智能制造在航天企业中的应用

发布时间：2020-03-24 作者：徐璞来源：航天科研管理

关键字：智能制造航天企业

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我国航天事业经历多年的信息技术发展，目前在世界高新技术领域占据重要位置，而我国提出的“中国制造2025”发展战略，更加为以后航天企业由“传统制造”转向“智能制造”提供了风向标。

　　我国航天事业经历多年的信息技术发展，目前在世界高新技术领域占据重要位置，而我国提出的“中国制造2025”发展战略，更加为以后航天企业由“传统制造”转向“智能制造”提供了风向标。采用先进的智能制造技术，能够确保工艺的一致性和可靠性，降低生产成本，提高生产效率，提升企业市场竞争能力。本文通过简要介绍德国提出的“工业4.0”、美国提出的“工业互联网”以及“中国制造2025”等发展战略，从技术和理论角度出发论述以信息技术为核心的智能制造模式在我国航天产业三维可视化软件、工业机器人、数控机床管理、仓储物流管理等方面的具体应用。

　　一、三维装配工艺软件

　　如我们所知，最初的二维设计工艺文件仅能通过文字描述、二维图纸等静态的工艺设计手段，文字表述不够直观，当面对复杂的装配工序时，二维图纸对零件的局部安装过程不能很清晰的表达，而操作人员很难通过二维图纸快速掌握产品的整个装配流程，经常需要工艺人员的指导。而随着智能制造理念的推广，航天企业将三维装配工艺工具应用到工艺装配中去，如西安航天精密机电研究所使用的三维可视化装配工艺工具软件，ADPTools。该软件利用已有的三维模型数据（Pro/E和UG软件格式），进行模型轻量化转换，快速生成三维装配工艺动画，以指导车间装配人员进行装配生产。

　　通过将敏捷服务器软件安装至服务器后对轻量化软件、三维工艺编制软件、可视化文件浏览器进行授权，从而使软件可以正常使用。同时将相对应的文件依托现有的PDM系统进行传递，使车间现场可以浏览三维装配工艺。

　　二、工业机器人

　　工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能、控制技术等多种学科等先进制造技术于一体，具有适应性强，精度高等优点。通过对工业机器人的使用，不仅可以增加产量、提高劳动生产效率，提高品质、并且能够改善劳工工具、缩短产品生产周期、减少资源消耗和环境污染，是制造业生产自动化中的一个重要环节。

　　在部分航天单位中，已经开始使用平面关节型装配机器人，高精度减速机，工业机器人的使用，代替了传统的人力劳动，使得精度大大提高，在制造业中，工业机器人根据具体应用分为焊接、装配、喷漆、码垛、搬运等类型，在工业生产中，因为工业机器人的存在，可以很方便的对装配内容和方式进行改变，工业机器人技术的研究、发展与应用，有力地推动了世界工业技术的进步

　　三、DNC系统

　　随着信息化与工业化的两化融合的深入人心，航天企业制造车间开始了自身信息化系统建设，DNC系统作为航天制造车间信息工程的第一步，在制造环节中占据着重要位置，近年来智能制念的提出，进一步推动了DNC技术的进一步研究和应用。

　　DNC（Distributed Numerical Control，分布式数字控制）是企业信息化的重要组件，是数字化车间的前提和基础，DNC系统在企业信息化中承担重要的角色，承担着与底层设备之间的通讯，是MES系统与数控设备之间信息沟通的桥梁。DNC系统接收来自上层MES系统的计划指令，并将生产指令、数控程序等信息传递给车间现场和设备；另一方面，MDC系统可以实时采集数控设备的生产数据，并实时监控数控设备的运行状态，经过分析、计算将生产运行状况反馈给MES系统，成为上层信息系统MES、PDM、ERP决策的依据。西安航天精密机电研究所部署的DNC系统功能主要有如下几点：

　　（1）机床联网：数控加工数据的集成DNC系统存在的主要目的，是使得航天制造车间的设备操作者以及计划管理者、检验人员以及产品承接方、材料输入方能够直接与数控机床进行沟通。实现数控机床网络化、长距离通讯，操作者直接在机床控制面板上就可得到服务器上的程序，实现无人值守。

　　（2）程序管理：实现NC数据统一管理，将DNC总服务器放置在工厂信息中心，所有分厂的数控程序及其相关的文档集中放在DNC服务器上。做到NC程序的规范化、流程化管理，程序状态管理，人员权限管理。

　　（3）机床监控：实现对机床运行情况，如：开关机、加工、维修等状态的监控。实时了解机床的实际状态，获得机床加工及故障信息，给机床的维修提供便利，为系统提供智能决策，为车间合理安排生产，改善生产效率提供数据依据。

　　（4）统计分析：能对现场设备的实际应用情况作出效率统计，显示各类机床状态，开动比率。查看设备的运行情况，进行对比分析，获得机床实际功率变化曲线，通过统计分析得到机床运行状况及利用效率、开机率、故障率等效率指标。

　　（5）系统集成——实现DNC、MES系统在数字化制造系统内部之间的集成，对外实现数字化制造系统和ERP系统的双向集成以及和PDM系统的单向集成，实现公司对各个信息化系统的集成应用的要求。

　　四、仓储管理系统

　　随着智能制造的广泛推广，航天企业内部的各类流程都必然产生物料的流动，更多的航天企业不仅不断实现生产自动化，而且也更加重视物流自动化。制造业中，在进行零件加工过程中，零件状态包括毛坯、半成品和成品、以及刀具的使用、保存问题，使得现代物流仓储自动化技术得以广泛应用，目前已经有很多航天企业，都在使用该技术来实现智能制造。

　　主要通过建立工装、刀具、工件的自动化立体货柜，通过分析库区的大小、货位的数量及规格等要素，从而确定合理的货位分布，实现工装刀具、工件的自动仓储。

　　在智能生产线中设置有自动运输导轨，并与自动化立体货柜连接，利用无人引导小车（AGV）实现工装、工件在仓库与机床、机床与机床间的自动运输。