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| 中國“智慧工廠”之路應該如何走？ |
| 發(fā)布時間：2016/3/12 9:11:01 來源：鑫泰科技 發(fā)布者：manni123 |
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先進數(shù)控加工技術是當代航空制造業(yè)的關鍵技術之一，也是柔性制造技術的基礎。我國航空事業(yè)的發(fā)展壯大，給航空制造業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展空間和機遇。飛機結構件數(shù)控加工企業(yè)高端數(shù)控裝備明顯增加，飛機結構件的產(chǎn)量也顯著提升。由于飛機結構件結構設計趨于復雜化、幾何尺寸趨于大型化、基體材料趨于多樣化，對數(shù)控加工技術提出了更高的要求。于此同時，傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織管理、資源協(xié)調(diào)調(diào)度的效率和控制方法，已經(jīng)難以滿足產(chǎn)品發(fā)展對生產(chǎn)能力的需求。
在這樣的背景下，經(jīng)過多年信息化與工業(yè)化的融合建設，我國航空制造數(shù)控加工技術已取得了長足的進步。例如，以特征技術為基礎的飛機結構件CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)技術、智能化CAPP技術、車間級的生產(chǎn)組織管理與調(diào)度技術、分布式的DNC技術、數(shù)據(jù)庫及專家知識庫等有了很大的提高。
但是，與工業(yè)發(fā)達的國家相比，特別是與以德國、美國、日本為代表的制造業(yè)強國相比，在高端數(shù)控機床、智能化工藝技術、先進物流體系及數(shù)字化管控平臺建設等方面尚有差距。因此，如何依靠信息技術與工業(yè)技術的融合，進一步提升我國航空制造企業(yè)的自動化水平，以及人與物、人與生產(chǎn)的有機結合，實現(xiàn)飛機結構件數(shù)控加工技術質(zhì)的提高，是我國航空制造業(yè)必須思考和經(jīng)歷的智慧工廠之路。
中國“智慧工廠”之路應該如何走？
航空制造技術發(fā)展趨勢
1、以數(shù)字化為核心
數(shù)字化制造是制造技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術與管理科學的交叉、融合、發(fā)展和應用結果。對制造企業(yè)而言，各種信息均以數(shù)字形成通過網(wǎng)絡在企業(yè)內(nèi)傳遞。在虛擬現(xiàn)實、快速原型、數(shù)據(jù)庫等多種數(shù)字化技術的支持下，對產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規(guī)劃與重組，實現(xiàn)對產(chǎn)品設計和產(chǎn)品功能的仿真、加工過程和生產(chǎn)組織過程的仿真，或完成原型制造，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的快速重組與對產(chǎn)品需求的快速響應。
2、以自動化為基礎
隨著數(shù)字技術的發(fā)展，“自動化”技術已從單純的自動控制、自動調(diào)節(jié)、自動補償、自動辨識，發(fā)展到自學習、自組織、自維護、自修復等更高的自動化水平。自動控制的內(nèi)涵與技術水平也已在控制理論、控制技術、控制系統(tǒng)、控制元件等方面得到了的全面發(fā)展。通過可靠的自動化技術，可以實現(xiàn)對數(shù)控裝備、車間物流系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)開展運行模式升級，以適應生產(chǎn)過程柔性、高效、智能化的需求。因此，自動化是先進制造技術發(fā)展的前提條件。
3、以集成化為措施
現(xiàn)代航空制造數(shù)控加工企業(yè)的集成，是融合了機電一體化技術、先進傳感技術、智能加工技術、先進工藝技術、數(shù)字處理技術的有機體系。它打破了傳統(tǒng)的生產(chǎn)工段、工藝技術、信息處理、輔助資源等單獨運轉(zhuǎn)的模式，將加工企業(yè)作為一個有機整體將生產(chǎn)信息、生產(chǎn)功能、生產(chǎn)過程等進行集成，實現(xiàn)運行模式的轉(zhuǎn)變，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率及對產(chǎn)品質(zhì)量的控制。
4、以網(wǎng)絡化、智能化為道路
制造技術的網(wǎng)絡化、智能化是航空制造數(shù)控加工技術發(fā)展的必由之路。依靠成熟的網(wǎng)絡化技術，新型的虛擬制造組織已經(jīng)完成了諸如A380、Boeing787、F35等先進民用、軍用飛機的制造，虛擬制造組織內(nèi)部的各企業(yè)致力于各自的核心業(yè)務，實現(xiàn)優(yōu)勢互補以及資源優(yōu)化動態(tài)組合與共享。智能化制造模式的基礎是智能制造系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)既是智能和技術的集成而形成的應用環(huán)境，也是智能制造模式的載體。以一種高度柔性與集成的方式，借助計算機模擬的人類專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構思和決策，同時完成信息和數(shù)據(jù)的收集、存儲、處理、完善、共享、繼承和發(fā)展，支撐龐大的制造工廠的智慧化運行。航空制造技術發(fā)展趨勢圖如圖1所示。
行業(yè)現(xiàn)狀
作為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱工業(yè)，航空制造業(yè)已經(jīng)成為決定國家發(fā)展水平的最基本因素之一。以美國、德國為代表的世界領先工業(yè)國家紛紛制定了相應的制造業(yè)發(fā)展計劃，來支持其工業(yè)的進一步發(fā)展。國際金融危機后，美國提出經(jīng)濟增長必須回歸實體經(jīng)濟，因此，將“再工業(yè)化”作為重塑競爭優(yōu)勢的重要戰(zhàn)略，使美國制造商致力于制造業(yè)里最高端、最高附加值的領域，全力強化技術優(yōu)勢。德國設計的“工業(yè)4.0”概念，提出了以智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，認為智能工廠是構成未來工業(yè)體系的一個關鍵特征，這一戰(zhàn)略將推動德國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型以及整個德國工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。我國也制定了《中國制造2025》發(fā)展規(guī)劃，在重視轉(zhuǎn)型升級之外，還有工業(yè)化、信息化“兩化深度融合”，大力支持對國民經(jīng)濟、國防建設和人民生活休戚相關的數(shù)控機床與基礎制造裝備、航空裝備、海洋工程裝備與船舶、汽車、節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略必爭產(chǎn)業(yè)優(yōu)先發(fā)展。近年來，在航空制造數(shù)控加工技術領域，開展了有效的先進數(shù)控加工技術和數(shù)值模擬與仿真技術的研究與應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對真實生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)過程幾何特征的精確仿真。在航空難加工材料大型結構件的加工中，已經(jīng)綜合應用專用高速刀具、高速切削技術、切削過程物理仿真優(yōu)化技術、機床運行監(jiān)測技術等，實現(xiàn)了飛機結構件加工過程的高速、高效、平穩(wěn)和無人工干預。
在高端數(shù)控機床的智能化應用和維護領域，通過對數(shù)控系統(tǒng)二次開發(fā)、機床運動部件和結構部件傳感器優(yōu)化布置、機床運行專家知識庫的構建，已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)控機床自動化運行、狀態(tài)實時監(jiān)控、誤差自動補償、機床故障預警及狀態(tài)維護等技術的工程化應用，顯著提升了機床運行效率。特別是在車間級數(shù)字化管控等方面取得了階段性成果，建立了車間制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystems，MES)、分布式數(shù)字控制系統(tǒng)(DistributionNumericalControl，DNC)，并通過管理駕駛艙技術實現(xiàn)了對工廠運行狀態(tài)的顯性化實施監(jiān)控，具備了良好的工廠數(shù)字化基礎。鑫泰數(shù)控加工中心機器人龍門
目前，所開展的數(shù)字化工作基本實現(xiàn)了數(shù)字化技術工作環(huán)節(jié)中的應用。但是，沒有深入到系統(tǒng)內(nèi)部去改變傳統(tǒng)的設計、制造、試驗和管理的模式、方法、手段、流程和生產(chǎn)組織，距離智慧化的現(xiàn)代數(shù)控加工工廠尚有很大距離。
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