浅谈建设航空智能生产线的思考论文
智能生产线将先进工艺技术、先进管理理念集成融合到生产过程，实现基于知识的工艺和生产过程全面优化、基于模型的产品全过程数字化制造以及基于信息流物流集成的智能化生产管控，以提高车间/ 生产线运行效率，提升产品质量稳定性。
智能制造是全球制造业发展的趋势，智能制造系统作为智能制造技术的集成应用环境，目前已成为主要工业发达国家提早布局的重点。德国提出“工业4。0”概念，美国也推出工业物联网、互联企业等类似概念，其主要特征都是智能和物联。根据德国“工业4。0”描绘的美好前景，在现代智能机器人、传感器、数据存储和计算能力成熟后，现有工厂将能通过网络把供应链、生产过程和仓储物流智能连接起来，真正实现生产过程全自动化、产品个性化、管理智能化。
工业4。0 描述的智能工厂系统完全不同于传统的工厂自动化系统，智能工厂采用面向服务的体系架构，在生产现场层面使用物联网技术；在控制级采用信息物理融合生产系统（CPPS）技术；上层的监控管理层级连接到安全可靠和可信的云网络主干网，采用服务互联网的方式提供服务。
我国制造业也将智能制造作为新一轮产业技术变革的主要方向，致力于构建自己的智能制造产业体系。智能装备、智能工厂等未来生
产手段和方式将广泛替代传统的生产方式。建立符合航空产品生产特点的智能车间/ 生产线，可以有效提升产品的质量稳定性和生产效率，并满足多品种、小批量、柔性化生产需求。
生产线是按对象原则组织起来，完成产品工艺过程的一种生产组织形式。随着产品制造精度、质量稳定性和生产柔性化的要求不断提高，制造生产线正在向着自动化、数字化和智能化的方向发展。生产线的自动化是通过机器代替人参与劳动过程来实现的；生产线的数字化主要解决制造数据的精确表达和数字量传递，实现生产过程的精确控制和流程的可追溯；智能化解决机器代替或辅助人类进行生产决策，实现生产过程的预测、自主控制和优化。
产品制造过程涉及物料、能源、软硬件设备、人员以及相关设计方法、加工工艺、生产调度、系统维护、管理规范等。生产线配备的工艺装备与生产的工艺要求相关，通常有加工设备、测量设备、仓储和物料运送设备，以及各种辅助设备和工具。自动化生产线需配备机床上下料装置、传送装置和储料装置以及相关控制系统。在人工智能技术的支持下，通过提升信息系统与物理制造过程的交互程度，形成智能化生产线系统，实现工艺和生产过程持续优化、信息实时采集和全面监控的柔性化可配置，是制造业未来发展趋势。
航空生产线主要按专业划分并组织生产，分为机加生产线、装配生产线、钣金生产线、复材生产线等，目前不管是工艺方法、工艺装备还是信息化环境等都与智能化存在较大差距。主要表现在： 工艺方法存在经验试错现象，热成形、塑性变形、切削加工等制造过程中工艺方法和工艺参数的选择以经验为主，仿真计算的能力和工程化水平较低；工艺装备的传感器部署和智能决策规则尚不健全，不具备工况的感知和实时处理能力；机器人的集成应用水平低，大量危险和劳动强度大的工作仍然由人完成；生产管控能力不足，导致生产线柔性不足、整体运行效率低下。
智能生产线架构与传统生产线相比，智能生产线的特点主要体现在感知、互联和智能3 个方面。感知指对生产过程中的各种不同类型数据的感知和采集，并进行实时的监控；互联指生产线所涉及的产品、工具、设备、人员互联互通，实现数据的整合与交换；智能指在大数据和人工智能的支持下，实现制造全流程的状态预知和优化。
建设智能生产线需实现工艺的智能化设计、生产过程的智能化管理、物料的智能化储运、加工设备的智能化监控等。图1 为智能生产线架构的示意图。智能生产线由3 层架构组成，制造数据准备层实现基于仿真优化和制造反馈的工艺设计和持续优化，主要针对制造过程的工艺、工装和检验等环节进行规划并形成制造执行指令；优化与执行层实现生产线生产管控，包括排产优化、生产过程的集成控
制、在线测量与质量管理以及物料的储运管理；网络与自动化层实现生产线自动化和智能化设备的运行控制、互联互通以及制造信息的感知和采集；基础平台的核心是提供基础数据的一致性管理，各层级系统间数据集成及设备自动化集成；使能技术指支撑智能生产线建设和智能化运行的使能基础技术；工业物联网技术是构建智能生产线网络化运行环境的关键，基于该技术构建的工业物联网实现产品、设备、工具的互联互通，并提供网络化的信息感知和实时运行监控环境；大数据技术用于对制造过程产生的海量制造数据的提取、归纳、分析，形成一套知识发现机制，指导制造工艺和生产过程的持续优化；智能分析基于工艺知识、管控规则分析，监控工艺、生产和设备层级的问题，进行预测、诊断和优化决策。
合（CPS）技术，其中的“信息”指算法、3D 模型、仿真模型、工艺指令等能够通过网络访问和收集到的数据和信息，其中的“ 物理”指在生产系统中的人、自动化模块、物料等物理工具和设施。智能制造的目的就是要为制造系统构建完整的生产与信息的回路，使得制造系统具有自我学习、自我诊断、自主决策等智能化的行为和能力。
智能生产线将先进工艺技术、先进管理理念集成融合到生产过程，实现基于知识的工艺和生产过程全面优化、基于模型的产品全过程数字化制造以及基于信息流物流集成的智能化生产管控，以提高车间/ 生产线运行效率，提升产品质量稳定性。实施智能生产线，需要
解决生产线规划、工艺优化、生产线智能管控、装备智能化和生产线的智能维护保障等关键技术。
1 生产线建模仿真技术
生产线作为一种特殊的产品，也有自己的生命周期，包括设计规划、建设、运行维护和报废。其中生产线的设计规划直接关系到后续生产线的运行能效。在生产线规划时，应结合产品对象的工艺要求进行相关设备、物流及各种辅助设施的规划建模与模拟运行，对产品生产流程、每台设备的利用率、生产瓶颈等进行分析评估。生产线建模的细化程度、每道工序的时间估算、装夹等人力时间的计算以及物料工具的配送方式等都影响仿真评估的结果。
2 基于仿真计算和制造反馈的工艺设计技术
航空产品的加工和成形工艺复杂，工艺技术的改进及工艺参数的优化对于产品的制造精度和质量稳定性有决定性作用。在产品试制阶段进行工艺、工装、检验的规划设计时，大量工艺参数和变形补偿基于经验数据和工艺试验来确定，造成研制周期长、成本高昂、质量稳定性差等问题。究其原因，一方面，产品制造工艺过程的几何仿真及物理仿真技术还不能满足工程应用；另一方面，没有对制造过程的历史经验数据进行系统分析和提炼，工艺经验数据库和决策规则不成
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