)的設(shè)計難度和施工難度，此外工裝控制系統(tǒng)要具有開放性，模塊化單元數(shù)量增減不會對控制系統(tǒng)造成影響。

2.2 飛機裝配過程建模與仿真優(yōu)化技術(shù)

根據(jù)飛機裝配過程的實際需求，提出其制造過程建模與仿真優(yōu)化技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。飛機裝配過程建模與仿真優(yōu)化技術(shù)作為先進的系統(tǒng)評價與優(yōu)化工具，可以對整個制造系統(tǒng)進行深入分析評價與優(yōu)化。首先，結(jié)合飛機裝配工藝路徑規(guī)劃、裝配物料清單和實際的裝配路線布局，采用多粒度建模方式對飛機裝配線進行1∶1虛擬建模，通過仿真評估模塊對仿真模型進行有效性評估，保證所建立的飛機裝配模型能滿足后續(xù)的在線仿真和優(yōu)化的需要。其次，分析和評估該裝配的制造能力，確定裝配瓶頸環(huán)節(jié)。然后，根據(jù)要求進行優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果修改模型，直到方案滿足給定要求。最后，對滿足條件的飛機裝配過程仿真模型進行在線仿真，實時數(shù)據(jù)由MES系統(tǒng)采集得到，包括人員工作狀態(tài)信息、物料狀態(tài)信息、工件狀態(tài)信息、測試設(shè)備狀態(tài)信息、物流狀態(tài)信息和裝配進度信息等，由這些實時數(shù)據(jù)驅(qū)動仿真模型運行，并實時比對當前的工作進度和仿真進度[2]。

2.3 面向飛機協(xié)同設(shè)計裝配的云服務(wù)技術(shù)

面向飛機協(xié)同設(shè)計裝配的云服務(wù)技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)有信息化制造（信息化設(shè)計、生產(chǎn)、試驗、仿真、管理和集成）技術(shù)與云計算、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)計算、智能科學和高效能計算等新興信息技術(shù)。將各類制造資源和制造能力虛擬化、服務(wù)化，構(gòu)成制造資源和制造能力的服務(wù)云池，并進行統(tǒng)一、集中的優(yōu)化管理和經(jīng)營，用戶只要通過云端就能隨時隨地按需獲取制造資源與能力服務(wù)，進而智慧地完成其制造全生命周期的各類活動。面向飛機協(xié)同設(shè)計裝配的云服務(wù)技術(shù)的重點在于支持飛機裝配資源的動態(tài)共享與協(xié)同。

2.4 智能裝配制造執(zhí)行技術(shù)

智能裝配中的制造執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)是集智能設(shè)計、智能預(yù)測、智能調(diào)度、智能診斷和智能決策于一體的智能化應(yīng)用管理體系。為此，需要研究MES對裝配知識的管理技術(shù)；研究人工智能算法與MES的融合技術(shù)，使MES具備模擬專家智能活動的能力，并具有自組織能力，實現(xiàn)人機一體的裝配過程優(yōu)化；研究MES對生產(chǎn)行為的實時化、精細化管理技術(shù)；最后，研究生產(chǎn)管控指標體系的實時重構(gòu)技術(shù)，進而適應(yīng)裝配環(huán)境和裝配流程的改變[3]。

3 飛機裝配智能制造體系的建設(shè)

對于現(xiàn)階段的飛機裝配制造工藝零件來說，大部分的零部件都具有較高的精度，能夠在一定程度上滿足飛機智能技術(shù)的要求，并且能夠解決飛機裝配過程中數(shù)字化和自動化程度較低的問題。針對以上的問題，隨著科學技術(shù)水平的提高，現(xiàn)階段已經(jīng)采取了一些手段進行解決。第一，智能設(shè)備載體層的引進。第二，數(shù)據(jù)采集分析層的建立。第三，制造執(zhí)行與優(yōu)化層的建立以及最后是系統(tǒng)集成層的實現(xiàn)。

4 結(jié)語

飛機的裝配智能制造技術(shù)是現(xiàn)階段高科技水平之下的成果，能夠?qū)⒒ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)以及云計算和人工技術(shù)等進行結(jié)合，進而形成完善的飛機智能裝配體系，有效將飛機的裝配系統(tǒng)進行升級和改造，以提高執(zhí)行能力和決策能力。并且由于飛機智能技術(shù)的廣泛使用，對未來的高度智能化以及柔性化的飛機智能體系都有著非常重要的意義。相信通過此次討論，能夠在一定的程度上提高飛機裝配智能制造體系構(gòu)建和關(guān)鍵技術(shù)研究。