飞机装配智能制造体系构建及关键技术

摘要：当今世界，以飞机制造为主导的航空制造业已成为全球工业行业的领先者，并与其他行业密切相关。对于中国目前的航空航天工业来说，它不仅要实现高精度、高复杂性，还必须以高质量、短周期为主要目标，唯有有效地提高飞机装配水平，促进中国航空航天制造业的发展。

关键词：飞机装配;智能制造;装配;数字化

1 飞机智能装配内涵

NIST明确提出，智能装配愈来愈高度重视智能工具的研发和集成化，涵盖传感系统、无线网络、智能机器人等。智能装配可以合乎新时代快速发展对产品类别的需求，为后续生产制造确立相应的基础。智能装配紧密结合虚拟现实技术，完成了技术、技术人员、机器设备等相关信息的智能集成化。飞机装配的基本智能化主要是将构件、工装夹具、机械设备等合理有效地紧密结合在一块。构建物理与相关信息相互结合的智能装配系统模型，并结合高智能神经结构基本原理，构建自动装配单元、装配生产线、智能检测监控系统等技术。智能化的飞机装配系统涵盖很多方面，主要涵盖：装配单元自动化、装配工艺数字化、信息传递网络化、过程控制智能化。这类为飞机装配的质量提供了科学保证，除此之外，飞机智能装配技术也是机械设备、电子器件、控制、人工智能技术等多专业的高科技深度融合的成果。

2 分析智能制造的特点

现阶段，我国科学界中网络技术取得了前所未有的发展，促进了相关智能制造业的发展，推动了智能服务产品制造的浪潮，实现了信息与智能技术的融合。

2.1 状态感知

智能生产、员工、车间设备、工装等都需要多方面感知飞机装配智能技术，继而掌握其相互关系，为实现智能化制造奠定良好的基础。状态感知对数据的制造能力有一定程度上的帮助，提高数据处理能力，可以提高传感器和无线网络性能，使物理制造资源拥有更多的资源，保证信息的可靠性，扩大制造系统感知活动的范围。

2.2 实时状态分析

飞机智能制造技术能够对数据源进行有效的实时控制和分析。在监控、检测、处理、整合大量数据的过程中促进了数据可视化以及数据处理方面的发展。故此，需要全面分析制造数据，确保决策的科学性、准确性。

2.3 自主性决策

现阶段，智能技术发展的基础是知识，要推进智能技术的发展，就必须重视知识的重要性，通过智能获取知识、运用知识。当前，世界范围内的智能技术都可以利用知识库来提升智能技术，发展自己的学习能力，提高技术在工业生产过程中的地位，从而不断地获取知识。另外，对周围环境信息进行收集和整理，对系统本身进行有效的分析，为系统的准确判断提供依据。

2.4 高度集成

目前，智能制造技术具有自动化、数字化、信息化的特征，高度集成了所有相关的软硬件设备，实现了全方位一体化制造。包括了生产工艺硬件资源整合、软件资源集成、工业产品和设计产品的研发。

3 飞机智能化装配技术研究

3.1 数字化产品设计

在数字化工业设计产品中，选用现代化的依托于模型的定义技术（MBD），将产品三维生产制造相关信息和三维设计信息定义为产品的三维数字模型，彻底替代了2D工程图的功能模块。数字工业设计产品需求设计部与工艺部门协作配合，联合设计装配工艺方案。

3.2 柔性装配工装

应用柔性装配是飞机智能化制造的发展方向。由于采用柔性装配技术，解决了仿真系统单一、制造周期长、装配成本高的问题，可与自动钻钉、机器人、自动对接等自动化设备集成，形成数字化、柔性装配系统。

数字柔性装配技术贯穿整个飞机装配的全过程。装配工装是伴随着飞机装配技术数字化发展而產生的自动化柔性装配工具。软模具具有模块化、数字化、柔性的特点，对于缩短模具开发周期、降低成本、提高飞机装配质量有重要作用。

3.3 数字化制造设备

现阶段，数字化自动对接系统取代了传统的固定对接夹具。该系统可以提高飞机的装配质量，具有通用性，节省了大量的装配工具。

为了提高生产效率，航空制造企业开始采用各种自动化钻铆机和自动钻进设备来装配不同的零件。

3.4 数字化测量

随着生产模式向智能化协同制造模式的发展，传统的测量方法已不能满足高精度、快速检测的要求。目前，先进的测量技术，特别是大尺寸测量技术，已在飞机零件加工中取得了良好的效果。在飞机装配过程中，数字化测量技术应研究与数字化生产线配套的测量方法和设备配置，实现全系统集成测试平台，提高飞机装配质量。

长期以来，针对不同部件的结构特点和测量要求，激光跟踪器、IGPS、摄影测量系统、激光雷达及光学非接触摄像设备主要用于数字检测，以确保飞机装配精度。

3.5 虚拟现实技术

数字装配仿真是一门交叉学科的技术，目前已经被国内外各航空公司采用。数字化仿真能对各零件的装配过程进行模拟仿真，切实保障装配效果，缩短产品开发周期，降低生产成本，优化产品性能。

DELMIA软件是一款广泛应用于航空工业数字仿真软件，该软件对于数字化设计和制造中出现的问题可以进行仿真干涉，提供多种数字仿真功能，包括在装配过程中的干涉仿真、装配顺序仿真、人机工程仿真等。

采用装配仿真技术，保证了装配过程的可行性，提高了装配效率和装配质量。能够较为全面地考虑装配成本、人员、设备、空间等资源。将模拟结果进行优化，以求出最佳方案。

结束语

目前，飞机装配智能制造已充分运用先进的物联网、云计算和人工智能技术，为飞机装配的设计和生产管理提供了良好的技术支持。多种技术的合理应用对提高飞机智能装配的智能化、柔性化，有着非常重要的意义。

参考文献

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作者简介：何铮，男，汉，天津，1987-09-17，大专，助理工程师研究方向：飞机制造与维修。