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工业4.0在航空制造业的应用
“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。
单机智能设备主要指高度集成的模块化的能进行自我控制并能独立完成某些任务的执行单元，其主要包括通信、检测、控制、存储以及执行等功能。通过通信单元能够实现机器和机器之间的沟通，并能产生和存储相关的数据；检测功能单元通过传感器实时检测设备当前的状态信息并实时反馈给控制单元；控制单元根据控制规则和检测单元反馈回来的信息部署任务并将任务发送给执行单元；执行单元接收到任务后操控物理对象。
在未来航空制造业的智能工厂中，即使最小的设备也有会一定程度的内置功能。我们可以看到一些高度集成、低功耗、低成本、存储和无线传输等功能标签贴在生产设备上。智能设备之间可以通过读取彼此的标签实现信息传递功能。以航空制造业的智能化装配车间为例，当原件被送到装配车间后，智能装配机器人通过读取元件的标签可以获得其参数信息以及该器件从哪来该送往何处，进而自动的选择夹具，然后通过读取装配目标的标签信息判断该器件是否为目标需要的，最后通过读取到的标签信息自动规划路径，实现自动装配功能。据有关数据统计显示，智能化装配系统的使用使装配成本降低了30%，装配失误率降低了80%，装配周期缩短了70%，极大地提高了装配质量和效率。
建造智能工厂的核心内容是实现智能设备的互联，通过工业互联网，将工厂内智能设备连接在一起，使得不同类型和功能的智能设备连接起来组成智能车间，最终再由不同功能的智能车间互联组成智能工厂。这些单机智能设备、智能生产线、智能车间及智能工厂可以自由的、动态的组合，以满足不断变化的制造需求，形成高度柔性的生产方式，使高度快速的智能化生产成为可能。
由于智能单元配有传感器和用以识别设备身份的标签，并具有通讯功能，工厂管理人员可以通过网络可以实时监控智能设备的运行状态以及所在的位置等信息，进而实现对工厂的监控与管理。
航空制造业中智能工厂的互联网连接方式和普通的互联网不同，智能工厂利用互联网相连接的最终目的是实现人与设备以及设备与设备之间的互联，把不同的设备通过数据交换连接在一起，是工厂内部的智能设备形成一个整体，进而实现智能化生产。在这一阶段，智能工厂通过工业互联网连接在一起可以更好地协调各个车间、工厂的生产，对提高航空制造业的生产效率、降低成本具有重大的意义。
2.2智能生产
由于航空制造业具有材料难以切削、工艺及精度要求高、过程控制及检测要求严格、多品种小批量等特点，使得航空制造业对制造过程的实时监测以及柔性化生产有着迫切的需求。
“工业4.0“在航空制造业的最终目标是实现产品的智能生产。智能生产技术是在目前自动化技术、网络技术、无线传感技术以及人工智能的基础上，通过感知、人机交互、决策、执行和反馈，实现产品设计过程、制造过程和企业管理的智能化，是信息技术和制造技术的深度融合与集成[on。实现航空制造业的智能生产是一种目标，其最核心的部分就是实现产品生产排序自动化、生产线自动化、测试检测自动化、装配自动化等。
智能生产是一种目标，就是全面实现生产智能化。生产过程中，智能生产系统能够将智能单机设备存储的信息进行管理和分析，在无人或者较少人参与的情况下利用这些数据提高生产效率、降低成本以及增加生产的灵活性，最终实现智能生产。
以数控加工车间为例，在对飞机的零部件进行切割时，无论其设计如何精准，在实际的切割过程中如果道具或者其他设备出现问题，都会导致零部件产品的加工偏差。而在智能生产过程中，在零部件进行切割之前就能预测出能否实现准确切割，并在加工工程中实现设备的实时监测，一旦设备或产品即将出现偏差，智能检测系统能够及时的自动修复及调整设备，使之加工出来的产品满足航天工业精度要求。
航天制造业实现智能化生产还依赖于另一项重要技术：3D打印技术。3D打印技术是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。以航天制造业的铸造车间为例，大多数情况下，即使在实时监测的生产环境中，产品的精度也无法达到100%的准确度。但是采用3D打印技术，工人只需要输入需要加工的零部件的3D模型，智能制造系统便可以立即将产品制造出来。由于3D打印技术采用增材制造(过去的车铣刨磨是减材制造)，他不仅可以将产品生产出来，而且还可以在保证产品精度的前提下修补生产过程中出现的缺陷，避免浪费。
智能产品也是“工业4.0“在航空制造业应用的一个重要体现。智能工厂生产出来的半成品或者产品应该自身信息存储、自我检测、无线传输等功能。智能产品内置的存储功能可以存储产品的工艺参数、加工过程、测试结果等数据，外部设备将不再是记录产品数据的唯一手段；智能产品的自我检测功能可以实时的对自身进行检测，一旦检测到故障信号，及时的将故障内容和原因通过自身的无线传输功能传送到智能管理系统。由于航空制造业产品结构复杂，智能产品的自我检测可以大大提高检测准确度，减轻工人的工作负担。
3技术要求
目前，“工业4.0”在航空制造业的应用还处于起步阶段，想要完成智能工厂的建设还有许多问题亚待解决。由于“工业4.0“涉及到系统工程、工业工程、软件工程等多个学科的综合运用，所以想要解决目前所面临的问题还有很长的路要走，下面总结出目前“工业4.0“在航空制造业应用中所面临的主要问题。
3.1行业标准制定
若想实现“工业4.0“在航空制造业的应用，就必须解决各生产环节的沟通以及衔接问题。目前航空制造业涉及到机械、材料、信息、自动化等多个复杂的领域，虽然在各个领域已经存在通用的既定标准，但是不同领域之间的标准需要进一步调整和制定。而行业标准的制定可以大大提高产品从一级生产到下一级的生产效率。
3.2非接触式检测
由于航空制造业具有工艺及精度要求高的特性，因此检测技术是工业升级中所要解决的重要问题。“工业4.0”的一大特点就是实现产品的生产线实时监控，因此对质量检测也提出了更高的要求，需要达到高效率、高精度的检测。传统的接触式检测虽然在精度方面相较于非接触式检测存在一定优势，但是由于其效率远低于非接触式测量，无法满足“工业4.0”的要求。因此稳定、高效的无线检测技术是实现“工业4.0“在航空制造业应用的了基础。
3.3工业机器人
工业机器人作为实现工业生产自动化、智能化的重要工具，在实现“工业4.0”在航空制造业应用中起着至关重要的作用。目前工业生产过程中，依旧是以工人劳动为主导，机器人只是起到辅助作用。若想用机器人逐渐替代工人进行生产对以下两个方面技术提出了很高的要求。
首先是复杂装配问题，目前工业机器人已经可以在简单重复性工作(如喷漆、弧焊、电焊、堆垛等)上很好的替代工人，但是面对体积小、结构复杂的对象时，工业机器人依旧无能为力。其次是柔性问题，目前工业机器人大多数均为完全刚性的，因此导致其一旦出现误差将会导致工件或者其自身遭到损坏。
3.4自动识别技术
“工业4.0”追求物联网与服务网相融合，生产线上的产品不仅仅是单方面接受检测，还可以与生产设备相互通信，主动发送信息。智能工厂中，设备与设备之间的“交流”都是通过读取彼此的标签信息进行的，因此自动识别技术尤其是条形码和无线射频技术，是实现“工业4.0”不可缺少的部分。无线射频技术相对于条形码技术除了具有非接触性外的优势外，还可以存储温度、湿度等信息。但是由于考虑到成本的因素，目前工厂仍然在广泛应用条形码技术。因此要实现“工业4.0”在航空制造业的应用还需研究开发低成本、低功耗的无线射频技术。
3.5网络安全与可靠性问题
安全和保密问题是军工企业的产生系统的首要设计原则。一旦军工企业的互联网遭受到黑客的攻击，将对国家的安全和国民经济造成不可估量的影响。因此，要实现“工业4.0”在航空制造业的发展首先要研究可靠安全的网络技术，以妥善处理好保密安全问题。
4结论
由于我国航空制造业目前面临着资源使用效率低，环境压力大，人力成本、运营费用高等多种问题，以智能生产为核心的“工业4.0”是未来航空制造业发展的然趋势。“工业4.0”具有资源配置效率高，对市场需求变化响应快，人力成本与物流成本低等诸多优点。
但是，我国航空制造业存在基础较为贫乏，高新技术落后的情况，因此在此次变革过程中，应当发挥自己市场巨大，擅长数据分析的优势，拉动航空制造业改革，最终借助此次机会缩小与发达国家的差距，甚至实现“弯道超车“。
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