飞机结构件智能加工生产线设备执行层。

智能制造系统层级模型。

(资料图片仅供参考)

飞机复杂结构件智能加工生产线总体架构。 图3　飞机结构件智能加工生产线管控层。

中国航空报讯：随着德国工业4.0、美国第三次工业革命等与智能制造相关规划和战略的提出，智能制造正在被全球制造业所广泛关注。我国出台了《中国制造2025》，旨在实现从制造大国向制造强国的战略转变，在国家层面上，飞机智能制造领域需要将优势资源聚焦在智能制造需求迫切且具有较好基础的单位，进而发挥引领与带动作用，取得效益和示范作用的最大化。因此，面向智能加工建设智能生产线/车间/工厂，有助于我国智能制造相关规划及政策的制定，大大促进智能制造的发展，引导各制造企业对智能制造的研究与实现。

航空工业沈飞构建适用于飞机多品种小批量生产模式的飞机复杂结构件智能加工生产线，高质量、高效率地服务于飞机典型功能附件的批量生产，加工产品已装备我国多个型号飞机项目，大幅提高飞机作战能力，加快武器装备技术的更新换代与转型升级步伐，实现多品种、变批量、低成本、短周期及高质量研制生产，大大提高了装备发展的军事和经济效益。

沈飞公司智能制造团队依托工业和信息化部智能制造综合标准化项目《智能制造系统层级模型及水平评价体系》，面向飞机结构件智能制造领域，构建智能制造系统的层级模型，研究飞机结构件智能加工生产线的基本结构，形成飞机结构件智能生产线等智能制造系统的水平评价标准，建立部分层级的智能制造系统水平评价指标和指标权重的计算方法并对其有效性与可靠性进行分析。

从技术基础、实施规模、体量等方面进行评定，将智能制造系统主要划分为生产线级、车间级、工厂级等，如图1所示。智能生产线是将若干智能制造单元从物理或逻辑上进行关联，并通过生产线内部的智能调度与管控系统实现各制造单元的协作。智能车间则是由若干条智能生产线以及车间层级的智能决策系统、仓储/物流系统等构成。若干智能车间形成了智能工厂的生产能力，此外智能工厂还包括经营决策系统、采购系统、订购与交付系统等。

针对各型号飞机项目的操纵、液压系统/动力系统等核心、重要系统的零组件中的关键功能结构，有效提升加工质量、充分发挥设备效率等生产急需，重点围绕结构功能附件典型制造流程、制约提质增效因素开展研究，基于零点定位系统实现快装快换，掌握模块化设计、统一软硬件接口的生产线搭建方法，构建由1台五轴联动加工中心、2台三轴立式加工中心、1套物流系统和1套生产管控系统组成的适用于飞机多品种小批量生产模式的复杂结构件智能加工生产线，具体包括生产线管控层及设备执行层，对智能生产线的相关技术进行验证，如图2所示。其中生产线管控层主要指生产线总控系统，具有线内作业计划管理模块、线内工艺管理模块、线内制造资源管理模块、线内状态监控管理模块，接受上游指令及向线内配发作业任务，如图3所示。设备执行层主要包括加工设备、工装夹具、物流设备、辅助设备，执行生产任务及反馈执行信息，如图4所示。

①以应用为牵引构建智能加工系统新方案，实现提质增效

根据操纵、液压系统/动力系统等核心、重要系统的零组件铣侧平面、外形、内形，钻镗孔等典型制造工艺流程，提出了一套综合物流、存储、装夹及加工的智能加工系统新方案，形成了飞机复杂结构件智能加工生产系统设备布局，实现了国产总控系统与进口机床控制系统之间的网络化统一管理，有效缩短零件加工流程，减少不必要的等待排序，提升生产线工艺适应能力。

②基于零点定位系统研发系列柔

性夹具，实现快装快换

为简化装夹的繁琐工作，保证工作的连续性，减轻劳动强度，研发出回转体类、支架类、支座类、板材角盒四大类零件的零点定位系统，开发了系列柔性夹具，形成典型零件制造方案，将加工调整为并行模式，即线上加工线下装夹，实现机外快装快换，定位和锁紧一步完成，极大地节省了机床人工上下料的辅助时间，有效提高了零件加工批次的一致性。

③构建智能加工中心组线新方案，降低生产成本

为便于零件自动上下料、装夹和排屑等工作的有效开展，摒弃以往采用卧式加工中心组线经验，打破传统布局，通过增加转台的方式采用立式加工中心组线，有效规避了其上下料、装夹过程中存在的问题，大大降低组线成本，有效节省组线布局空间。

④采用模块化设计、统一接口实现快速组线，迈进智能制造

为便于生产线运行过程中相关状态数据的监控、提取、分析以及应用等，采用基于模块化设计、统一软硬件接口的智能生产线搭建方式，实现生产线的快速搭建，打通了信息交互、传输及控制的通道，实现了多种机床、控制系统的无障碍连接，为面向智能制造的飞机制造系统构建提供了实践途径。

飞机复杂结构件智能加工生产线一直承担公司多个型号飞机项目的操纵、液压系统/动力系统等核心、重要系统的零组件的机械加工任务。截至目前已完成飞机钛/铝合金支座类、壳体类、活塞类、盖类等20余个类别超过9000余件的数控加工，节省工时累计超过15万小时，节省成本3000余万元，减少工序数量近3万道。

通过产品加工过程与加工质量证

明，首先，生产线使用零点定位系统，将加工调整为并行模式，实现机外装夹，有效缩短零组件准备、周转的辅助时间，使得承制支座类等零件由原准备工时4.5小时/件调整为0.5小时/件，减少90%的停机等待时间，设备利用率由30%~40%提高至80%~85%，大幅提高了加工效率，实现了自动化生产。其次，减少了重新拉直、找正、对原点等多道工序，统一设计基准、工艺基准和检测基准，消除多道工序间的累积误差，减少加工过程中人为因素的干预与重复装夹定位次数，有效提高重复定位精度，保证零件加工批次的一致性，降低加工成本，大大提高了产品的合格率，实现精密加工。最后，智能化生产线大大减少人员投入，整线只需一名工人负责即可，有效降低了人员成本的投入，实现利润最大化。

在智能加工生产线运营经验的基础上，沈飞公司继续履行强军职责，进一步推进智能设计、智能管理、智能生产和智能服务等，相继构建了大型铝合金结构件数字化工厂和飞机结构件加工数字化车间，为飞机结构件智能加工车间/工厂的成功构建提供技术储备和实践途径，有效助推飞机构件智能车间和智能工厂建设步伐，推动飞机制造业“智能”快速转型，助力航空强国建设。