航空制造新技术的探索
林丛
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林丛,. 航空制造新技术的探索[J]. 中国航空航天科学,20242. DOI:10.12721/ccn.2024.157332.
摘要: 航空制造代表了一个国家的制造实力,其水平的高低是国家航空工业能力的重要标志。要发展航空工业,就要建立起与之相匹配的航空制造技术能力和体系。按照专业技术领域划分,航空制造技术体系包括复合材料结构制造技术、热加工和精密成形技术、精密和超精密加工技术、机械加工技术、特种加工技术、数字化制造和管理集成技术以及航空专用装备制造技术等12个领域,涵盖了飞机机体结构、发动机以及航空系统设备的制造、维修以及服务的全部过程。
关键词: 航空制造;新技术;探索
DOI:10.12721/ccn.2024.157332
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引言

航空制造作为多品种、小批量、科研批产混合制造的离散型制造行业,其产品制造过程存在生产方式粗放、管理模式复杂、制造效率低下、流程不够通畅、资源配置错配等系列问题。而航空制造业产品的显著特征是复杂程度日益增加,功能高度复杂,产品的设计、制造涉及整个供应链协同,不同地区,不同单位的产品集成。当前随着信息技术的应用发展,大数据,云计算、物联网等新型IT技术不断作用于航空制造领域,使得企业的数字化水平,自动化水平得以不断提高。面对战略机遇,国家也提出了围绕推动制造业高质量发展,强化工业基础和技术创新能力,促进先进制造业和现代服务业融合发展。航空制造业作为制造行业中高技术行业和技术密集型企业面临技术升级改造的迫切需求。

一、航空制造技术的发展现状

1.1缺乏领军人才,创新水平亟待提升

21世纪的竞争是人才的竞争,缺乏领先的人才,航空制造技术将无法跟上时代的步伐,不断创新。然而,目前航空制造技术研究领域的人才短缺是一个客观事实,再加上需要提高航空制造技术领域的管理水平,不利于技术的优化和资源的开发,严重影响了中国的技术创新和开发效率。

1.2与西方发达国家航空制造技术的差距不断缩小

与西方发达国家相比,中国航空技术的发展相对滞后,在改革开放的过程中,先进的技术和技术发展理念涌入国内,为国家航空技术的发展创造条件,支持国家的技术优化创新。再加上国家对航空制造技术发展的特殊性,从人力、物力和财力两方面给予支持,使我国能够打造中国航空制造品牌,不断缩小我国与西方发达国家航空制造技术的差距。

二、航空制造新技术发展策略

2.1智能制造关键技术

目前,智能制造工艺中最重要的几个技术包括实时定位、网络安全、信息物理融合和系统协同等,结合航空制造业的实际需求和特点,其行业的智能制造技术核心点包括数字线索技术、CPS赛博物理生产和人工智能增强技术三个方面。在其中,数字线索技术是将软件、模型和信息传递等科技进行集成化形成的全生命周期管理架构,从而完成数据到实际操作的无缝连接;CPS技术是智能制造工艺中最重要的环节,其能够对生产过程中的数据和信息进行实时采集、归纳和分析,按照分析结果与各种预设规则作出精确决策,并自动操作机械执行精确动作,最后还能够采集执行结果的信息进行进一步的自我学习提升未来的决策效果。人工智能增强技术则是在数字线索技术的基础上,将复杂的系统操作和实施流程进行分解及细化,加强操作人员对系统实施效果的把握程度,进而确保各种任务和流程能够执行到位,满足高精度的生产需要。

2.2构建数字化生产线

在世界工程技术的发展中,航空航天经常通过自身行业的创新发展,创新发展先进的生产技术、设备、大型工业软件,应用先进的信息通信技术、先进的工艺设备和先进的高地生产制造模式。中国航空工业的智能化发展是一个复杂的系统工程。在集团的带领下,中国航空制造技术研究院与航空工业信息技术中心携手打造智能制造创新中心,为航空工业提升智能制造架构规划和设计,为各单位开展项目示范、建设和技术预测、解决方案开发提供指导。参与航空智能制造试点推广,推进智能制造导航项目,总结完善和形成推广模式。研究了智能制造的关键技术,形成了航空工业的智能制造技术体系,以支持航空工业的材料,技术和人员的智能制造行动计划。从开发规划,架构设计,系统构建,技术研究和开发以及应用验证到智能制造工作的综合推进。

2.3数据集成与存储技术的应用

由于工业大数据中存在着不同的数据源,需要将不同的数据源数据进行预处理,并且完成数据的集成和交换。比如一方面处在最底层的设备层,通过实时采集生产数据,设备数据,经过分析和计算,将生产现场的信息实时反馈给上层的MES系统,成为MES系统创建排产任务、调整制造资源的重要依据,另外一方面,计划层的ERP系统,执行层的MES系统通过生产计划的分解,生产指令的下发,工艺路线图的传输,完成管理系统与现场设备数控之间信息的沟通。数据集成与交换不仅在纵向层面进行,也在基于产品的协同制造的横向管理系统之间进行,比如物资采购系统根据生产计划完成物料的齐套分析,采购配送,物料编码则与PDM产品管理系统中的物料信息进行集成,同步,完成数据交互。生产过程中的产品信息则与质量管理系统中的成品,半成品质量数据进行集成,完成质量的跟踪和追溯。

2.4新型材料的应用

新型航空材料已经广泛应用于航空制造,这些新材料具有许多优异的性能,但我国由于种种原因,新材料的应用并不广泛,在新材料的推广中需要有一定的加强,新工艺也需要应用,例如,新型焊接技术、高精密模具技术等技术在航空制造技术中还没有完全采用。新技术的推广应用必须加强,在市场经济的影响下,企业的生存和发展离不开新产品的开发,新产品取决于技术的进步,而技术的进步主要取决于这种技术水平的创新,因此,培养技术创新人才是当务之急,需要组织组织力量,吸取老工程师和技术人员的经验和技能,组织有针对性的培训,促进新生力量投资于航空制造技术的发展。

三、我国航空业发展的趋势 

进入21世纪以来,国际高新技术领域快速发展,也为中国航空工业的发展带来了机遇。航空工业必须积极适应市场,根据市场需求,提供性能更好,质量可靠,价格合理的飞机产品。近年来,发达国家的航空生产水平迅速提高,新一代航空产品的速度明显提高,加快了我国航空工业的发展。中国航空工业应具备以下发展趋势:(1)加快发展新材料、新结构的关键制造技术,通过新技术提高航空产品的内部质量。专注于开发新的整体结构和开发复合材料;(2)发展智能制造技术,提高生产水平,云计算,数字化,智能制造技术已成为国际制造业的大趋势;(3)要将“互联网+”技术与航空业紧密结合,实现航空技术的智能化、互联化、一体化发展。制定信息技术与制造技术深度融合的“双重”发展战略,既是航空业的挑战,也是机遇。(4)中国航空工业要提高产品在市场上的竞争力,应注重实施现代化生产管理模式,将先进的管理方法和管理理念运用到航空工业中。(5)航空制造企业必须具有创新精神,在国家创新驱动发展战略的背景下,企业必须从技术入手,加强技术创新能力。

结束语:

航空工业推进数字化和智能化,最终目标是满足用户对航空产品的新需求,为用户提供高质量的个性化定制服务,从而构建网络化协同,形成一种新的生产制造模式。因此,除了加强生产管理环节的数字化应用之外,还需关注应用供应链建模和仿真技术来优化产业布局和分工,建立航空工业的数字供应网络,从而助力工业制造实现从“制造”向“智造”的转型升级。

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