編者按

智能制造是我國加快建設(shè)制造強國的主攻方向，是上海城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要抓手。智能工廠是推動智能制造的切入點和突破口，是制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要載體。2020年9月，上海市經(jīng)信委等6部門聯(lián)合發(fā)布《上海市建設(shè)100+智能工廠專項行動方案（2020-2022年）》，計劃三年推動建設(shè)100家智能工廠，打造10家標(biāo)桿性智能工廠，培育10家行業(yè)一流水平的智能制造系統(tǒng)集成商，搭建10個垂直行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，即“10030”工程。市經(jīng)信委認(rèn)定授牌了首批20家上海市智能工廠，我們已經(jīng)陸續(xù)介紹了其中3家。本期，我們摘編介紹上海航天設(shè)備制造總廠航天器復(fù)雜構(gòu)件智能工廠案例。

一、項目簡介

上海航天設(shè)備制造總廠航天器復(fù)雜構(gòu)件智能工廠位于上海閔行，是我國唯一集“彈、箭、星、船、器”制造及總裝綜測為一體的綜合型航天骨干企業(yè)。以航天復(fù)雜構(gòu)件生產(chǎn)研制過程為核心，圍繞“制造裝備國產(chǎn)化、智能化，制造過程數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化”的總體目標(biāo)，持續(xù)推進國產(chǎn)高端數(shù)控裝備、機器人、增材制造裝備、傳感與控制系統(tǒng)等研究與應(yīng)用，不斷夯實智能制造的基礎(chǔ)條件。

基于模型的工藝設(shè)計與仿真

二、項目亮點

1.工藝設(shè)計數(shù)字化：支撐工藝設(shè)計效率與質(zhì)量提升

構(gòu)建基于知識工程的結(jié)構(gòu)化工藝設(shè)計平臺，圍繞SOP、工藝參數(shù)建立知識庫，實現(xiàn)以共性的SOP文件+少量個性化參數(shù)的快速工藝設(shè)計模式；實現(xiàn)工藝參數(shù)在關(guān)鍵工序上的結(jié)構(gòu)化應(yīng)用。逐步探索航天器工藝從“參數(shù)化設(shè)計-結(jié)構(gòu)化設(shè)計-智能化設(shè)計”不斷演進的方法，實現(xiàn)航天器工藝體系精細(xì)化管理。

2.裝備智能化：實現(xiàn)零部件一體化、自動化生產(chǎn)

通過系統(tǒng)集成、智能改裝、自主研發(fā)等方式，航天器復(fù)雜構(gòu)件智能工廠形成了系列自主知識產(chǎn)權(quán)、面向航天復(fù)雜構(gòu)件制造的智能化裝備和生產(chǎn)線，構(gòu)建了貯箱箱底整體充液拉深成形、貯箱特種焊接生產(chǎn)線、航天器艙體結(jié)構(gòu)智能鉚接等，有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，提升我國航天器結(jié)構(gòu)件的整體制造能力。

在運載火箭箭體結(jié)構(gòu)中，每個貯箱箱底的整體加工制造一直被視為國際性難題。面對成形裝備、加工工藝、成形模具、生產(chǎn)配套設(shè)施等多方面的挑戰(zhàn)和限制，團隊通過多輪方案迭代，先后形成了超大容積流體成形控制系統(tǒng)、超寬板材輥底式固溶熱處理設(shè)備等產(chǎn)線建設(shè)，推進了“一體輕量化”整體成形產(chǎn)品化，實現(xiàn)了產(chǎn)品化的生產(chǎn)流程、去任務(wù)化的產(chǎn)品配套，從單件生產(chǎn)走向了產(chǎn)品組批生產(chǎn)的模式，形成了運載火箭三米級整體箱底全流程制造布局。以單件成形時間計算，整個過程被縮短在1小時之內(nèi)，產(chǎn)品的壁厚分布更為均勻，抗拉強度也比原始板材提高10%以上。

3.智能化裝配生產(chǎn)線：“一站式”柔性裝配提高生產(chǎn)效率

運用模塊化方法，重塑了運載火箭子級總裝流程，重組各生產(chǎn)模塊，將統(tǒng)一專業(yè)或類似專業(yè)劃分在同一工作站位模塊內(nèi)；研制運載火箭柔性自動裝配設(shè)備，實現(xiàn)“測量-匹配-調(diào)姿”閉環(huán)集成控制，滿足不同直徑運載火箭柔性自動裝配需求；通過MES系統(tǒng)將原本離散的臺賬信息、實時工時、工步任務(wù)、聲像數(shù)據(jù)、信息反饋、檢驗完工等環(huán)節(jié)融入其中，形成了“一站式”柔性裝配生產(chǎn)線，實現(xiàn)“全流程”數(shù)字化總裝工藝的高效益生產(chǎn)模式；提高運載火箭總裝質(zhì)量、一致性和效率。

4.智能運營管控：科研生產(chǎn)全過程透明化

建立以“ERP+PDM+MES+大數(shù)據(jù)”為核心的智能運營管控系統(tǒng)，支持多品種小批量航天型號柔性化生產(chǎn)管理需求，實現(xiàn)從項目、計劃、執(zhí)行、物流、設(shè)備的生產(chǎn)全過程透明化管控，實現(xiàn)質(zhì)量過程全紀(jì)錄、質(zhì)量問題可追溯、質(zhì)量數(shù)據(jù)包自動生成，提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量管理效率；系統(tǒng)以產(chǎn)品實現(xiàn)過程和項目計劃管控為主線，一站式顯示計劃、成本、質(zhì)量等車間運營數(shù)據(jù)。

5.新技術(shù)應(yīng)用：數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)虛實融合

航天器復(fù)雜構(gòu)件智能工廠探索應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，再加工過程中實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中產(chǎn)品、物料、物流、設(shè)備加工狀態(tài)等物理系統(tǒng)向虛擬空間數(shù)字化模型的實時反饋與驅(qū)動；通過虛擬現(xiàn)實展示空間站艙體裝配過程和工藝信息，實現(xiàn)大質(zhì)量設(shè)備、大載荷機柜、角隔區(qū)域總裝、管路裝配等復(fù)雜工況的虛擬現(xiàn)實交互式作業(yè)指導(dǎo)，并在裝配過程仿真的基礎(chǔ)上實現(xiàn)裝配流程驅(qū)動的可視化裝配場景。

三、項目成效

航天器復(fù)雜構(gòu)件智能工廠以航天復(fù)雜構(gòu)件生產(chǎn)研制過程為核心，開展了智能工藝設(shè)計、智能裝備、生產(chǎn)過程智能化、軟件系統(tǒng)等持續(xù)建設(shè)與應(yīng)用優(yōu)化，實現(xiàn)航天產(chǎn)品生產(chǎn)效率提高、生產(chǎn)質(zhì)量提高、生產(chǎn)效益提高，以滿足航天高密度發(fā)射、快速進入空間以及商業(yè)航天政策逐步開發(fā)等新形勢發(fā)展需求。

智能裝備方面，持續(xù)推進國產(chǎn)高端數(shù)控裝備、機器人、增材制造裝備、傳感與控制系統(tǒng)、檢測與裝配設(shè)備、物流倉儲裝備等裝備研究與應(yīng)用，工廠高端智能裝備國產(chǎn)化率達(dá)到70%；通過智能裝備應(yīng)用，航天產(chǎn)品質(zhì)量大幅提升，貯箱箱底抗拉強度也比原始板材提高10%以上，航天器大型構(gòu)件除銹率達(dá)到80%以上、上漆率達(dá)到75%以上。

生產(chǎn)效率方面，通過智能運營管控系統(tǒng)在生產(chǎn)準(zhǔn)備、制造執(zhí)行、生產(chǎn)記錄、問題處理等方面通過數(shù)據(jù)實時傳遞、展示、分析，減少非增值活動、提高管理效率、降低成本，提質(zhì)追溯效率提高80%，減少生產(chǎn)過程、發(fā)射服務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄、翻譯實踐，生產(chǎn)進度、物資管理等管理效率提升30%。

通過IT與OT綜合集成，智能裝備、管控系統(tǒng)、現(xiàn)場執(zhí)行與管理相互融合，實現(xiàn)一站式柔性生產(chǎn)線，提高產(chǎn)線整體效率、柔性，運載總裝時間縮短1/6，部分產(chǎn)線產(chǎn)量提升200%以上。

工廠通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化建設(shè)，實現(xiàn)以數(shù)據(jù)為主線貫穿工藝、生產(chǎn)準(zhǔn)備、制造、交付、管理等全過程，并逐步建立云平臺，發(fā)展“業(yè)務(wù)上云、數(shù)據(jù)上云”的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用生態(tài)，形成面向航天器復(fù)雜構(gòu)件智能制造新模式，實現(xiàn)航天產(chǎn)品制造的“高效率、高質(zhì)量、高效益”，推動企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

（來源：上海市經(jīng)信委）