浅析智能制造在航空航天制造业的应用9篇

浅析智能制造在航空航天制造业的应用9篇浅析智能制造在航空航天制造业的应用　3　航空航天装备　飞机飞机重点发展的产品是干线飞机、支线飞机、通用飞机、直升机、无人机。　航空发动机航空发动机重点发展的产品是大涵道比下面是小编为大家整理的浅析智能制造在航空航天制造业的应用9篇,供大家参考。

篇一：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

　航 空 航 天 装 备

　 飞机 飞机重点发展的产品是干线飞机、支线飞机、通用飞机、直升机、无人机。

　航空发动机 航空发动机重点发展的产品是大涵道比大型涡扇发动机、中/小型涡扇/涡喷发动机、中/大功率涡轴发动机、大功率涡桨发动机、航空活塞发动机。

　航空机载设备与系统 航空机载设备与系统重点发展的产品是航电系统、飞控系统、机电系统。

　航天装备 航天装备重点发展的产品和重大航天工程是运载火箭、国家民用空间基础设施、空间宽带互联网、在轨维护与服务系统、载人航天与探月工程、深空探测。

　 飞机 飞机是为国民经济、社会发展和人民交通出行服务的空中运载工具，主要包括干线飞机、支线飞机、通用飞机、直升机和无人机等。

　需求

　 航空运输和通用航空服务需求的不断增长为飞机制造业发展创造了广阔的市场空间。预计未来 10 年，全球将需要干线飞机 1.2 万架、支线飞机 0.27 万架、通用飞机 1.83 万架、直升机 1.2 万架，总价值约 2 万亿美元；同时，随着我国空域管理改革和低空空域开放的推进，国内通用飞机、直升机和无人机市场巨大。

　目标

　 2020 年，民用飞机产业年营业收入超过 1000 亿元；150 座级单通道干线飞机完成研制、生产和交付；干线飞机交付量占国内市场份额 5%以上，涡桨支线飞机交付量占全球市场份额 5%～10%，通用飞机和直升机交付量占全球市场份额分别达到 20%和 10%。

　 2025 年，民用飞机产业年营业收入超过 2000 亿元；280 座级双通道干线飞机完成研制、生产和交付；干线飞机交付量占国内市场份额 10%以上，涡桨支线飞机交付量占全球市场份额 10%～20%，通用飞机和直升机交付量占全球市场份额分别达到 40%和 15%。

　? ? 发展重点 1．重点产品 ?干线飞机 ——单通道干线飞机 130～200 座级、单通道、高亚声速、中短途运输机。

　——双通道干线飞机 250～350 座级、双通道、高亚声速、中远程运输机。

　?支线飞机 ——先进涡扇支线飞机 70～120 座级中短途涡扇运输机。

　——涡桨支线飞机 50～60 座级短途涡桨运输机。

　——先进 70 座级涡桨支线飞机 70 座级短途涡桨运输机。

　?通用飞机 ——公务机 大、中、小型涡扇公务机，以及中、轻型涡桨公务机。

　——多用途飞机 最大起飞重量 1t 左右，用于培训、娱乐、空中测绘等作业。

　——特种飞机 最大起飞重量 50t 左右，用于救援/灭火、森林防护、水上运输等作业。

　——现有产品改进改型 对包括运-12F 在内的现有产品进行座舱增压、气动优化、更换发动机、提升最大巡航速度和升限、提升舒适性等改进改型。

　 ?直升机 ——重型直升机 最大起飞重量 30～40t，主要用于消防、设备物资吊运及安装、应急救援、陆上/海上执法等领域。

　——先进中型多用途直升机 最大起飞重量 7t，载客 16 名。

　——先进轻型双发直升机 最大起飞重量 3～4t，载客 8 名。

　——现有产品改进改型 对 1 吨级轻型活塞单发直升机、2 吨级轻型民用直升机、4 吨级双发多用途直升机和 13 吨级大型民用运输直升机等现有产品实施综合改进，提高使用寿命、可靠性和产品质量。

　?无人机 开发不同级别的固定翼和旋翼类无人机，突破微型任务载荷、自主导航、自适应控制、感知与规避、高可靠通信、适航及空域管理等关键技术，逐步提高无人机的可靠性和安全水平，满足边境巡逻、治安反恐、农林作业、地图测绘、管线监测与维修、应急救援、摄影娱乐等各类应用需求。

　2．关键共性技术 ?绿色环保飞行器综合设计与验证技术 采用多学科优化、新概念布局等手段进行高效、环保飞行器设计与验证，实现未来低油耗、低排放、低噪声绿色飞行。

　?飞行器复合材料典型主体结构设计、制造与验证技术 研究并突破热固性树脂基复合材料应用到机翼、机身等主结构所需的设计分析、制造工艺、试验验证等关键技术。

　?大型轻量化整体及高强金属结构制造技术 以机身壁板、机翼壁板，以及起落架、框梁肋等部件为主要对象，重点开展钛合金、铝合金、铝锂合金、高强钢等金属结构的制造工艺研究。

　?高舒适直升机动力学设计与验证技术 通过对动载荷、传动路径和机体响应的综合分析和设计，降低直升机的振动水平，提升直升机的可靠性和舒适性。

　 ?健康监测、智能维护系统与客户产品支援综合集成应用技术 形成集单机和机群的飞行状态数据、部件故障数据、寿命预测、机队管理、地面运营为一体的综合健康管理系统集成技术体系。

　? ? 应用示范工程 （1）基于网络的设计/制造/服务一体化示范工程 在完善现有异地协同设计制造平台的基础上，建立具备大数据分析/云计算处理能力的不同层次设计优化及产品全寿命健康管理中心，实现制造全过程和使用全寿命的管理。

　（2）飞机智能制造示范工程 开展飞机、直升机智能制造技术集成应用示范，提升智能化，到 2020年建设典型大部件智能加工与装配示范线；到 2025 年建设若干大部件智能生产示范车间。

　（3）复合材料大部件高效低成本制造示范工程 开展大型复合材料机身和机翼高效低成本制造工艺和装备的开发、应用与试验一体化示范，形成先进研制与生产能力。

　（4）民用飞机技术集成飞行验证应用示范工程 构建民用飞机技术集成飞行验证平台，掌握民用飞机技术综合评估与飞行验证方法，加速民用飞机技术成熟，形成我国民用飞机集成验证能力。

　（5）民用飞机示范运营工程 以“让航空公司愿意用、航班机组愿意飞、广大乘客愿意坐”为原则，分别开展干线飞机、支线飞机和通用飞机的示范运营和设计优化，不断提升产品性能、日利用率和签派率，提高航线适应性和竞争力。

　? ? 战略支撑与保障 （1）加强民用航空器标准规范和适航能力的建设 建立以市场为导向、以企业为主体的开放式民用航空器标准规范体系，大力推进民用航空标准化创新，着力解决民用航空器研制的核心技术标准和基础标准问题；提高适航审定和验证能力，增加审定机构和人员，提高审定和验证技术，拓展国际双边适航，满足民机工业发展需要。

　（2）制定通用飞机发展纲要，成立行业联合协会 制定我国通用飞机发展纲要和配套政策，加大力度促进国产通用飞机工业发展；同时，成立通用航空制造业协会，引导通用航空产业快速健康发展。

　（3）支持国产民机市场营销和服务保障体系建设 建设完整的民机营销和服务保障体系，增强我国民机产业的国际竞争力、扩大外贸出口。

　（4）鼓励发展国产专用关键工艺装备，提高保障能力 制定航空专用工艺装备发展规划，重点关注特殊的、关键的、买不到的工艺装备；对国产航空专用工艺装备研制实行特殊政策扶持。

　? ? 飞机技术路线图 飞机技术路线如图 3-1 所示。

　3 3 ? 航空航天装备 ⏐ ⏐

　中国制造 2025 ?

　065

　图 3-1

　飞机技术路线

　 航空发动机

　航空发动机产业是指涡扇/涡喷发动机、涡轴/涡桨发动机和传动系统，以及航空活塞发动机的集研发、生产、维修保障服务的一体化产业集群。航空发动机产业链长，覆盖面广，对国民经济和科技发展有着巨大带动作用。

　需求

　 未来十年全球涡扇/涡喷发动机累计需求总量将超7.36 万台，总价值超 4160 亿美元；涡轴发动机累计需求总量超 3.4 万台，总价值超 190 亿美元；涡桨发动机累计需求总量超 1.6 万台，总价值超 150 亿美元；活塞发动机累计需求总量超 3.3 万台，占 60%以上通飞动力市场，总价值约 30 亿美元。同时，国内干线客机对大型涡扇发动机的市场累计需求总量超 6000 台，总价值超 500 亿美元，而低空空域的开放也将进一步刺激通用飞机对涡轴、活塞等发动机的需求量。

　 目标

　 2020 年，CJ-1000A 完成型号研制；1000kgf 级涡扇、1000kW 级涡轴等完成论证和型号研制；航空活塞发动机实现产业化；部分产品开始抢占国内飞机市场，开拓售后服务市场，进一步扩大中国航空发动机产业。

　2025 年，CJ-1000A 商业服役；1000kgf 级涡扇、1000kW 级涡轴等重点产品完成适航取证；5000kW 级涡桨等完成型号研制。实现自主研制的首型先进大型民用涡扇发动机在国内商业服役，使中国航空发动机产业进入世界第一梯队。

　? ? 发展重点 1．重点产品 ?大涵道比大型涡扇发动机 CJ-1000A 涡扇发动机，用于国产干线客机 C919。

　宽体客体涡扇发动机，用于中俄联合研制的宽体客机。

　 ?中/小型涡扇/涡喷发动机 7000～11000kgf 级齿轮传动涡扇发动机，用于喷气支线飞机。

　5000kgf 级涡扇发动机，用于喷气支线飞机或公务机。

　1000kgf 级小型涡扇发动机，用于 7～8 座轻型公务机。

　?中/大功率涡轴发动机 1000kW 级涡轴发动机，用于新型 5 吨级直升机。

　8000kW 级大功率涡轴发动机，保障未来重型直升机需求。

　?大功率涡桨发动机 5000kW 级涡桨发动机，用于未来涡桨支线客机及中小型运输机。

　?航空活塞发动机 200kW 航空活塞发动机，重油、航空生物燃料等安全低碳燃料，功重比大于 3，耗油率不大于 235g/kW·h，直联输出活塞发动机，用于轻型通用飞机和无人机。

　2. 关键零部件 ?先进大涵道比风扇系统 宽弦弯掠设计的钛合金/树脂基复合材料风扇和复合材料风扇机匣，涵道比>8，级压比达到 1.6。

　?先进高级压比高压压气机 级数 9～11、压比>20 的多级轴流式高压压气机。

　?先进低污染燃烧室 出口温度>1700K，满足国际民航组织 CAEP/8 的CO x 、UHC、NO x 和烟排放要求。

　?单晶/陶瓷基复合材料高压涡轮叶片 单晶/陶瓷基复合材料，耐温能力>1700K，效率>0.91，2 级总膨胀比>4.8。

　 ?先进健康管理系统 含状态监视、故障诊断与处理、故障预测和寿命管理，能显著提高任务安全性和可靠性，并降低寿命周期成本。

　?先进高性能长寿命传动系统 含长寿命重载轴承、高功率减速器和高转速传动系统，转速>20000r/min，轴承 TBO>5000h，最大传递功率>3000kW，减速器最大功率>15000kW。

　?先进全权限数字电子控制系统 飞行/推进综合主动控制，耐温能力>220℃，系统成本降低 50%～60%。

　3．关键共性技术 ?先进总体设计及验证技术 含先进航空动力总体设计与集成验证技术，飞发一体化设计与验证技术等。

　 ?高效高稳定裕度压缩系统技术 含低噪声大尺寸风扇/增压级技术，轴流/离心/组合压气机技术，高速螺旋桨/桨扇系统技术等。

　?高性能、低排放燃烧室技术 含高热容环形/回流燃烧室技术，陶瓷基复合材料燃烧室技术，低排放组织燃烧技术、长寿命火焰筒技术等。

　?高负荷、高效率、长寿命涡轮技术 含单晶/陶瓷基复合材料涡轮叶片技术，无导叶对转涡轮技术，变转速动力/低压涡轮技术等。

　?先进航空发动机设计/试验/综合维护保障技术 包括先进信息化技术，以及设计/试验/制造/维护保障一体化平台技术等。

　?航空发动机关键件再制造技术 含涡轮叶片、涡轮盘等关键件再制造、无损检测、涂层恢复技术，再制造/设计制造共用技术等。

　? ? 应用示范工程 1．航空发动机集成验证技术应用示范工程 形成航空发动机整机试验体系，建设整机地面试验台、高空试验台、飞行试验台等共性平台，以应用于航空发动机集成验证示范。

　2．航空发动机先进材料与制造应用示范工程 形成先进材料与制造研发体系，建设钛合金、高温合金、先进复合材料等的绿色制造、精确制造和智能制造的研发与验证体系，推广在航空发动机行业的应用，以满足研制周期和经济可承受性需求。

　3．商用航空发动机运营示范工程 开展商用航空发动机适航取证和运营示范，不断提升产品性能和安全性，提高航空发动机市场竞争力，以满足航空公司和乘客的需求。

　4．航空发动机智能化生产线示范工程 运用数字化、信息化、智能化技术升级发动机生产线，实现设计、制造数字化交互协同，建成典型航空发动机产品的智能化生产线，具备敏捷制造和柔性制造能力，满足航空发动机快速研发和智能生产的需求。

　5．航空发动机关键件再制造示范工程 利用先进的表面工程等再制造技术，实施航空发动机涡轮叶片、涡轮盘等关键件再制造，建立航空发动机再制造与设计制造的反哺互动机制，研发攻关发动机再制造关键专用装备。

　? ? 战略支撑与保障 （1）加强航空发动机发展顶层规划，尽快实施航空发动机重大专项，为航空发动机产业战略升级奠定基础。

　（2）加大国家战略性新兴产业来培育航空发动机市场，通过适航当局的适航取证和国际适航双边协议，为国产航空发动机参与国际竞争创造条件。

　（3）构建航空发动机智慧创新平台，建成智能化的产品设计/制造/试验/服务保障一体化平台，促进发动机产业发展。

　（4）加强航空发动机适航能力和人才队伍的建设，提高适航审定和验证能力，增加适航审定机构和人才队伍，满足民用航空发动机产业发展需求。

　（5）加强航空基础技术投入和基础工业建设，强化材料制造等通用/基础技术工程化应用开发，推进航空发动机自主创新发展。

　? ? 航空发动机技术路线图 航空发动机技术路线如图 3-2 所示。

　⏐ ⏐ 《中国制造 2025》重点领域技术创新绿皮书——技术路线图 074

　? 中国制造 2025

　 图 3-2

　航空发动机技术路线

　3 3 ? 航空航天装备 ⏐ ⏐

　中国制造 2025 ?

　075

　 图 3-2

　航空发动机技术路线（续）

　航空机载设备与系统

　航空机载设备与系统及配套包括航空电子、飞行控制和航空机电系统，以及航空材料和元器件等配套产业。航空机载设备与系统及配套是提高国产飞机性能、实现航空工业自主创新、形成航空产业竞争力的重要保障。

　需求

　国内外各类在研、在产、在役的飞机、直升机型号对航空机载设备与系统及配套需求强烈。未来十年国内仅干、支线客机所配套的...

篇二：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

www.cmtba.org.cn WMEM·2020年 第6期Series Report系列报道开放式、智能化的“蓝天数控”在航空制造领域的应用实践沈阳中科数控技术股份有限公司、中科院沈阳计算所高档数控国家工程研究中心随着新一代信息技术的发展及其与先进制造技术深度融合，全球兴起了以智能制造为代表的新一轮产业变革。而物联网和各种新型设备的不断涌现推动了边缘计算的产生。边缘计算充分利用物联网终端的嵌入式计算能力，与云计算结合，通过交互协作实现系统整体的智能化。数控系统作为制造技术与信息技术融合的产物，“工业4.0”、工业互联网以及“智能制造”的发展对数控系统的设计提出了新要求，万物互联时代的到来为数控系统智能化提供了新方向。在开放式数控系统的基础上，通过将工业物联网、边缘计算、数字孪生、人工智能等新一代信息技术融入数控系统，开展基于边缘智能的开放式数控系统的研发，在确保加工控制要求的基础上，进一步实现数控系统对加工过程的泛在感知及智能控制，以增强系统加工处理能力；并通过智能编程、智能故障诊断和远程监控，以及设备故障的预测诊断等功能，提升数控机床的性能和可靠性，提高复杂零件的加工效率和质量，在航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。本文通过分析智能制造与新一代信息技术对数控技术产生的新要求，提出了基于边缘智能的开放式数控系统的多维度需求框架，建立了可重构数控系统平台、基于信息终端的工艺链集成以及基于工业大数据产品生命周期管理体系结构，研制了“蓝天数控”系统，并通过航空制造领域关键零件的加工控制应用，探索了实现基于边缘智能的开放式数控系统的实现路径。一、数控系统的新需求作为制造技术与信息技术融合的产物，数控系统伴随着信息技术的发展而不断演化。传统的数控系统为满足其对功能与性能安全、可靠的要求，通常采用封闭式结构。PC技术的发展推动了数控系统从封闭走向开放，并促使其使用成本的降低。开放式数控技术不仅使数控系统在制造车间得到普及，也为融入新的技术奠定了基础。近年来，信息与通信技术的发展，特别是传感器、物联网、大数据、人工智能以及边缘计算的发展，为研制智能化数控系统创造了条件，并对数控系统提出了新的需求。（1）将边缘智能应用于数控系统，以满足系统实时性及隐私性要求。（2）将智能控制技术与自动化技术融合数控系统，以提高加工的精度、质量和效率。（3）通过工业互联网技术实现加工过程的感知及与智能工厂的融合，实现数控系统与数字化车间的互联互通。（4）通过数字化技术实现工件设计与编程、机床配套调试的优化、加工过程仿真等工序链的一体化。（5）通过互操作技术将数控系统与车间工艺与企业信息系统整合在一起，为数字化和无纸化生产，实现智能工厂奠定基础。另一方面，近年来智能制造在航空航天领域的推广与应用，也使数控机床不再单纯是加工设备，而是智能工厂/数字化车间的重要组成部分。智能制造的批量客户化的制造需求，要求将加工现场的感知、大数据处理、数字化建模、智能决策等新功能集成到数控系统中，形成制造过程的闭环，研制基于边缘智能的开放式数控系统（见图1），建立系统在不确定环境中的智能行为，应对不确定的市场环境，是数控系统的开发与应用的新方向。图1

　开放式、智能化数控系统。

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　49WMEM·2020年 第6期www.cmtba.org.cnSeries Report系列报道二、基于边缘智能的开放式数控系统针对新一代信息技术发展以及航空航天等领域的智能制造需求，本文基于开放式“蓝天数控”产品，提出了一种多维度的基于边缘智能的开放式数控系统框架（见图2），由功能/性能、工艺链、产品生命周期三个维度要求组成：（1）个性化功能/性能需求。客户化制造模式要求系统满足可扩展、互操作、可移植、可伸缩。（2）工艺链集成需求。在网络化制造环境下，数控机床不再是孤立的结点，而是整个制造系统中的重要环节。工业互联网、互联互通及互操作技术的发展，为促进产品设计、工艺、加工的一体化，实现制造过程闭环提供了支撑。（3）生命周期管理需求。物联网、工业大数据以及人工智能技术的发展，为开展故障诊断、运行状态监测、设备健康管理等提供了技术支撑。图2

　开放式、智能化数控系统的多维度需求针对个性化功能/性能需求，系统在硬件上采用M︰N的可重构方式，软件上采用基于中间件的二次开发平台，建立可重构的数控系统平台；针对工艺链集成需求，通过研制基于信息终端的网络化平台，以支持制造过程工艺链的集成；针对生命周期管理需求，通过构建包含制造、用户、运行、诊断的大数据平台，开发相关支持工具，以实现数控产品生命周期的管理。1.可重构的数控系统平台可重构的数控系统平台由软件平台和硬件平台组成。如图3所示，硬件平台包含人机接口单元（HMU）和控制单元（NCU），采用M︰N的可重构方式，即根据客户需求，可实现多个人机接口单元对应多个控制单元。每个控制单元通过现场总线实现对驱动器、I/O单元、传感器网关的控制。传感器网关支持有线/无线传感器介入。无线方式包括WiFi、RFID等无线射频方式。传感器通过广播同步与总线同步相结合的方式，实现传感器数据的采集与控制信息的同步。图3

　可重构硬件平台图4

　基于中间件的二次开发平台软件平台采用基于中间件的层次化结构，以支持用户个性化功能的开发（见图4）。其中，智能化中间件具有支持运算、插补、控制、I/O、工艺及人机交互的组件库，以实现数控系统实时、非实时及人机界面的控制；数据共享区为组件库提供数据源；基于Web服务模块实现数控系统与其他单元的数据交互，支持数据采集与云端应用。二次开发接口包含由基于QT跨平台图形引擎、Android SDK等形成数控系统二次开发平台的开发工具链，基于图形显示、组件操作、工艺编程、任务管理、状态监控的二次开发接口库，基于移动终端智能APP软件的应用管理器，以及任务管理、机床监控及诊断等个性化功能的二次开发和跨平台APP应用的开发和管理。。

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　50www.cmtba.org.cn WMEM·2020年 第6期Series Report系列报道但随着数据采集技术的进步与人工智能应用的不断加深，由此也引出数据量过大导致的网络传输延迟大、数据传输代价高以及计算安全和隐私风险等问题，无法有效满足需即时响应的用户对计算服务的需求。在此基础上，由边缘计算与人工智能融合而成的边缘智能范式为解决上述问题提供了有效保障。边缘计算将计算资源和服务从远离用户的云端下沉到网络边缘侧，从而有效降低网络延迟和带宽消耗；在更靠近用户和数据源头的网络边缘侧利用Docker、Kubernetes等容器化服务部署架构训练和部署深度学习模型，从而改善AI应用的性能和成本。基于人工智能的边缘计算解决方案需要实现云端、边缘与终端设备三者间的协同作用（见图5）。边缘端通过有线网络和无线网络从数控系统平台采集高频数据，在边缘网关与服务器端实现数据过滤、时序匹配、数据压缩、数据缓存以及数据打包等数据预处理和数据存储服务；边缘服务器利用有限的计算资源完成具有实时性要求或数据敏感的智能应用，并将应用反馈的决策信息反馈给数控系统；对于边缘难以完成的任务，边缘端将预处理得到的结构化数据发送至云端完成，从而实现云边端在计算、存储等资源上的协同。图5

　基于人工智能的边缘计算解决方案2.基于信息终端的工艺链集成平台围绕工艺链集成需求，基于“蓝天数控”的开放式体系结构，构建了基于信息终端的网络化平台（见图6）。通过信息终端，建立智能设备、生产单元、车间的信息通道，支持设备间的互联互通及互操作，实现制造过程中工艺参数、设备状态、业务流程等数据、多媒体信息以及制造过程信息间的交互，从而确保“编程仿真→工艺辅助→加工准备→加工过程→工件测量”的制造过程工艺链的集成与闭环控制。信息终端由支持多平台的显示终端与多协议网络代理服务器组成，其中代理服务器通过融合不同厂商的通讯协议，建立统一的数据模型，实现信息终端与蓝天数控系统、第三方数控系统，以及相关现场设备的互联互通及互操作，并为工业大数据平台、MES系统、虚拟现实与中央管控平台提供数据共享接口，实现智能化数控系统与车间智能设备和制造执行系统的信息集成。3.基于工业大数据产品生命周期管理平台基于采用信息终端的网络化平台，通过解决工业大数据采集、存储、管理与挖掘等关键技术，研制了汇聚生产工艺参数、设备状态等工业大数据信息平台，为开展产品生命周期的管理奠定基础（见图7）。基于大数据平台，通过对产品制造信息、用户档案、产品跟踪、调试维护、参数导航、故障诊断等数据信息的采集，实现产品生命周期管理，具体包括生产制造、安装调试、诊断维护、改进升级等管理。图6

　基于信息终端的网络平台图7

　基于大数据的产品生命周期管理生产制造管理根据产品制造过程中的生产、组装、测。

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　51WMEM·2020年 第6期www.cmtba.org.cnSeries Report系列报道试等信息，建立产品的生产制造数据库，包括生产批次、功能测试、参数设定、质量检验等生产信息。产品安装调试管理按照客户的个性化需求建立用户档案，当数控系统在机床厂进行配套后，可将产品与机床的匹配参数上传到产品用户数据库中，实现对产品的跟踪管理。当数控机床到最终用户进行加工应用时，产品用户数据库可以根据机床的具体加工对象，对数控产品的初始参数进行导航设置。当产品出现故障时，设备的故障类型、故障原因、维修记录等信息上传到故障维护数据库中。同时，故障维护数据库利用大数据以及专家系统，综合设备参数、设备运行状态、故障类型、故障原因、故障维修记录等信息，给出设备故障的原因分析与维修建议，以实现对产品全生命周期的管理。三、“蓝天数控”及应用实践基于边缘智能的开放式“蓝天数控”系统，由车间网络层，控制层和设备层三个层次组成。车间网络层通过工业以太网实现车间设备与数控机床的互联互通，通过信息终端实现工艺链的集成与互操作；控制层采用M:N的可重构方式，通过基于中间件的二次开发平台实现客户化个性化功能的开发；设备层通过智能网关实现传感器的介入以及智能应用的部署，支持加工现场的感知和产品全生命周期的管理。基于边缘智能的开放式“蓝天数控”系统，针对航空制造领域飞机结构件、发动机叶片等关键部件的制造需求，开发了相应的数控系统，以对系统的个性化功能/性能、工艺链集成以及产品全生命周期管理进行应用验证。其中，动梁桥式龙门双闭环反馈同步控制，对系统运动控制层面的个性化功能/性能需求进行了验证；双通道11轴激光微孔冷加工数控机床、双通道14轴数控砂带磨削中心，对系统工艺层面与运动控制层面的个性化功能/性能需求进行了验证；航空制造领域数字化车间验证了基于信息终端的工艺链集成与数控设备生命周期管理需求。1.动梁桥式龙门双闭环反馈同步控制针对GMC2060U五轴动梁桥式龙门加工中心（见图8）及GMC3060/GMC2060高速龙门铣床的特点，6米长的龙门轴X轴要求采用4个电机同步驱动，同时完成消隙任务，并且在双驱龙门两侧同时安装了海德汉的距离编码格式的光栅尺作为位置检测反馈系统。要求系统既要保证4个电机的同步驱动控制及扭曲量误差，又要保证静态及动态的间隙消除，同时还要完成双尺的全闭环检测实时反馈的任务。图9

　激光微孔冷加工数控机床针 对 上 述 控 制 要 求 ， “ 蓝 天 数 控 ” 系 统 采 用EtherCAT高速总线通讯技术，由上位数控系统主机作为主站，与作为从站的各电机驱动器进行时间轮询的实时通讯，通过数据给定、全站点状态监测、速度、位置、电流等三环采集、双尺位置及误差扭曲数据反馈、报警机制实时处理，并通过系统的智能调节、调整及自整定，以及驱动侧的工艺调节器的配合、优化等一系列核心算法，实现了配套应用。2.双通道11轴激光微孔冷加工数控机床双通道11轴激光叶片微孔冷加工机床（见图9）是集光、机、电、检测于一体的复杂系统，其控制对象包括：机床轴运动控制、激光器功率监测与控制、复合光束扫描模块控制、光束指向监测与调整控制、光学扫描头切换伺服控制、终端监测控制、恒重叠率螺旋扫描控制和非圆形面扫描加工控制、以及三维检测辅助定位控制等。“蓝天数控”系统通过采用多通道控制、RTCP、高速程序预处理、焦距测量、三维测量、光路切换、四光楔扫描，以及功率检测等功能，实现一个通道5轴联动用于叶图8

　GMC2060u类设备动梁桥式龙门结构。

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　52www.cmtba.org.cn WMEM·2020年 第6期Series Report系列报道图10

　砂带磨削中心图11

　支持工艺链集成的数字化车间图12

　设备的维护与可视化管理片工件姿态转换，一个通道6轴联动用于激光设备光束指向调整和打孔检测。设备适用于各类金属，非金属材料表面的微结构处理，微腔、型腔、盲孔、通孔、异形孔、异形槽、复杂形貌微结构的切割加工。3.双通道14轴数控砂带磨削中心针对航发精锻叶片自适应砂带磨削中心（见图10）的特点，采用双工位14轴的机床设计，其中七轴五联动数控砂带边缘磨削工位实现航空发动机叶片型面的磨削加工，七轴六联动圆角磨削工位实现根部转角、阻尼台或叶尖等易干涉部位的磨削加工，磨削中心具备在机检测、快速模型重构、快速装夹、自适应磨削功能。围绕机床的控制要求：双通道、耦合轴、五轴联动、全闭环反馈、砂带张紧力控制等，通过开展多通道多轴联动砂带磨削运动控制方法、加工过程干涉检测技术、磨削轨迹优化技术、...

篇三：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

航空制造技术·2015 年第 13 期专 题SPECIAL TOPIC 本刊记者　 金 卯：以智能制造为主导的第四次工业革命（工业 4.0）的提法屡见不鲜，您如何看待工业 4.0 以及它在国内外的演进趋势。王湘念：工业革命是科学和工程技术进步的结果。在经历了蒸汽机、电能和信息技术等三次工业革命后，当前我们处在机器智能逐渐增强，延展人的智能并部分替代人的智能时代，这就是第四次工业革命。为了应对新一轮的工业革命，美国、德国、英国、法国以及我们周边的韩国、日本、印度等，都出台了各自的制造业中长期发展战略，其中最具代表性的是德国工业 4.0 和美国的工业互联网。德国工业 4.0 自 2013 年发布到现在，内容一直在不断丰富完善中。德国提出工业 4.0 的动机表现在两个方面：第一是保持德国在全球制造业中的领先地位；第二是降低能源的消耗，应对人口结构和城市生产的变化。因此要创新商业模式、形成新的创造价值的方式、提高生产的柔性，把在大企业已经实现、发挥效益的技术和价值创造模式转移到中小企业，还要减少生产过程中人的参与，让工人将精力投入到更高级的创新活动，提高幸福感。2015 年 4 月 16 日，德国电子电气工业协会（ZVEI）发布了工业 4.0参考架构模型（RAMI 4.0），将工业4.0 所涉及到的关键要素用一个三维的层级模型来描述：第一个维度是由产品、控制装置、工作单元、企业和企业联盟构成的企业纵向集成维度（“Hierarchy levels” axis）；第二个维度是由研发阶段和生产阶段组成的产品生命周期与价值流维度（“Life Circle & Value Stream” axis）；第三个维度则是借助信息和通信技术通用的业务划分准则，把制造系统的活动划分为业务、功能、信息、通信、集成和资产 6 个层次，形成活动层维度（“Layers”axis）。这个架构模型的作用就是圈定了德国工业 4.0 所涉及的范围，所有的事情都可以在这个模型里进行分解并得到解释。在美国， “工业 4.0”的概念更多的被“工业互联网”所取代，它是以产品为核心提出来的一个很具体的实施模式。工业互联网是用于连接人、数据和机器的开放的、全球化的网络，关注点是机器之间的融合、人和机器的融合；目标很简单，是提高效率、降低成本；其关键的基础是传感器和大数据分析，与德国工业 4.0中的 CPS 有异曲同工之处。而要实现人、机器和数据的互联，必须制定通用标准，打破技术壁垒，才能使各个厂商的设备之间实现数据共享。因此，无论是德国的工业 4.0，还是美国的工业互联网，实际上都是电子、信息、计算等技术的成熟应用推动了互联网、物联网、大数据等技术领域的快速发展而引发的制造模式变革，最终的结果是一致的，就是实现更高的智能化。：目前，中国制造业在智能制造作为发展方向的大背景下，要想真正实现中国制造 2025 的目标，最重要的是要解决哪些问题？各个企Gathering Advantage to Promote Intelligent Manufacturing Development for Aviation Industry ——访中航工业北京航空制造工程研究所副总工程师王湘念聚集优势力量

　推动航空工业智能制造发展DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.13.068

　2015 年第 13 期·航空制造技术 69Intelligent Manufacturing Technology 智能制造技术制过程从企业层面逐步分解落实到物理执行层面，形成企业内部的纵向集成；而集团公司要考虑的是在企业之间如何运用统一架构使工作模式、接口规范趋于统一，实现数据交换、作业协同，支持动态联盟的运行。：在这个大背景下，中航工业制造所如何发挥自身优势，在智能制造技术与装备方面贡献自己的力量？有哪些具体的规划？王湘念：中航工业制造所是国内最早开展数控技术、计算机辅助设计制造技术、集成制造系统研究与应用的单位，制造所早期开发的五轴联动数控机床、CAD/CAPP/CAM 集成系统、柔性制造系统等曾为我国航空工业的发展做出了突出的贡献。作为中航工业制造技术中心、中航工业航空专用装备研发工程中心和数字化制造技术航空科技重点实验室的依托单位，制造所将致力于推动中航工业智能制造的发展，成为中航工业企业智能制造整体解决方案提供商和智能车间 / 生产线系统集成商，将智能制造与先进工艺技术、专用智能工艺装备相结合，推动航空工业智能制造的发展。为此，在制造所“十三五”发展规划及科技发展规划中，都将智能制造作为重点发展内容，提出了从智能制造系统、智能制造装备和工业机器人集成应用 3 个方面入手， “内外结合打造智能制造系统能力”的发展思路。为此，制造所成立了“智能制造工程中心”和“工业机器人集成应用中心”，聚集所内各方优势力量，集中开展智能制造和工业机器人在行业中的集成应用。总之，新一轮工业革命给予制造所一个难得的战略转型机遇，我们要抓住机遇，通过在航空行业全面实施智能制造，实现中航工业的“弯道超车”，缩短与世界领先者的差距，提高我国航空装备的研制能力，同时也提升制造所的核心竞争力。

　（责编　 叶枫 ）待这个统一的 IT 架构？王湘念：中航工业智能制造包括 3 个核心要素：数字化、网络化、智能化，其中网络化是基础，支持价值链集成、跨地域协同和全球化服务，数字化是手段，支持产品模型化、资源可视化、过程透明化，智能化是方向，包括了产品和装备智能化、过程管理智能化、智力活动自动化。对照德国工业 4.0、美国的工业互联网以及 DARPA AVM 计划，它们实质都是新一轮工业革命的内涵是更高程度的智能化。在此基础上，基于对工业发达国家的先进模式、企业控制系统集成方面标准的分析研究，提出了中航工业智能制造的架构，该架构由企业联盟层、企业决策层、生产管理层和控制执行层 4 个层次构成，其中控制执行层包含了现场的传感网络、智能装备、业务执行等物理过程。这个智能制造架构的设计不仅考虑了产品生命周期的维度，还考虑了工厂生命周期的维度，构建了产品生命周期和工厂生命周期的集成 IT架构。两个生命周期形成一个十字结构，在产品生产和工厂运营阶段重叠，在此前从产品策划到产品试验试制阶段，逐步形成价值链规划、工厂配置方案、生产线配置方案，重点开展数字环境下的协同制造工程、数字和虚拟产品、数字和虚拟工厂的相关集成工作，这里的工作全部发生在虚拟世界里，用仿真、分析工具来完成；在产品生产，乃至使用维护、报废回收阶段，实际工厂承担起产品制造、服务等实际活动，这是物理环境下的实际工厂的相关集成和运行工作。当前的架构还只是一个顶层的架构，下一步将进一步细化每个层次的要素，包括组成、功能、模型、数据关系等，明确支撑平台、基本工具、运行流程、智能方法、控制量等。对于中航工业的成员单位而言，可以在此架构的指导下，把企业内部的产品研业又该如何把自身业务与 IT 技术相融合？王湘念：2015 年 5 月 19 日，国务院印发了“中国制造 2025”行动纲领，制定了九大战略任务，提出了 10大重点发展领域、实施 5 大工程。智能制造工程是中国制造 2025 落地任务中最重要的 5 大工程之一。航空制造业处于制造业的高端，产品复杂，技术密集性很高。当前，我国航空产品研制中，尽管已经开始广泛采用数字化手段，但产品设计、工艺设计和制造过程中间仍然是分离的，数字量还没有完全打通航空产品设计制造的全流程。因此，我们面临的重要任务就是要以智能系统为核心，实现产品设计制造的一体化，即在开展产品策划、详细设计的同时完成生产规划、工艺设计，在虚拟环境中完成制造过程的仿真、产品性能的分析，不断进行设计和制造过程的迭代，使生产的工艺指令、数控程序在生产现场能够实现生产一次成功，这是我们努力的方向。当前各企业的 IT 系统大多集中在管理层、决策层的应用，处理的数据只是电子台帐、计划表达、状态描述，还不能提供系统完整的数字量实现设备和生产线控制。所以在企业内部，应当以产品和生产过程的数字模型、数字量传递以及模型应用为核心，梳理工艺、装备、资源、流程的实施或应用规范，明确加工过程、底层控制、单元管控、管理决策不同层次的要素和处理方法，这样才能在此基础上对 IT 系统的配置和实施提出具体的要求，使 IT 系统具有从模型到数字量（指能够驱动设备或生产线的数据和指令）以及从数字量到模型的处理能力，满足生产现场的需要。只有这样，企业才能把自身业务过程与 IT 技术真正融合起来。：针对智能制造，中航工业提出了统一的智能架构来指导各成员单位开展智能制造工作，您如何看

篇四：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

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篇五：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

国家仪器 ( N1) 公司 NIDAY s2015 全球图形化系 统设计盛会在上海召开 美国国家仪器 (NI ) 公司NIDAYs2015全球图形化系统设计 盛会中国站，将于 2015年 i i 月 12 日在上海国际会议中心隆重 登场，目前已连续成功举办 16 届。作为引领行业创新动态的风 向标 ，今年 NIDays 将 以 “ 携手 NI ，共创物联 时代 ” 为主题， 为您带来行业最新发展趋势及主流应用的技术创新。

　主题演讲 以 I oT 为主题，邀请全球及国内重量级嘉宾， 为您带来全球行业最新的发展趋势，如 5G 原型设计、智能电 网监测、预测性维修等。在本次盛会中，NI 将展现针对物联网 应用的最新解决方案和软硬件产品，通过提供全面的平台化解 决方案，实现物联网实施落地的最新理念。期间，还有数款重 磅新产 品发布 ，邀 您共 同见证。

　I oT 高峰论坛来自高校、协会、厂商等领域的顶尖专家学 者，将从不同角度阐述 IoT 的前沿技术，并提供演讲嘉宾与 媒体记者的专访机会，共同探讨工业物联网的创新发展。

　最新产品及应用展示 l 0 余个极具科技感和互动性的应用 演示，将带你领略最新科技带来的震撼感，另有 30余个最新最 热门的工业应用，涵盖了从状态监测、汽车、航空航天、半导 体测试、射频与无线通信等重要应用领域。届时更有 NI 最 新发布的产品介绍，让您无需远渡重洋，即可掌握全球最新前 瞻技术应用 。

　航天技术助力 “中国智造” 航天品质为制造业打通智 能制造最后一公里 随着 “ 中国制造 2025” 的发布 ，实现制造强 国的战略 目 标，加快制造业转型升级，全面提高发展质量和核心竞争力。

　提高 国家制造业创新 能力，推进信 息化与工业化深度 融合 ，强化 工业基础 能力，深入推进制造业结 构调 整成 为了未来国家重点 发展 的战 略。促 建国内大型制造企业的转型 ，从而 出现 了数字 化工厂、智能制造等新兴趋势。当前大部分的信息化系统主要 集中于设计、管理、维护等方面，包括 PLM、ERP 等系统，但涉 及到车间部门的执行信息系统，目前还没有大规模的推，一应 用 。

　控制 ，提高传 统装备制造工业部 门的生产能 力和生产质量 。

　在车 间硬件 设备方面，通过对智能仪表 综合试验 台、智 能传感器、无线试验设备的研发，可以有效地辅助智能车间的 构建 ，将 车间的信 息、设 备、数据等实现有效 的整 合与交互 ，

　为大型复杂装 备构建自动化、智能化的生产、调试、检修车问。

　经过本系 统多年的车问应用与不断改进 ，并结合 各个行业 的合作与交流经验进行系统功能的完善，目前已覆盖高铁、武 器装备、复杂精密装备的生产、调试、检修等车间的基本应用 需求 ，且 系统具有灵活 的业务流程定制功 能和 内外部接 口，可 以在不影响生产工作和上下游业务流程的前提下，在经过简单 的配置与功 能调 整后 ，实现系统 的复制性应用 ，具有在 推广、 应用方面 的可行性 。

　航天测控公 司进⋯ 步对 当前的产 品进行 了梳理 与完 善，将 信 息系统 、智能仪表 、传 感器、综合试验 设备等 各方 面的优 药 进 行融 合，实现 了将现有生产 型企业进 行 “ 数字化 、 自动 化、 智能化 ” 三步改造 的规划 ，并推 出了完 整的产 品线 ，这些技术 和相关 的产 品将会为智能制造 的实现提供有力 的技 术支持 。

　是德科技最新软件工具支持更深入 、高效的 DDR4 和 LPDDR4 器件调试 是德科技公 司 (NYSE：KEYS ) 日前发布 DDR4 和 LPDDR4 调 试软件工具，可以帮助存储器设计人员快速执行 J EDEC 一致性 测量 ，并确 定导致测 试失败的根本原 因。借助软件 工具快捷的 电气、时序和眼图分析功能，设计人员能够轻松确定并导航至 需要进一步分析 的位置或 数据信号 ，同时获得统计数据及其 分 析结果 。调试软 件可在 Keysi ght Inf i ni ium 9000A、S 系列 、 90000A、V 系列和 Z 系列示 波器 中运 行。

　对于从事计 算机 、服务器和移动设备等 行业 的工程师，新 工具能够简化 DDR 存储器的调试过程，而且能够帮助削减设计 成本和时 间：多数据 线眼 图分析功能可 以帮助工程师采集 小眼 图数据 ，以完成进 一步的一致性测试 。此外 ，新 的调试工具能 够让工程师同时查看多条数据线的读和写眼图。

　N6462A一3FP DDR4 和 N6462A一4FP LPDDR4 调试软件工具可 以使用是德科技 示波 器或 W2531EP DDR4 一致性测试 软件 保存 的波形文件 。结合 W2531EP DDR4 一致性测试 台软件 ，新的调 试工具能够帮助解决仿真与测量关联问题。

　是德科 技副总裁兼示波 器与协议 事业 部总经理 Dave Ci pr i ani 表示：“ 全新 DDR 调试软件工具能够帮助客户快速发 现 DDR 设计问题的根源。作为 DDR 解决方案系列以及是德科 技 DDR 仿真软件的出色补充，新的工具将提供全面的调试功能 帮助工程师信心十足地完成从设计 到制造 的过渡 。” 是德科技最新软件工具支持更深入 、高效的 DDR4 和 LPDDR4 器件调试 是德科技公 司 (NYSE：KEYS) 近 日发布 DDR4 和 LPDDR4 调 试软件工具，可以帮助存储器设计人员快速执行 J EDEC 一致性 测量，并确定导致测试失败的根本原因。借助软件工具快捷的 电气 、时序 和眼 图分析功能 ，设计人 员能够轻松 确定并导航至 需要进一步分析的位置或数据信号，同时获得统计数据及其分 析结果 。调试软件可在 Keysi ght Inf i ni ium 9000A、S 系 列、 90000A、V 系列和 Z 系列示波器 中运 行。

　对于从事计算机、服务器和移动设备等行业的工程师，新 工 具能够 简化 DDR 存储器 的调试过程 ，而且能够帮助 削减设计 成本和时间：多数据线眼图分析功能可以帮助工程师采集小眼 "l／、 -I

篇六：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

制造对未来制造业的影响 及国家应对方案

　 制造业重新成为全球竞争的制高点 智能制造重塑制造业新生态 智能制造是《中国制造2025》主攻方向 智能制造劣推温州制造业转型升级

　要

　点

　 制造业重新成为全球竞争的制高点 智能制造重塑制造业新生态 智能制造是《中国制造2025》主攻方向 智能制造劣推温州制造业转型升级

　GE:收购阿尔斯通能源装备部门，剥离3630亿美元金融业务中的大部分业务；2016年金融业务利润占比削减至25%，2018年至10%  巴菲特：372亿美元收购先进制造企业精密机件公司。此前巴菲特还收购了以色列金属加工工具制造企业伊斯卡公司。这些举措意味着伯克希尔公司由基金公司转向工业资源运营公司  谷歌：收购了人工智能、机器人、机械手臂、设计等领域有所专长的近十家企业，同富士康在机器人技术方面展开合作

　 制造业重新成为全球经济竞争的制高点

　制造业的重要性超乎所有人想象 从价值链的角度来看，制造业对于美国经济的重要性远比单纯的数字上所反映的要重要的多。

　美国的研究人员对于美国制造业进行拆解，最后发现，制造业对于美国经济的影响甚至要比美国政府的测算还要大，此前美国政府支出制造业领域1个美元的产值会带动其他领域1.4个美元的产出，但MAPI的测算，这一乘数效应达到了3.6，在工作岗位上的成熟效应，制造业达到了3.4。美国制造业规模占GDP总量仅为11%，但如果从产业链角度看，由制造业所支撑起来的价值链的价值占到了美国GDP的三分之一，甚至连美国政府也只看到了“冰山一角”。

　2020/6/7 布鲁金斯《美国高端产业》报告 高端产业是维持美国当前发展和持久繁荣的关键 这些产业最能支持创新、包容和可持续增长

　 法国

　日本

　 英国

　美国

　韩国

　新能源汽车；高速铁路；绿色船舶；智能电网；生物制药；高端医疗设备；新型航空设备；大数据、物联网；

　环保汽车；节能家电；新材料电池；太阳能电池；机器人；半导体技术；

　3D 打印；再生医疗

　制药行业；航空航天；计算机及其他电子行业；光学制品；汽车零部件等

　 纳米技术、激光技术、机器人技术、3D打印、数字化制造、航空航天、生物产业、环境保护等 生物产业、太阳能电池、3D打印、新能源汽车、海洋生物燃料 剑指高端：积极布局新兴领域和高端环节

　当前 ， 美国已形成以政府 、 高校及科研机构 、 应用研究机构 、 企业和服务机构为主体的完整的 先进 制造创新生态体系 。政府是创新环境的提供者，通过资金投入、财税政策、基础设施建设等营造整体发展环境；高校及科研机构是创新技术引擎，通过多学科、跨领域的技术基础研究，为创新提供源头；应用研究机构对接科研机构与企业，是创新成果转化加速器；企业是创新技术产业化的主力军；服务机构为创新技术研发、应用研究及商业化提供咨询、协调、评估等服务，是供应链创新重要力量。

　其中，以制造业创新网络计划NNMI为代表的应用研究机构与制造业扩展伙伴关系MEP为代表的服务机构是技术创新与产业化的关键。NNMI与MEP相互协作，通过衔接基础研究与产业化和供应链创新，推动美国先进制造发展，已成为美国制造业创新生态核心和基础。

　构建新的制造业生态系统 研究表明：美国工业化生产已经恢复到金融危机爆发前水平，而且美国的工业并非简单恢复过去的状态，而是在新的起点上构建新的系统竞争力。

　到2020年，美国制造业生产能力要重回世界第一

　• 2016 年中国成为最具竞争力的制造业国家。这不仅因为中国传统的低成本生产制造，还因为中国在创新方面的长远发展计划，巩固了先进技术对其未来制造业的作用。

　• 美国有望在2020 年之前取代中国占据第一名。随着制造业不断采用更先进与更精细的产品、工艺技术和材料，美国有望在2020年之前通过先进制造业技术的进步而取代中国占据第一名。

　《 中国制造 2025 ：产业政策对弈市场力量》 》

　《 2017 年国家贸易评估报告 》

　2017 年8 8 月 14 日，特朗普总统签署了行政备忘录，责成美国贸易代表对中知识产权发起 301 调查。

　18 日，美国贸易代表正式基于 《 1974 贸易法 》第 301 节针对中国的技术转让、知识产权和创新实践启动调查。

　特朗普政府从“中国制造 2025” 入手，对于中国在无人驾驶汽车、医疗器械、半导体、人工智能、机器人技术等众多技术领域的政策予以了极大关注，认为“中国制造 2025” 通过大量国家资金的投入以及对于美国竞争对手的上述行业的保护，助力中国成为这 10 个行业的全球领导者。

　 制造业重新成为全球竞争的制高点 智能制造重塑制造业新生态 智能制造是《中国制造2025》主攻方向 智能制造劣推温州制造业转型升级

　 智能制造在未来四年将产生3710亿美元红利 韩国：以提升韩国制造业的竞争力为目标，积极促进制造业与信息技术（ICT）相融合，从而创造出新产业，。韩国政府计划在2020年之前打造10000个智能生产工厂，将韩国20人以上工厂总量中的1/3都改造为智能工厂 日本：发布日本《机器人新战略》，提出三大核心目标，即：“世界机器人创新基地”、“世界第一的机器人应用国家”、“迈向世界领先的机器人新时代”，制造业白皮书提出要重视工业大数据和工业互联网的应用推广 美国：推进信息技术与智能制造技术融合；建设智能制造技术平台，推进智能制造产业化和工程化；科技创新与智能制造产业支撑；中小企业与智能制造创新发展劢力 德国：实施工业4.0战略，智能工厂和智能生产是4.0两大主题，德国政府尤其重视工业标准和智能制造基础建设；德国要成为“工业4.0”标准的推劢者，幵在欧洲甚至全球推行这些标准 智能制造成为主要国家转型升级的主要发力点 以智能工厂、智能产品、智能供应链 相互支撑的智能制造体系正在加速构建

　西方国家受到的整合压力 新的力量中心 人口增长和人口转变 增加的资源消耗 数字化 耐用性

　外部复杂性 功能性 可用性/供应能力 价格 变种灵活性 数量灵活性 期限灵活性 危机/增长灵活性 多样性 产品 ideal nicht effektiy 内部复杂性 市场/细分市场 顾客组合 产品组合 材料 生产/价值链 工序 技术 IT系统 区位 组织 企业角度/(内部) 灵活性 市场角度（外部）

　转变 Nicht effizient 从系统的角度来审视，智能制造的加速发展是外部压力和内部劢力的作用使然：复杂性对抗复杂性 智能制造的产生来自于外部压力和内部劢力

　以数字经济为主流的经济模式正在形成

　 •相似性：附加价值来自如同能源经济的探索、挖掘、处理、应用 •差异性：数据爆炸、无边界、开放使用、重复使用

　•2011年原有4家石油市值排名世界前十大，到2015年只剩1家 •前十名中有三名从事与资讯经济相关事业之市值：Apple增加72%，Microsoft增加76%，Google增加了110% 数字经济 9

　14 行业 行业平均ITEQ/FTE与总的平均ITEQ/FTE的比例 占名义GDP50%份额的IT密集程度最高的行业 电报电话 22.21 非储蓄类机构 11.41 输送管道，除天然气 9.96 广播和电视 9.7 电、气和卫生服务 6.22 油和气提炼 5.8 石油和煤炭产品 3.59 化学制品和相关产品 3.23 运输服务 2.27 储蓄机构 2.17 持股和其他投资业 2.13 证券和商品经纪人 2.12 电影 2 烟草制品 1.99 金属采矿 1.98 保险公司 1.73 铁路运输 1.71 仪器和相关设备 1.51 批发贸易 1.44 航空运输 1.35 电子和其他电气设备 1.19 纸张和相关产品 0.93 印刷和出版 0.85 工业用机器和设备 0.83 商业服务 0.79 其他交通运输设备 0.77 原生金属业 0.57 煤矿业 0.57 装备工业的信息化密集程度远低于其他行业，但随着信息化水平的提高，行业技术进步也会显著加快 指数化增长趋势明显，企业应进一步提高创新投入 制造业的数字化潜力巨大 1 10 0

　智能制造技术群支撑制造业智能转型 仅靠单项技术难以形成竞争优势，智能制造的发展需要技术群体突破。

　德国亚琛大学集成制造技术模型，以智能制造技术为主导的先进技术群正在集聚融合，这将重构现有制造技术系统，当前以大规模标准化制造为方向的技术体系正在发生解构和重构。先进技术可以分为四大技术群（方向）：个性化制造技术（Individualised Production）、虚拟制造技术（Virtual Production Systems）、复合型制造技术（Hybrid Production Systems)、自优化制造技术(Self-optimising Production Systems）。

　 在战略层面：世界主要工业国家都提出明确的政策支持体系来应对新一轮制造业革新浪潮，通过发展工业机器人、高端数控机床、柔性制造系统、工业大数据平台等现代装备制造技术来控制新的产业制高点，通过智能制造技术的普及推广来提高生产效率，降低生产成本，以达到重塑制造业的目的。

　 在技术层面：智能制造技术群体突破，融合发展，智能制造的概念进一步向系统化、集成化纵深发展，催生出各种智能制造新业态新模式，未来，一个国家在智能机器人、模拟技术、工业互联网、云计算、增材制造等技术领域的发展水平、创新实力以及实践应用强度的差异，将决定制造业智能化发展水平的高低。

　 智能制造是新制造体系的建设：着眼于抢占国际竞争制高点，实施智能制造工程，着力发展智能装备和智能产品，推劢生产方式向柔性、智能、精益转变，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。

　智能制造已经成为制造业未来发展的全新驱劢要素 智能制造技术群体突破，幵相互融合 11

　制造业巨头加速转型 西门子将软件作为其未来战略布局重要内容 •2007年-至今：先后收购UGS、ISTAGY、 LMS等软件企业，通过并购整合了质量管理 、生产计划排程、制造执行、仿真分析等各 领域领先厂商和技术，建立更加完整的数字 孪生模型体系。

　•2014：业务单元由16个合并为9个，并成立数字化工厂集团 GE要转变为一家软件企业

　2012：硅谷成立软件研发中心，提出工业 互联网 • 2014：发布《未来智造》白皮书，提出 “每一个工业企业也必须是一家软件企业” • 2015年：通过一系列收购强化软件能力， 并数字业务整合成为GE数字集团（GE Digital），全球15000名软件工程师。

　产品被重新定义

　在智能制造时代，行业的竞争基础将从单一产品的功能转向产品系统的性能，而单独公司只是系统中的一个参与者。如今制造商可以提供一系列互联的设备和相关服务，从而提高设备体系的整体表现。在农机设备业，行业边界从拖拉机制造扩展到农业设备优化。约翰迪尔公司（John Deere）和爱科公司（AGCO）合作，不仅将农机设备互连，更联接了灌溉、土壤和施肥系统，公司可随时获取气候、作物价格和期货价格的相关信息，从而优化农业生产的整体效益。。那些高瞻远瞩的公司则将进化为系统整合者，取得行业的统治地位。

　产业边界被重新定义

　近几年，通过新业态和新模式在各领域和产业的试点应用，我们发现，不同的行业，智能制造可能呈现出不同的发展模式：

　 科学技术驱劢型产业，智能制造发展主要体现在供应链上的协同创新、效率提升。主要形式有：协同设计、协同制造、供应链协同管理等。因具有单件产品价值量大的特点，虚拟制造、网络化制造快速推进。【航空航天】

　 客户需求驱劢型产业，智能制造发展主要体现在用户参与度和用户体验。主要形式有：大规模个性化定制、众创众包、云制造、全流程追溯制造等。【衣食住（家居）行】

　 效率提升驱劢型产业，智能制造发展主要体现在生产过程的效率提升、流程再造，制造后的深度服务，智能化产品开发等。主要形式有：离散制造、数字化车间、智能装备生产、在线检测、远程运维、预测性维护等。【基础零部件；机床；工程机械；电力装备】

　智能制造产生多种新模式

　智能制造新模式在各行业应用成熟度

　信息技术和网络技术的快速发展，加速了制造业产业模式的转变，制造业正在向智能化、绿色化和服务化转变。比如美国、德国的一些高端装备制造业企业，他们的服务型制造占总收入的三分之二，服务化是引领我们装备制造业产业升级和可持续化发展的重要力量。

　服务型制造加快发展 美国通用电气“技术

　管理

　服务”模式创造的产值已经占到企业总产值的 2/3 以上。

　德国机械行业销售的 65% 是实物产品，但只创造了 28% 的利润，而另外的 35% 的服务创造了 72% 的利润。

　机床企业 DMG 的服务营收在总营收中的占比不断提高，生产性服务增长正在成为增长的主要动力。在 DMG 的营收中，生产性服务目前占 42% 。

　DMG 在中国有 420 个员工，其中三分之一是服务人员。

　比较研究表明：数字自劢化起步于人均GDP8000美元左右，目前，中国人均GDP为8016美元，正处于数字自劢化快速发展的阶段

　中国智能制造发展开始提速 2014年，美国的密歇根大学对全球19个国家智能制造市场进行研究，结果表明，中国市场开放程度高，增长速度快。简而言之，有速度、有规模、有潜力。

　中国企业加速布局智能制造和智能服务 树根互联：三一集团由机械制造业转为智能化解决方案的重要举措。树根互联是把由自己孕育的智能制造业务向外部市场上延伸辐射。它的知识是在此前的工程机械智能制造和远程维护中获取的。

　海尔集团：海尔集团由家电制造商开始转向工业互联网平台运营商，致力发展成全球引领的工业互联网平台。它的知识是从此前的大规模定制化生产过程和供应链智能管理中获取的。

　红领集团：通过为期十年，投入数亿元的“智能试验”，通过数字化工具的使用，帮助中小企业开展C2M商业模式，它的知识来自于红领此前十多年对于工厂和工艺流程的数字化改造。

　歌尔声学：由电子产品零部件生产和整机集成孕育出的自动化、智能化设备制造能力。自动化部门两千人，15...

篇七：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

商贸工业２０１７ 年第 ３０ 期 １９１　 　智能制造装备对航空工业的影响刘广杰 　 白 　 欧（沈机（上海）智能系统研发设计有限公司，上海２００４３３ ）摘 　 要：航空工业是一个国家综合国力和核心竞争力的重要体现，对国民经济其他产业具有很强的辐射带动作用。与其他高端装备制造业面向的对象只是传统产业的高端部分不同，几乎整个航空装备产业链都是高端装备和新材料的范畴，因此发展航空装备对一国制造业的整体提升有重大意义。关键词：航空工业；智能制造中图分类号：

　ＴＢ　　　　　 文献标识码：Ａ　　　　　ｄｏｉ ：

　１０．１９３１１ ／ ｊ．ｃｎｋｉ．１６７２ － ３１９８．２０１７．３０．０９２　　 航空工业是一个国家综合国力和核心竞争力的重要体现，对国民经济其他产业具有很强的辐射带动作用。与其他高端装备制造业面向的对象只是传统产业的高端部分不同，几乎整个航空装备产业链都是高端装备和新材料的范畴，因此发展航空装备对一国制造业的整体提升有重大意义。航空工业的产品研制周期长、成本高、风险大，且市场空间有限、寡头垄断严重，因此企业的市场研究和定位尤其重要。据波音公司在巴黎航展上最新发布的市场展望报告显示，未来 ２０ 年内，全球将需要 ４１０３０架飞机，总价值达６．１万亿美元。其中单通道飞机需要２９５３０架 新 飞 机；中 国 新 增 飞 机 总 数 将 达 到 ６８１０架，总价值超过１万亿美元。面对如此广阔的市场需求，各大航空制造商也是一再提升产能，加速生产。而智能制造作为加速实现这一目标的有力武器，从关键技术到标准体系，都需要逐步建立和增强；智能装备作为实现智能制造的必要条件，其性能以及智能化水平也决定着智能制造的发展高度。１　 我国航空工业的发展现状和趋势新中国成立以来，我国航空工业取得了长足进步，但与国际先进水平相比，仍存在较大差距，例如产业规模小、规模效应尚未充分体现，产业自主发展能力不强，市场机制有待完善；航空产品种类偏少，技术水平不高，市场竞争力不强；航空发动机、机载系统和设备、原材料和元器件等受制于国外。航空工业产业链上游包括制造各种航空零部件所需的金属非金属等原材料及成型材料，金属材料主要有：结构钢、不锈钢、以航空铝材为代表的各类合金材料等；非金属材料包括航空陶瓷、特种橡胶和碳纤维等。下游则由飞机整机制造、航空发动机制造和航空维修三大部分构成。航空工业零部件产业的发展水平制约着航空工业的发展水平。由于国产数控机床的整体性能长期以来无法达到航空工业对性能、效率和质量等的要求，航空工业所采用的数控机床以各类进口机床为主。鉴于上述状况，我国政府提出“中国制造２０２５ ”强国战略，并将航空航天装备作为重点发展的十大领域之一，通过在航空工业的实施智能制造发展战略，解决航空工业由于整体智能化水平不高所带来的质量和效率不高的问题，降低由于整体规模相对较小带来的成本制约。智能制造体系在航空工业中的实施，要求设计、制造、服务等航空制造全流程亟待用智能制造的技术和体系加以整合和提升。为此，持续推进以智能为核心的“产品设计、制造与服务一体化”是航空制造业未来的发展方向。２　 基于智能装备、智能车间、智能工厂的智能制造体系在航空领域实现智能制造体系有助于提升航空制造业的竞争力。实现智能制造体系的关键点则在于各种基础技术的突破和多种智能装备的使用。智能制造体系的实施是按照智能装备、智能车间、智能工厂的层次实现的。本章对三者与智能制造体系的关系加以阐述。２．１　 智能装备———智能制造的基石数控机床是航空零部件加工的主要装备。航空零部件加工工艺复杂、材料难加工且质量要求高，加工过程伴随着刀具与工件受热变形、振动导致的丝杠、导轨的损耗与刀具磨损等问题，直接关系到工件加工精度。民用航空装备制造对于高档数控机床的需求十分迫切，特别是高速度、高精度、高刚度、大扭矩、多轴联动以及智能化的数控机床。数控机床的智能化体现在两个方面：一是在数控机床上集成了多种传感器，例如对发热、振动、磨损等因素的感知，实现对机床状态与环境状态的监控、预警以及补偿等功能；二是在数控机床上集成了网络接口，用于对机床运行信息与工况数据的实时采集与存储，在远程的控制室或者云端实现数据实时查看、自主分析与决策。传统的设备中，机床信息与工况数据无法记录与上传，而往往这些数据具有潜在的价值，基于这些数据能够掌握机床的加工进度、精度信息、备件状态等。实现数控机床的智能化，符合航空制造业对制造精度、可靠性和稳定性的需求，因此，智能装备是提升航空制造业整体实力的要素之一。我国航空制造业多依赖于进口数控机床，使用时，国外数控系统也仅有少量功能和少量参数对国产机床开放和使用，并且现场调试过程也对国内技术人员保密。使用进口设备难以做到机床数据的互联互通，无法实现生产数据的实时掌握与共享，阻碍了生产制造各环节的协同运行。我国国产机床中以沈阳机床的ｉ５系列智能机床为代表的新一代智能机床，面向工业４．０的设计理念，一举解决数控机床数据联网的技术问题。有了自主可控的数据通道，用户能够实时掌握生产数据（加工进度、机床状态、损耗状态等），并且通过基于大数据技术的分析与管理，实现远程运维等高级功能，降低设备故障率，提高了产品的良品率，整体上节约了时间和成本。２．２　 基于智能装备互联互通的智能车间智能车间是在智能装备的基础上，采用多种物联网感知技术（射频识别、红外传感器、激光扫描、定位系统等）将物品、设备与互联网连接起来，通过网络的方式将其即时信息发送到后台信息处理系统，而各大信息系统可互联形成一个庞大的网络。从而可达到对制

　工程管理与技术现代商贸工业２０１７ 年第 ３０ 期１９２ 　 　 　造过程实施跟踪、监控等智能化管理的目的。物联网技术实现了人与物之间的信息沟通，在此基础上对人、机、料、法、环等制造要素全面精细化感知，形成科学自主决策的生产模式。基于对生产现场装备信息与生产数据的采集与分析，以及环境温度、湿度、安防等信息的感知，在原材料的库存、排产、包装与出库，装备之间生产节拍的配合与协同，产能的分配与协同等方面做出自主的、科学的决策，保障生产效率与产品质量。２．３　 面向区域协同的智能工厂航空产业的全产业链都具有较高的技术含量和价值空间。基于信息技术与网络技术的平台化整合，在平台端应用大数据分析技术，实现航空产业供应链的科学组织与管理，正是开拓价值空间的必要手段。智能工厂的概念，引入了面向航空产品全生命周期管理的生产组织方式，利用物联网技术和监控技术加强信息管理服务，提高生产过程可控性、减少生产线人工干预，以及合理计划排程。同时，集初步智能手段和智能系统等新兴技术于一体，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。智能工厂在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作，去扩大、延伸和部分地取代技术专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化扩展到柔性化、智能化和高度集成化。产品和服务的全流程把控，解决包括设计、采购、制造、供应链、金融等方面的区域性协同问题。３　 智能制造体系重塑中国制造新优势我国正面临着西方发达国家制造业回流与发展中国家劳动力成本走低的双重挤压，如何应对挑战，完成由“中国制造”向“中国智造”的转型，重塑中国制造新优势，是目前我们需要关注的课题。实施两年以来，“中国制造２０２５ ”规划的顶层设计已基本完成，相关标准体系正在逐步完善，然而智能制造作为“中国制造２０２５ ”的一部分，要真正实现转型升级的道路，我们还需要关心以下几方面问题。３．１　 实现基础技术的自主化《国家智能制造标准体系建设指南》指出，智能制造体系的关键技术包含智能装备、智能工厂、智能服务、工业软件与大数据、工业互联网等五个部分，而核心基础零部件、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础（即“四基”）则必须实现自主化发展。智能制造的特征在于实时感知、优化决策、动态执行等三个方面，而航空装备制造业对智能精密检测元器件、柔性高效装配工艺、装配质量大数据管控等“四基”相关技术均提出很高要求。我国在智能检测与装配领域长期研发投入不足、应用经验缺乏，导致相关工业基础能力薄弱，高端产品装配精度检测的基础元器件与数据处理系统绝大部分依赖国外进口，相关产品装配精度控制工艺设计、装备集成与质量管控等完全受制于人，严重制约了航空装备等高端产品自主研发能力与市场竞争力提升。以航空发动机制造为例，我国正拟研制的４８２℃环境下的高温振动传感器，可用于航空发动机地面测试及飞行状态、热电和核电等领域的装备、航天结构等极限服役环境下高端装备的振动测量和监测。该技术可打破多年来国外产品对航空航天等领域高温振动传感器技术的垄断，适应中国高端智能装备的高速发展。基于高性能的先进传感器，借助新一代信息技术和网络技术，对制造装备进行信息化改造，消除数据孤岛，形成以生产数据促进制造装备，提升制造装备互联互通、自主决策和执行的能力，同时以大数据分析能力，形成虚拟化制造，远程运维的能力。３．２　 实现智能制造体系需要足够的高端供给我国现有产业结构呈现大而全的特点，问题在于高端供给不足。智能制造所需要的高端传感器、高精度检测设备往往依赖进口。以航空叶片检测为例，我国航空工业在发动机叶片测量方面，主要依靠进口高精密测量设备实现叶片高精度的测量。如何在生产现场快速测量叶片一直是困扰我国航空工业的难题。我国需要大力推进研究叶片测量机与生产线的数据交互协议与方法，建立叶片加工过程各个环节对叶片质量的影响规律，根据叶片检测及过实现叶片误差的溯源，从而调整工艺参数，提高叶片加工质量。３．３　 提高高端工业部分的行业集中度联合国对工业体系的分类中，所有的工业总共可以分为３９个工业大类，１９１个中类， ５２５个小类。我国拥有上述所有工业门类，成为世界上唯一拥有全部工业门类的国家。我国现有工业体系大而全，不是高精尖；完整工业体系在国家安全方面的意义显而易见，然而中低端产能过剩、劳动力成本上升、国际上发达工业国家纷纷提出制造业回归本国、其他发展中国家以较低的劳动力成本将承接更多的国际业务，对我国工业体系将面临极大的冲击。为了重新形成我国作为制造业大国的竞争优势，我国的产业结构需要逐渐转向高端，必须要有足够的高端产能。在高端产能部分，须提高行业集中度，集中资本和技术优势完成“四基”关键技术的自主创新。以南车北车的合并的为例，这一新的世界最大轨道交通设备制造商具有技术、人力和生产能力等优势。同时，中国国务院总理李克强的“高铁外交”也为新集团带来更多的业务。３．４　 先进制造装备是实现智能制造体系的重要装备基础智能制造是传统的和新一代信息技术（大数据、物联网、云计算、人工智能等）在制造全生命周期的应用。智能制造核心是制造，信息技术与网络技术的融合只是重要的辅助手段。智能数控机床、智能机器人、智能控制装置与系统、传感识别与信息采集装置和智能物流系统等，能够对制造过程中运动、功率、转矩、能量和信息等状态进行实时监测，并实现基于规则的自主决策与自适应控制。飞机机身结构件和发动机等关键零件的加工都需要高端数控机床的参与，针对航空零部件加工过程中毛坯去除量大、刀具磨损严重、原材料昂贵等问题，热变形补偿、刀具磨损预测、防止工件干涉等技术都是先进制造技术的发展方向。数控机床的自感知技术是提高制造精度、实现智能制造的基本条件。４　 结语智能制造体系是价值驱动型，航空产业以其高价值性将成为智能制造体系落地的主阵地。基于传感器与智能微处理器的智能制造装备，基于网络技术与大数据技术，从而形成智能感知与自主决策的智能车间，围绕航空产品全生命周期管理而形成的智能工厂，从单机智能，生产智能与行业智能三个层面建立起来的智能制造体系，打通装备、产品与人的界限，以制造装备的泛在互联为基础，基于生产大数据形成数据驱动型的航空制造新模式，提升制造品质，强化产能协同，符合航空制造业对高精度、高柔性以及高可靠性的需求，必将带来我国航空工业整体实力的大幅提升。

篇八：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

ldquo;智能制造装备”和“航空装备”发展方向及对策研究

　韩廷超，仇 健 （沈阳机床集团设计研究院实验室 沈阳 110142）

　中文摘要：智能化设计与制造是我国高端制造业和航空装备的主要发展方向，成为推动高端装备制造业转型升级的强力助推器。本文在介绍目前高端设备智能化特点及发展趋势的基础上，详细阐述沈阳智能制造装备和航空装备相关支柱企业在智能控制、智能检测、智能数据库管理的自身优势和存在的缺陷，深入分析智能制造技术的网络化、数字化、信息化的发展趋势，提出装备制造和航空装备领域发展智能制造的思路和目标，给出包括人才培养、企业合作、政策激励等方面的相关发展对策。

　关键词：智能制造；航空；智能化；智能数据库管理；智能化控制

　1.综述 智能制造装备是指具有感知能力、能够分析、推理，进而实现决策、控制功能的制造装备，它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合 [1] 。随着系统化工业生产的不断完善与发展，模糊控制与神经网络等先进技术的进一步应用，智能化制造正一步步走进人们的生活 [2] 。智能制造装备产业的核心能力主要体现在关键基础零部件、智能仪表和控制系统、数控机床与基础制造装备、智能专用装备等四大领域。

　目前我国以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成，一批具有自主知识产权的智能制造装备实现突破 [3,4] 。智能化制造技术朝向高可靠性、高效率、绿色化的方向发展，与国外的差距也在不断缩小 [5] 。

　2.智能制造装备重点领域发展现状 2.1 高端智能数控装备 装备制造产业一直作为沈阳的支柱产业,近年来机床产业的产品结构发生了重大变化，数控机床所占比例不断提高，产品不断向智能化、复合化方向发展，形成高效、高精、优质的产业化格局 [6] 。以沈阳机床为代表的高端智能机床企业在智能机床制造方面取得快速发展。沈阳机床自主开发的 i5智能数控系统，嵌入了“智能设备终端的工厂互联”技术。该系统通过智能互联，生产加工“大数据”，搭建云技术存储平台，构建出智能化“数据工厂”。搭载该系统的“i5”智能机床具有智能补偿、智能诊断、智能控制、智能管理等特点，能够实现高精度、高效率、低能耗加工。

　机床产业迅猛发展的同时，依然存在研发投入不足，自主创新能力不强，产品关键零部件及配套产品依赖进口等问题，这些都是亟待解决的问题 [7] 。

　2.2 工业机器人 作为全国重要装备制造业基地，沈阳是我国重要的工业机器人生产基地。经过多年的研制、生产、应用，工业机器人生产制造有了长足的进步。在机器人种类方面，如喷涂机器人、焊接机器人、搬运机器人、特种机器人，基本掌握工业机器人的设计制造技术，解决了控制、驱动系统的设计和配置、软件编程等关键技术；基础元件方面，谐波减速器、机器人焊接电源、焊缝自动跟踪装置也有了突破。近年来，沈阳机器人产业继续呈现爆发式增长，沈阳市也加大了机器人产业投入和政策支持。以沈阳新松机器人自动化有限公司、中科院沈阳自动化研究所、沈阳通用机器人技术股份有限公司等工业机器人研发制造单位近年取得长足发展，填补多项国内机器人技术空白，实现多项技术突破，

　 其中 AGV 移动机器人产品处于国际领先地位，特种机器人在国防领域得到大量应用。

　工业机器人在取得重大成就的同时，我国工业机器人核心技术薄弱，许多产业依靠外部资源，产品研发成果应用率低，机器人产业被国外品牌压制。同时，我们应注意到机器人未来的应用空间广阔，在外部激烈竞争的同时也迎来了工业机器人的机遇期。

　2.3 智能仪表和控制系统 智能仪器是计算机技术与测试技术相结合的产物，仪器内部带有处理能力很强的智能软件。智能仪表作为智能仪器之一，目前已不再是简单的硬件实体，而是硬件、软件相结合的产物。随着社会越来越朝向智能化、信息化方向发展，沈阳智能仪表和控制系统领域发展迅速，其中以中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司、沈阳仪表科学研究院有限公司等企业为代表。中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司拥有高档数控中心及检测设备，凭借高真空、洁净真空技术，在焊接、清洗、表面处理、真空除气等方面具有优势。

　随着计算机、网络和通讯技术的迅猛发展以及自动化程度的不断提高，近年沈阳智能仪表行业已开始从较为成熟的数据处理向知识处理发展，使其功能向更高层次发展。

　2.4 航空装备产业 作为我国重要的航空产业研发制造基地，沈阳现有黎明、沈飞、航空研究所等企业，从事航空产业人员众多，高级科研人员上千人。近年来，在航空产品生产线、民用飞机配套、航空发动机研发制造、燃气轮机研制、数字化设计和制造等领域取得快速发展，已经具备飞机装配和系统集成能力。沈飞民用飞机公司成功交付 C919 大型客机首架后机身前段，实现大面积复合材料在国产民用飞机主体结构上的首次应用。沈阳和辽宁雄厚的工业基础和科技实力，进一步为做强沈阳航空产业提供强大的技术和人才支撑。

　航空装备制造技术已经取得长足进步，但仍有提升空间。航空装备数字化设计与制造已经进行应用研究，仍未形成系统的研发应用体系；飞机装配生产系统集成应用水平较低，特别是智能制造装备及核心零部件仍然依赖进口；生产管理方面进行了改进，但未实现智能数据库管理；产品检测尚未实现在线智能检测的全面应用 [8] 。

　3.建议 3.1 现代制造技术的高速发展对高端制造装备提出更高的要求。高速化、高精度、高可靠性、智能化、集成化成为未来智能数控机床的必然发展方向。企业应加大智能数控机床在智能化监控、智能化诊断方面的研发投入，以便实时监控机床运行、远程指导，实现信息管理融合下的智能决策，包括机床制造设备的过程控制、误差补偿、智能维护等；机床数据库成为机床智能化发展的重要方向之一，基于互联网技术平台，用户可以得到产品的各类优化方案以及专家指导和技术交流，机床数据库可为用户解决各类疑难问题，实现自主化服务。

　3.2 作为智能制造的重要基础，工业机器人发展空间广阔。沈阳工业机器人产业尽管取得重大突破，其关键技术仍依赖国外技术。沈阳工业机器人企业应加大关键技术研发投入，加强国际合作与各大高校合作，开设工业机器人相关专业，为企业提供专业技术人才，完善工业机器人知识体系建设。多传感器融合技术、机器人离线编程系统的研制和开发、错误检查和修复技术都是未来机器人发展的重要方向。

　3.3 目前智能仪表还处于初级智能化阶段，亟须结合具体的应用需求全力开发高级智能化的仪表技术，智能仪表的智能化程度有待进一步提高；随着智能仪表技术的不断拓展、新型的智能仪表将陆续投放市场，智能仪表的稳定性、可靠性有待进一步提高；仪表厂

　 商需要与用户建立良好的合作伙伴关系，加强长期合作，以短期投资促长期效益，智能仪表的潜在功能应用有待最大化；在日益优厚的国家及政府扶持政策下，坚持产、学、研的密切结合，继续加大国内智能仪表的开发投入。

　3.4 航空装备系统的集成在飞机设计与制造过程中已成为一种必要手段，智能化装备系统的集成与管理成为飞机智能制造的技术基础与关键。智能航空装备协同管理设计，开展智能装备的自主研发，生成智能化物流管理，逐步实现我国飞机智能制造。立足实现未来飞机智能化制造工厂，所有零组件智能管理、智能监控、智能化物流系统、智能检测与在线测量系统等先进装备与系统都能将研发、制造、集成管理与执行过程等与人相互结合形成一体化智能制造集成系统。

　3.5 建立飞机协同智能制造平台，可兼容不同型号飞机管理需求，实现飞机设计制造全周期智能化数据库管理，主要有飞机研制总体控制、项目计划管理、制造监控等总体框架。航空装备的工艺规划、详细设计，建立一体化智能管理平台，并对工艺资源统一管理，实现设计数据、工艺设计结构化、工艺资源的一体化管理，实现航空设备云制造。

　3.6 以航空业内高效的生产管理方式为基础，建立飞机智能化管理设计平台，整合现有生产资源，以智能机器人技术为核心，实现飞机产品自动化、智能化、信息化、规范化生产目标。有效地提高飞机制造效率和产品质量，同时降低工人劳动强度，实现飞机低成本、高质量和智能化制造，缩小与国外先进智能制造技术水平的差距，大幅提高航空设备智能化及生产管理信息化的技术水平，满足航空智能化发展需求。

　4.小结 随着工业智能化的逐步推进，作为国内高端制造装备和航空装备行业的排头兵，沈阳工业基础雄厚，产业体系完善，机械装备、航空航天等产业在国内外具有较强竞争力。中德装备产业园的落户，新一轮东北振兴的政策支持，都成为沈阳智能装备制造、航空装备发展的重要推动力。沈阳应积极利用国内外产业资源，在智能化核心技术、关键零部件、产品研发等方面实现突破，为中国智能制造装备产业升级转型，实现向智能制造转变发挥示范作用。

　参考文献 [1]赵程程,杨萌. 国际智能制造演化路径及热点领域研究[J].现代情报,2015,35(11):101-105. [2]李伯虎等．云制造---面向服务的网络化制造新模式[J].计算机集成制造系统，2010，16(1)：1-8. [3]张铁. 工业机器人及智能制造发展现状分析［J］.机电工程技术, 2014（4）: 1-3. [4]杨叔子, 李斌, 吴波. 先进制造技术发展与展望［J］.机械制造与自动化, 2004（1）: 1-5. [5]王巍，俞鸿均，谷天慧. 大型飞机数字化装配在线测量技术研究[J].航空制造技术，2015(7): 48-56. [6]戴小勇，成力为．财政补贴政策对企业研发投入的门槛效应[J].科研管理，2014，35(6)：68—76. [7]Jarnes T．Smart factories [J].Engineering and Technology，2012，7(6)：64-67. [8]Gerben G．Meyer，KaryFramling b，Jan Holmstromc. Intelligentproducts：a survey[J]. Computer in Industry，2009，60：

　137-148. 作者简介：韩廷超，男，沈阳机床集团设计研究院实验室，工程师，主要研究方向为高端制造装备智能化，邮编 110142，电话:25191670 Email:hantingchao1987@163.com

篇九：浅析智能制造在航空航天制造业的应用

与自动化 2020 年第 4 期

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　 智能制造在装备制造业中的应用研究李先冲（重庆工商大学融智学院，重庆

　401320）摘　要：行业的各项发展都离不开科技的支持，装备制造业也需注入新鲜血液，不断调整产业智能化比例，使其适应人们和市场的要求。因此，在装备制造业的各个环节都应注重智能制造的应用，这样不仅能在生产阶段节省人力、物力，还可在研发阶段提升装备性能和质量，推动制造业稳步发展。为提升智能化科技比例，制造业需寻找最适宜当前发展情况的改进措施，发展制造经济。关键词：智能化；装备制造业；智能制造中图分类号：TH16

　 文献标志码：A

　文章编号：2096-3092（2020）04-0014-02为了发展中国制造业，顺应时代需求，智能类制造装备占据了非常大的市场。智能制造能为人们带来更多便利并推动社会科技发展，成为我国制造业的重要部分。目前，虽然国家发布了提升智能科技的政策，推进工业制造向自动智能制造转变，提升了我国科技智能所占比重，有助于增强综合国力和国际市场竞争力。但是我国智能制造仍存在发展较为滞后等问题，需针对我国制造业的发展情况，制定一系列提升竞争力的措施，促进智能制造平稳快速发展。1

　智能制造的概念智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，在制造过程中能进行智能活动，实现制造自动化。智能制造包含智能制造技术和智能制造系统，智能制造系统不仅能够在实践中不断地积累扩充知识量，而且还具有自主学习功能，同时具备智能化的搜集与理解环境信息和自身信息的能力，并且可以进行分析判断和规划，大大减少人力的参与。智能制造能根据装备所需，不断调整环节中的资源调度、材料分配等，全面提升装置动态感应功能，使制造装备能够自主地认识和分析环境，从而达到智能调配各阶段装置适用性的目的。在认识阶段形成完整的智能运行模式，实时监测装置的技术运行情况，以便智能化顺利进行[1] ；在分析阶段及时分析得到的认识数据，从而获得深层面的理解，根据分析内容调整后期决策；在决策阶段对比早期形成的规范准则，结合数据分析得到的结果，判断是否需调整和修改装备，寻找适宜发展的智能化道路，以达到智能化决策的高效性和自主性。装备制造全阶段即依靠智能化技术，达到高效率高自主的成效，形成系统全面的自主制造方式，从而解放生产力，使人们从事更高技术的操作，以节约劳动力。2

　智能制造的发展情况智能制造在 1988 年被首次提出。一经提出，引起了许多发达国家的关注和研究，其研究和实践都取得了跨越性的进步。21 世纪以来，发达国家制定“重返制造业”的发展战略，把智能制造作为制造业的主攻方向。现如今，智能制造发展较为低迷，这是因为其在发展过程中存在一定的问题。工业制造讲究简单重复的工作，需要大量的生产力，工人还未从传统模式脱离，无法适应智能制造，对智能化技术不够了解，导致对装备调配问题无从下手。智能制造工作仍由之前的工人接替，对高新技术的不适应以及长时间从事大量脑力劳动，导致事倍功半，反而降低智能化效率。而且智能制造普遍需要更多技术高、昂贵的装备仪器，同时需要聘请专业的人士指导，成本较大，某些企业可能会存在心有余而力不足的情况。智能化需紧跟潮流，及时掌握最新动态，而有些企业未定期培训员工，导致员工出现理解偏差，无法达到消费者的期望，降低了装备的市场竞争优势。因此，工厂需充分结合高智能化技术应用，提升工人对智能化技术与新兴技术的熟练程度，共同促进制造结构的调整升级，真正实现工业制造智能化，让其走在制造业的最前端[2] 。3

　智能制造的应用3.1 计算机智能系统实现智能化的首选机器是计算机，计算机包罗万象，通过技术人员的代码设计可实现不同操作的智能算法，可快速计算出对于人类来说计算量庞大的数据。虽然计算机能够自主进行算法运算，但不能自主完成决策与操作，因此需将计算机智能系统与员工操作默契结合，完成智能化制造任务。计算机达到的计算精准度、运算速度、统筹数据的能力，是人类无法做到的。因此，技术人员可设计一套关于智能算法的代码，输入装备制造过程中需遵循的规章典范，使计算机智能分析与判断制造数据，自主给出科学决策，供相关人员处理[3] 。既显著提升计算速度，又降低人员工作难度，提升人才利用率，达到制造装备的高精准性和高效性。同时，人员需熟悉计算机系统，理解智能化系统，从而及时解决应用中出现的问题，并配合计算机解决制造难题，完成符合标准的智能化创造。3.2 智能机器人智能机器人的出现能代替部分人力，我国的智能发展与国外相比还略微逊色，因此要在此领域投入更多的财力、精力，创造出适宜中国智能发展的机器人，帮助解决制造问题。智能机器人拥有完整的计算机系统，专业详细的算法技术，根据检测与分析制造环境，自主判断并作适当的调整和决策[4] 。其行为思想模拟人类、专业技术高于人类、工作强度大于人类，可在部分工作阶段接替人员的职位，完成固定的制造工作，减轻员工工作量。机器人拥有精准的计算机算法，可像人一样依靠编码认识数据并向系统发送数据，根据制造规范分析数据，结合环境不断调整得出的决策，形成标准高效的制造系统，降低人类主观分析决策制造数据的概率，提高智能制造的实用性。3.3 虚拟现实智能技术在计算机高效算法下，衍生出虚拟现实技术，结合制造能解决不少难题。虚拟技术可通过扫描数据装备环境，

　装备与自动化 2020 年第 4 期 15提前预测和模拟装备在制造中的操作与流程，提前感知制造的不合理之处，修改装备，显著降低装备成本消耗。该技术采用无线识别的形式，通过扫描装备，根据合理算法分析与实际技术演练，使人员提前模拟装备后期制造难题，人员结合虚拟情况与实际，不断改善装备，最终制造成合理的智能装备。该技术的应用可使员工直观了解装置的不足，及时修改，因此被普遍应用于车间等技术部门，以全面提升装备的合理性。3.4 自动化智能制造机器人对制造最大的优势在于其自动化，系统本身具有全面的自动化标准算法，可自主判断外界环境，分析数据，得出科学决策。因此，智能制造常利用此功能高效设计实现装备的智能效果，该过程机器需拥有专业的制造规范技术、全面完整的代码控制编写、对突发事件的判断等。制造人员应大量实验和测试机器，检测机器对数据的读取接收度，检查事件分析高效性、决策判断主观性，使之调整到最适宜本装备制造的智能高效化，从而显著提升装备制造过程的精准性、客观性、专业性，有利于发展智能制造。3.5 高智能机器装备在制造中，常出现难以解决的技术难题，一些低端智能机器无法解决此专业问题，因此需购入大量高性能、高专业性、速度快的智能装备，帮助解决智能算法问题。该类设备拥有较强的制造专业技术，高效速率，在加工中能及时自主地发现各种问题，依据制造规范修改和解决问题，完成高智能的制造过程。该机器可高效、专业地认识数据、零件，客观、专业地评估制造，以达到功能高效化，最大程度地提升装备制造的性能与实用性。4

　智能制造存在的问题虽然国家实施政策推进智能化，但智能化本身的发展仍存在部分难题，从而限制了智能制造的发展。4.1 起点较低、起步较晚与一些发达国家相比，我国的智能制造起点较低。例如，美国的智能制造装备行业起源于 1992 年美国执行的新技术政策，该政策大力支持关键重大技术的发展，包括信息技术和新的制造工艺，智能制造技术就在其中。美国政府开始借助此举改造传统工业并启动新产业，也是较早开展智能制造产业发展的国家。我国关于智能制造装备在政策发展上落后美国，导致其发展速度较慢。我国在 80 年代末才将“智能模拟”列入国家科技发展规划的主要课题，目前已在专家系统、模式识别、机器人、汉语机器理解方面取得了一批成果。同时，国家科技部也正式提出了“工业智能工程”，作为技术创新计划中创新能力建设的重要组成部分，智能制造是该项工程中的重要内容。以此为起点，中国的智能制造业才开始发展起来。4.2 缺少全面的周期智能系统大数据为制造业带来了便利与挑战，便利在于大数据覆盖的广阔数据量，能为智能制造带来极大的收益，不断提升其制造效率，而挑战则是随着技术的增强逐渐增大，创新技术越来越难开发，挑战层出不穷。目前，工厂大多在车间运用大数据，主要关注智能设计阶段的技术制造，部门间缺乏完善的交流体制，不利于环节间的交流、升级调整，无法发挥出大数据的最大优势[5] 。因此，工厂应多关注制造后期、各环节间的集成重要阶段，使之形成完整全面的周期智能化系统，提升智能化的系统全面性，丰富智能形式。4.3 缺少标准化的创新智能技术智能制造标准化的实现使各阶段、各环节融合统一，数据集成利于装备间材料和功能的连接。但由于国内的技术创新不够，较多设备和零件都需从国外进口，无法自给自足，从而加大了制造的引入成本，不利于材料零件的统一化，从而导致中国工厂的智能制造产量不高[6] 。而且管理人员还未建立标准的制造管理制度，每个工厂创新技术发展不统一，无法完全根据颁布的管理法则进行管理，整个行业的标准不统一，质量参差不齐。4.4 智能发展的重要性不被重视我国智能经济的发展不敌国外的主要原因有智能制造的市场需求较少、传统制造比例较大、智能价值未被充分挖掘等。智能制造是新兴行业，对大众来说功能过剩，人们对智能系统的了解不够，因此需求较小，导致市场供过于求。并且传统制造历史悠久，是人们的主要选择，智能制造的出现则是对生活方式的改变，人们不适应全新系统，因而选择价格更低廉的产品，导致市场份额仍主要被传统制造所占据。归根结底，智能化技术的重要性未被大众所发掘，如今开发的智能系统只是智能制造的一部分，还需探寻更大的价值。如若不重视智能发展的重要性，人们就无法清楚认知智能化带来的便利以及为工厂带来的巨大收益。5

　结束语综上所述，虽然我国智能化技术在逐渐发展，但仍存在许多问题，需要国家参与市场调控，宣传智能制造的高效性，提升智能制造在人们心中的地位。由文章得出，智能制造在工厂中存在巨大应用价值，同时也可应用在智能化生活领域。这就需要技术人员不断创新智能，发挥智能优势，为制造经济和生活便利带来巨大贡献，提升智能制造的市场份额，跟进时代智能潮流，发挥出智能化的高端优势。参考文献：[1] 吕炜帅 . 智能制造在轮胎装备制造业中的应用研究 ( 二 ):机器人在橡胶机械领域中的自动化应用 [J]. 橡塑资源利用 ,2018(5):24-28.[2] 孟凡生 , 徐野 , 赵刚 . 高端装备制造企业向智能制造转型过程研究 : 基于数字化赋能视角 [J]. 科学决策 ,2019(11):1-24.[3] 万志远 , 戈鹏 , 张晓林 , 等 . 智能制造背景下装备制造业产业升级研究 [J]. 世界科技研究与发展 ,2018,40(3):316-327.[4] 杨水利 , 张仁丹 . 智能制造推动我国传统制造业转型升级研究 : 以沈阳机床集团为例 [J]. 生产力研究 ,2017(12):13-17+161.[5] 孙亚婷 . 装备制造企业推进智能制造的策略研究 [J]. 现代工业经济和信息化 ,2017,7(8):6-7.[6] 段金鑫 . 智能制造在装备制造企业的应用 [J]. 现代工业经济和信息化 ,2018,8(12):10-11+14.作者简介：李先冲，硕士，研究方向为智能制造、人因工程。

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