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航天智能制造解决方案

     作为国家安全保障和国家经济发展的支柱性产业之一和中国制造业发展最高水平的典型代表,中国航天制造企业在新的时期发展智能制造技术具有重要意义。航天企业具有较好的工业技术基础,在中国制造业发展中位于前列,作为“中国制造 2025”的重点领域,发展航空航天的智能制造,对于构建先进制体系具有重要的引领作用。中国航天面临型号产品数量不断增加,对新产品与新技术的需求日益迫切,对质量、服务和成本控制的要求不断提高,行业内外竞争不断加剧等形势,有必要抓住当前制造业整体变革发展的方向,以智能制造推动中国航天新一轮产业革命。

      智能制造作为新的制造模式和技术,可为高品质复杂零件制造提供新的解决方案,更适应单件小批量产品生产的需要。所谓新的制造模式,智能制造是通过网络高度连接、知识驱动,优化企业全部业务和作业流程,可实现生产力持续增长、能源持续利用、高经济效益目标。所谓新的技术,智能制造利用传感技术、智能技术实现制造过程的无人化,可改变航天器不可维修的现状。中国航天智能制造技术体系(China Aerospace  Smart-manufacturing Technology, CAST),采用了数字化、网络化、智能化等手段,通过单元化、定制分离、数字化与自动化融合,支撑了载人航天、北斗导航、高分遥感等航天产品的研制,正是“中国制造2025”在航天领域的典型实践。CAST 的成功实践为航天器制造的转型发展打下了坚实的基础。


航天产业云制造

       云制造是近年来提出的一种基于知识和服务的高效网络化智能制造模式。在CAST 体系中,航天产业云制造利用云计算、云制造技术,通过对现有网络化制造与服务技术进行延伸和变革,将各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化,并进行统一、集中的智能化管理和经营,跨界构建动态技术网、动态制造网、动态营销网,实现智能化、多方共赢、普适化和高效的共享和协同,推动航天制造由相对固定的产业链向相对动态的产业网转变,从而推动实现面向用户的、性价比优良的、高品质、高效率的产品与服务。

       通过CAST 平台,加强与外部厂商、科研院所等合作,促进军民技术的转换与融合,引进民营资本和社会资本,盘活资产,不断孵化、培育制造资源云、技术云、资本云,从而促进航天产业的发展,满足军品、民品及国际市场的需求,实现航天产业的军民深度融合发展。


基于数据分析的自动化

      数据是智能制造的灵魂。对从设备、人、机器、流程、生态链上采集的海量数据进行分析并转化为有效的服务提供给客户,是制造系统智能化的重要体现。在CAST 体系中,通过自动化与数字化的融合,以数据为核心实现生产过程中设计、工艺、

       加工、检测、试验全链路的打通和闭环。中国航天器研制经过近50 年的数据积累,近5 年来初步实现了产品特性、单元数据、流程数据、工艺数据、设备数据等的分析和挖掘。同时,通过数据的历史积累和对用户需求的分析,初步实现了工艺、生产布局、运行计划等的量化输出,完成了数据驱动管理流程、生产装备、数据采集和决策分析等的自动

化,推动了生产方式的自动化变革。


基于智能化的制造服务

       CAST 制造平台主要体现在技术层面的智能化和产品层面的服务化。智能化主要包括设备智能化、单元智能化、工厂智能化、供应智能化4 个层次,通过柔性制造单元和软件系统(智能化的信息管理平台、物流物联系统、设计单元、自动化采集)打通软、硬件的数据链路,采用大数据分析等技术手段实现各个级别、各个层次数据的采集、控制、执行和分析,保证制造过程的闭环控制和高效运行。产品的服务化主要包括面向市场的商品、制造、智能制造等相关的体验服务和技术技能培训等。

      CAST 制造在单元化制造方面取得了显著成效。例如,通过单元化生产,基板的单件工时缩短15%,年均产量提高6 倍;结构板的单件工时缩短45%,年均产量提高3 倍以上。

在单元化生产模式的基础上,通过整合自动化装备可实现单元化与数字化的结合,目前已经建成结构板、精密机加、电装、管路等一批生产线。各生产线是以三维设计模型为核心的信息链路,实现产品研制过程的统一数据源、信息闭环。在此基础上,构建了智能管控与决策平台,具有如下功能:以产品(商品)的齐套流转为目标,通过基于产品

       实现流程的计划分发与控制实现即时准备的物流配送;第一时间、第一现场发现问题与解决问题;合理有效的设备人力资源配置;高效、完整、即时的数据包生成与判读;准确、快捷的成本核算,从而实现产品在线上的连续流转,拉动配套零部件与资源的逐级补充。


基于制造模式的转型发展

       CAST 基于制造模式的转型发展主要包括技术驱动的转型和模式驱动的转型。技术驱动的转型体现在从减材制造向增材制造转型、从信息互联向物物互联转变、从机器固定向机料互动转变。模式驱动的转型主要体现在推动式生产模式向拉动式生产模式转变、单一封闭模式向开放服务模式转变,从数字化制造模式向智能制造模式转变。

       借助 CAST 制造平台,积极推动航天器制造模式的转变,如为适应航天器追求轻量化、功能化的需求,开展了3D 打印技术的探索和3D 打印试验室建设。在数控加工车间构建上,通过车间自动化物流和物联系统建设,建立了时间-空间逻辑链接,实现了车间物料转运、加工、环境等实际状态的监控。在生产单元构建上,重点实现研制和生产分离,建立了基于自主研发的专业机器人和智能平台车的可移动制造单元。在生产环节的梳理上,尊重产业链发展的规律,加快航天系统内部单位之间的模块化分工,并促进其向高级阶段发展。