工业4.0在航空制造业的应用

发布时间：2017-04-04 作者：殷俊来源：制造业自动化

关键字：工业4.0 航空制造业

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“工业4.0”作为近年来国内外制造业领域的研究热点，是以实现智能化生产为目标的第四次工业革命，其主要包括“智能工厂”和“智能生产”两个主题。本文首先阐述了了工业4.0的概念、特性，并对“工业4.0”在航空制造业的应用进行了分析，最后总结了“工业4.0"航空制造业领域应用过程中所面临的挑战。

“工业4.0“是指在2011年德国的汉诺威工业博览会上提出的以实现智能生产为主要目标的第四次工业革命。德国之所以将此次改革称为“工业4.0“是为了与之前的三次工业革命作比较。第一次工业革命源于18世纪末蒸汽机的诞生，使得机械制造替代了纯手工制造；20世纪初期的第二次工业革命时代，人们利用发电机、电动机替代了原有的蒸汽机作为动力能源，大大地提高了工业的生产效率。第三次工业革命是指生产自动化，由计算机控制替代了人工控制，提高了控制速度和精度，同时减少了工人的重复劳动，工业生产效率与产品质量得到进一步提高。而“工业4.0“是指利用如今已经非常发达的网络通信技术以及数据处理能力，通过传感器以及嵌入式操作系统采集生产制造过程中的数据，并对数据进行分析处理，并将数据反馈给控制系统，最终实现对各个生产环节的快速、精准的调控，形成智能生产系统。

航空制造业作为衡量国家工业发展的重要标志，是我国的战略性高科技产业，其发展程度直接影响着国家安全和国民经济的发展，因此，实现我国航空制造业的技术改革对保卫国家安全、提高人民生活水平具有重要的战略意义。

“工业4.0“主要包括两方面内容，一方面是“智能工厂“，该方面主要研究利用信息技术对目前工业的生产流程进行优化改造，实现全生产线的质量监控。例如当前航空制造业在生产中出现生产和产品质量问题时，大多数只能依靠有经验的工人，对生产过程逐个进行检验得到问题所在，这种方式往往不仅费时费力，还存在问题定位不准确的缺陷；而在未来的“工业4.0"时代，每个产品从刚刚生产开始，便会获得唯一的编号，我们将对每一个生产的产品进行实时的质量监控与跟踪。另一方面是“智能生产“，该方面主要涉及整个企业的生产以及物流管理，通过市场调研、大数据分析等手段，根据市场需求动态调整生产产品与目标，从而提高资源配置效率，提高企业市场竞争力。

1工业4.0的特性

德国的“工业4.0“战略本质是通过互联网和物理信息系统实现制造业由信息化向智能化的转变，从而构建一种高度灵活的柔性生产系统，其特性主要表现在互联性、创新性、集成性以及大数据四个方面。

1.1互联性

“工业4.0“的核心内容是实现设备之间的互联。主要表现在生产设备之间、设备和产品之间、虚拟和现实之间的互联三个方面。生产设备之间的互联即利用互联网技术，将具有不同功能的单机智能设备连接在一起组成智能车间和工厂，使位于不同地域的生产线、车间、工厂、能够实时的通信从而组成一个庞大的智能生产系统；智能工厂的最终目标是实现工厂的自行运转，设备和产品之间的互联指设备和产品之间能够互相交流，设备通过读取产品的信息可以获得下一步的操作指令，使整个生产系统更加智能，最终实现智能生产；物理信息融合系统作为“工业4.0“最本质的内容，它通过将单机智能设备与互联网的连接实现网络世界和物理世界的融合，使这些智能设备具有自适应、自诊断、自修复和远程协助等功能“工业4.0“发展的最终目标是使所有的产品和设备都成为一个网络终端，实现人、设备、产品的互联，使彼此之间可以实时的实现数据的交换功能。

1.2集成性

“工业4.0“通过物理信息系统将生产系统中的传感器、控制系统、生产设备连接在一起形成一个智能网络，从而实现工业的横向、纵向以及端到端的高度集成。

“工业4.0“纵向集成的目标就是实现工厂内部从产品设计、生产制造、物流运输以及使用维护等环节信息无缝连接，这是实现智能化生产的基础；在以前的工业生产模式中，企业一般只是追求自身内部环节的连接与协同，但是在“工业4.0“的应用过程中，要实现从企业内部信息集成向产业链信息集成的转变，使企业间的合作更加紧密。

1.3创新性

“工业4.0“在航空制造业应用的过程就是航空制造技术不断发展创新的过程，其主要表现在技术、产品、模式创新等方面。

技术创新主要指传感器技术、嵌入式系统、人工智能技术、无线通信技术等方面的创新，为建设智能工厂奠定坚实的技术基础；产品创新即实现产品的智能化，将信息通信技术和传感器技术融入到产品中，使产品具有感知、存储、传输等功能；模式创新主要包括模式创新和组织创新两个方面，由于单机智能设备利用互联网技术可以实现自由的、动态的组合，以满足不同的制造需求，因此，未来的生产模式将实现由大批量生产向个性化定制的转变。

1.4大数据

“工业4.0“的大数据是指智能制造设备在生产过程中会产生大量与生产相关的信息数据，需要对这些数据信息进行快速的收集、处理并反馈至生产的各个环节之中，使生产能够高效高质的运行。例如，生产设备在长时间使用后会出现一定的磨损，再加上生产过程中环境、材质等因素的影响，导致生产出的产品精度下降，智能制造设备能够及时的将这些数据信息传递给智能制造设备。智能制造设备在接收到这些数据后对其进行分析、判断，并调整控制策略，以保证生产的顺利进行。大数据处理技术直接影响着生产的智能化水平，是实现智能生产的关键要素。

2工业4.0在航空制造业的应用

“工业4.0“的核心是智能化，即利用工业互联网及相关软硬件设备与系统，建立贯通虚拟产品开发和现实制造执行的智能化工厂，以企业横向和纵向集成为产品研发和生产过程提供多维信息和总体框架，实现制造业从自动化向智能化的飞跃。“工业4.0“在航空制造业的应用主要体现在两个方面：一是建设“智能工厂”，即重点研究智能化生产系统；二是实现“智能生产”，主要涉及智能检测、人机互动以及3D等技术在工业生产过程中的应用等。

2.1建设智能工厂

智能工厂是指通过工业互联网将智能物理设备连接起来，使智能设备具有计算、通信、精确控制、远程协调和自治五大功能。建设智能工厂的核心就是开发单机智能设备和实现单机智能设备的互联。

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第1页：工业4.0在航空制造业的应用(1)
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