近日，工信部公布2018年智能制造試點示范項目名單，中國航發(fā)上海商用航空發(fā)動機制造有限責任公司（簡稱“商發(fā)制造”）的商用航空發(fā)動機智能裝配試點示范位列其中，這無疑肯定了商發(fā)制造在智能制造的探索與實踐。面對全球范圍內新一輪的科技與產(chǎn)業(yè)變革，商發(fā)制造深刻認識到智能制造將是公司落實創(chuàng)新驅動發(fā)展、實現(xiàn)研制模式轉型升級以盡快趕超世界先進航空工業(yè)水平的關鍵舉措，并提出了著力打造國內首個商用航空發(fā)動機智能工廠的戰(zhàn)略規(guī)劃。

商發(fā)制造是國產(chǎn)大涵道比商用航空發(fā)動機的總裝交付中心，承擔著航空發(fā)動機產(chǎn)品的制造、試驗、測試、裝配和試車任務，并最終交付滿足設計要求和客戶要求的產(chǎn)品。在全球范圍內，具備完全獨立研制民用大涵道比渦扇發(fā)動機能力的只有美國（通用電氣、普惠公司）與英國（羅爾斯羅伊斯）兩個國家。西方國家明確禁止出口相關技術。

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作為我國大型客機發(fā)動機研制主體及主制造商的商發(fā)制造深刻認識到智能制造將是公司落實創(chuàng)新驅動發(fā)展、實現(xiàn)研制模式轉型升級以盡快趕超世界先進航空工業(yè)水平的關鍵舉措，并提出了著力打造國內首個商用航空發(fā)動機智能工廠的戰(zhàn)略規(guī)劃。并入選工信部2018年智能制造試點示范項目，公司在智能制造的探索，對于我國打造強勁“中國心”,助推“中國夢”意義重大。

商發(fā)制造秉承國家意志，自主研發(fā)商用航空發(fā)動機，作為創(chuàng)新驅動型企業(yè)，商發(fā)制造規(guī)劃通過數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化工具，逐步建設創(chuàng)新的自主研制體系，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化定義、數(shù)字化制造與數(shù)字化管理，促進異地協(xié)同設計與協(xié)同制造，最終提供商用航空發(fā)動機產(chǎn)品的卓越質量交付與客戶體驗。

智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃構想

公司自2015年伊始即著手智能制造建設規(guī)劃，并陸續(xù)通過國家和地區(qū)的智能制造專項項目，開展試點建設，以商用航空發(fā)動機某關鍵工序為實施載體，依據(jù)適航要求和航空發(fā)動機研制特點，以智能制造、業(yè)務并行、協(xié)同互助為出發(fā)點，應用先進的信息化技術、智能機器人技術、智能感知與決策技術、先進制造技術、高可信網(wǎng)絡技術等，研制智能裝配機器人，搭建異構DNC網(wǎng)絡制造環(huán)境，以期逐步提高商用航空發(fā)動機試點工序的質量管控水平，構建商用航空發(fā)動機智能制造新模式。

圍繞商發(fā)制造作為商發(fā)公司的總裝交付中心，承擔商用航空發(fā)動機產(chǎn)品的制造、試驗、測試、裝配和試車，并最終交付滿足設計要求和客戶需求的產(chǎn)品這一公司定位，商發(fā)制造提出實施智能制造戰(zhàn)略的總體目標：

商發(fā)制造智能工廠的總體目標是圍繞商用航空發(fā)動機工裝/轉接段/核心零部件加工、零組件/單元體/整機裝配和零組件/核心機/整機試驗測試三大核心業(yè)務，以產(chǎn)品全生命周期數(shù)字化和卓越績效一體化管理體系為基礎，以航空發(fā)動機產(chǎn)品及其關鍵零部件生產(chǎn)決策、過程控制智能化為目標，開展具備網(wǎng)絡互連、人機交互、智能傳感等特征的業(yè)務CPS建設，最終建成可持續(xù)滿足顧客需求并實現(xiàn)卓越交付的現(xiàn)代化商用航空發(fā)動機智能工廠。

商發(fā)制造智能工廠總體目標的制定原則是充分滿足中國制造2025定義的智能制造四大特征：以智能工廠為載體、以關鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心、端到端數(shù)據(jù)流為核心、網(wǎng)通互聯(lián)為支撐?？偰繕藢膶嵤┲芷跒?016~2025年，共分三個階段，各階段目標為：

第一階段（2016年-2019年）：完成智能工廠通用基礎建設規(guī)劃，完善智能制造安全、標準、網(wǎng)絡、基礎技術研究等基礎保障條件建設，突破以大部件精確對接、高壓壓氣機轉子直線裝配、自鎖螺母擰緊、發(fā)動機同心度評價等為代表的智能裝配關鍵技術，基本實現(xiàn)大涵道比航空發(fā)動機核心機智能裝配；

第二階段（2019年-2022年）：持續(xù)完善智能工廠基礎保障設施建設，重點突破核心零部件的自適應加工、智能裝夾、加工過程在線監(jiān)控等智能加工技術，以智能生產(chǎn)線或智能車間建設為載體實現(xiàn)核心零部件的智能加工，進一步強化大涵道比發(fā)動機核心機裝配能力，實現(xiàn)整機智能裝配和智能試驗測試的突破；

第三階段（2023年-2025年）：基本建成基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、全過程數(shù)字化，具備一定自適應能力，滿足大涵道比發(fā)動機裝配、試驗、測試任務需要的商用航空發(fā)動機智能工廠， 2025年達到年產(chǎn)X臺大客發(fā)動機的優(yōu)質批量交付能力。

基于統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實施的原則，商發(fā)制造在充分借鑒了RAMI4.0、中國《國家智能制造標準體系建設指南》等國內外智能制造標準模型后，結合自身的業(yè)務特點，提出了商發(fā)制造智能工廠的總體架構。該架構從上到下分別為企業(yè)層、商發(fā)制造云、業(yè)務CPS層和基礎支撐層，各層級規(guī)劃如下：

企業(yè)層：整個企業(yè)的管理業(yè)務層（企業(yè)門戶），負責整個商發(fā)制造工廠的管理業(yè)務。

商發(fā)制造云：是商發(fā)制造的私有云，指整個智能工廠的資源共享云平臺，包括了業(yè)務云服務和數(shù)據(jù)云服務兩大類。

業(yè)務CPS層：車間級的信息物理融合制造系統(tǒng)（Cyber Physical System, CPS），分別實現(xiàn)商發(fā)制造的智能加工、智能裝配、智能試驗測試等業(yè)務

基礎支撐層：對業(yè)務CPS、商發(fā)制造云、企業(yè)層提供的一些支撐技術和規(guī)范，也包括一些共有的基礎性資源和基礎性建設。

商發(fā)制造的各項智能制造建設工作將依據(jù)上述階段目標和總體架構穩(wěn)步推進。

智能制造實踐現(xiàn)狀和效果

智能工廠的建設是需要大綜合、大協(xié)作的復雜系統(tǒng)工程，智能工廠的建成及運行需要有強有力的管理體系及對應的通用基礎平臺來支撐。商發(fā)制造智能制造的實踐現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在通用基礎建設和智能制造試點建設量方面。在通用基礎建設方面，在管理與技術體系建設上，商發(fā)制造致力于建立異地多職能協(xié)同工作體系及平臺，通過流程、標準、規(guī)范、指導書、檢查單及其相應的信息化載體實現(xiàn)對智能制造建設工作的有效管控。在信息化建設方面，公司已經(jīng)建立了綜合管理系統(tǒng)、項目管理系統(tǒng)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，目前正在建設數(shù)字化工藝管理系統(tǒng)、裝配執(zhí)行系統(tǒng)、試驗信息綜合管理系統(tǒng)、分布式數(shù)控管理系統(tǒng)、設備管理系統(tǒng)，未來還將建立生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)、供應鏈管理系統(tǒng)、生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)、物料管理系統(tǒng)等，旨在在設備層級、車間層級、企業(yè)層級及外部供應鏈層級建立支撐智能工廠運維的信息化系統(tǒng)。

2015年，公司申報的“商用航空發(fā)動機總裝智能裝配新模式”入選工信部2015智能制造專項項目，智能制造試點建設工作正式啟動。該項目以商用航空發(fā)動機整機裝配中低壓渦輪安裝為實施載體, 依據(jù)適航要求和航空發(fā)動機研制特點，研制智能裝配機器人，搭建異構DNC網(wǎng)絡制造環(huán)境，構建商用航空發(fā)動機協(xié)同平臺、敏捷制造平臺，初步建立商用航空發(fā)動機智能裝配物聯(lián)網(wǎng)。目前該項目中的大部件自動化對接技術、DNC網(wǎng)絡互連技術、網(wǎng)絡信息安全、裝配系統(tǒng)等智能制造關鍵技術研究及基礎條件建設工作正在開展，該部分涉及的信息化建設已納入圖的實際建設進程和規(guī)劃中，后續(xù)將成為智能工廠的建設的重要支撐基礎。

該項目的目標是以商用航空發(fā)動機整機裝配中低壓渦輪的安裝為實施對象，通過構建管控一體化平臺、設計制造一體化云平臺、智能裝配平臺、敏捷運行支持平臺、工業(yè)信息安全系統(tǒng)，初步形成商用航空發(fā)動機大數(shù)據(jù)和知識工程，建立商用航空發(fā)動機智能裝配工程環(huán)境、體系、標準，實現(xiàn)航空發(fā)動機整機裝配中低壓渦輪的智能安裝，解決低壓渦輪安裝難題，并提升裝配的一致性、穩(wěn)定性，達到產(chǎn)品研制周期縮短20%、生產(chǎn)效率提高20%、運營成本降低30%、一次裝配不合格率降低10%、能源利用率提高4%的目標，探索一條全新的航空發(fā)動機智能制造新模式，提升商用航空發(fā)動機裝配水平。

典型案例：商用航空發(fā)動機總裝智能裝配新模式

2015年6月，商發(fā)制造申報的“商用航空發(fā)動機總裝智能裝配新模式”項目經(jīng)工信部批復立項，正式啟動。該項目由商發(fā)制造牽頭，上海工業(yè)自動化儀表研究院和上海鈞工智能技術有限公司作為參研單位共同完成。

該項目的目標是以商用航空發(fā)動機整機裝配中低壓渦輪的安裝為實施對象，通過構建管控一體化平臺、設計制造一體化云平臺、智能裝配平臺、敏捷運行支持平臺、工業(yè)信息安全系統(tǒng)，初步形成商用航空發(fā)動機大數(shù)據(jù)和知識工程，建立商用航空發(fā)動機智能裝配工程環(huán)境、體系、標準，實現(xiàn)航空發(fā)動機整機裝配中低壓渦輪的智能安裝，解決低壓渦輪安裝難題，并提升裝配的一致性、穩(wěn)定性，達到產(chǎn)品研制周期縮短20%、生產(chǎn)效率提高20%、運營成本降低30%、一次裝配不合格率降低10%、能源利用率提高4%的目標，探索一條全新的航空發(fā)動機智能制造新模式，提升商用航空發(fā)動機裝配水平。

智能裝配平臺示意圖

基于商發(fā)制造自身的業(yè)務，融入智能制造的元素，構建商用航空發(fā)動機裝配協(xié)同平臺、敏捷制造平臺，建立商用航空發(fā)動機智能裝配物聯(lián)網(wǎng)，完成商用航空發(fā)動機專業(yè)數(shù)據(jù)庫的初步建設，并開展數(shù)據(jù)挖掘，形成商用航空發(fā)動機專業(yè)大數(shù)據(jù)和知識工程，實現(xiàn)基于專業(yè)大數(shù)據(jù)和知識工程的產(chǎn)品設計、智能裝配、本位檢測，裝配動態(tài)排產(chǎn)，資源的動態(tài)調控，以及制造過程的智能管控，打造商用航空發(fā)動機總裝智能裝配新模式，構建全新的商用航空發(fā)動機智能裝配環(huán)境、流程、標準。提升商用航空發(fā)動機裝配過程穩(wěn)定性、一致性，提高管理水平，通過建立工業(yè)信息安全系統(tǒng)，保障整體運行的安全，打造商用航空發(fā)動機總裝智能裝配新模式，實現(xiàn)低壓渦輪的智能安裝。

商用航空發(fā)動機低壓渦輪智能安裝業(yè)務流程圖

該項目以商用航空發(fā)動機大部件本體裝配為實施載體，包括從產(chǎn)品設計/工藝設計/工裝準備到裝配過程全流程的管控，基于某型號的商用航空發(fā)動機低壓渦輪對接裝配過程：

1）構建低渦大部件智能裝配平臺。針對商用航空發(fā)動機整機裝配中低壓渦輪的安裝過程，建立商用航空發(fā)動機裝配過程綜合受力、多維姿態(tài)對接測量、分析、反饋中多維度智能數(shù)據(jù)采集、分析、控制機制，建立集成傳感器、激光對接系統(tǒng)的多維度自適應低壓渦輪智能安裝設備。

2）進行工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設，構建敏捷制造平臺。實現(xiàn)裝配設備，3D打印設備、數(shù)控加工設備、物料配送設備在內的異構敏捷制造，達到設備間數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，進而實現(xiàn)生產(chǎn)資源的統(tǒng)一調度、動態(tài)管控。

3）研究低壓渦輪安裝產(chǎn)品設計和工藝設計方法，構建設計制造一體化云平臺。開展基于工藝知識的商用航空發(fā)動機本體裝配結構化工藝設計，通過裝配過程仿真分析優(yōu)化裝配工藝，提升裝配工藝的正確性、可行性和經(jīng)濟性。

4）建立基于RFID的物料智能配送系統(tǒng)，物料的智能配送并具有靈活的可追溯性，改變傳統(tǒng)人工配送、單設備加工、人工裝配的制造模式，減少生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的浪費。

5）進行基于大數(shù)據(jù)與知識工程的智能決策分析與優(yōu)化，建立管控一體化平臺。

6）工業(yè)信息安全系統(tǒng)。依據(jù)ISO27001信息安全管理體系，建立商用航空發(fā)動機工業(yè)信息安全體系和系統(tǒng)，保障制造平臺和數(shù)據(jù)的安全。

商用航空發(fā)動機智能裝配新模式總方案

從技術實現(xiàn)層面上看，商用航空發(fā)動機智能裝配新模式以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術、智能裝備為基礎，實現(xiàn)物流自動化、裝配自適應調整、生產(chǎn)管控智能化，如圖所示：

智能分析決策層：運用知識及工具進行優(yōu)化決策，執(zhí)行判斷。

商用航空發(fā)動機裝配大數(shù)據(jù)層：是航空發(fā)動機智能裝配的大腦，完成信息集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與物理對象融合計算，進行數(shù)據(jù)分類、清洗，按需進行信息分類，形成數(shù)據(jù)中心知識庫。

數(shù)據(jù)物理交互層：是航空發(fā)動機智能裝配的中樞神經(jīng)，包括各種傳感器及現(xiàn)場網(wǎng)絡的接口和 通信控制，實現(xiàn)生產(chǎn)實施信息獲取與數(shù)據(jù)物理交互。

智能設備物理層：是航空發(fā)動機智能裝配的感官系統(tǒng)，包括生產(chǎn)系統(tǒng)涉及的設備、工裝、人員和物流裝置等，以及對物理對象進行感知和信息傳輸?shù)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tongxin/rf/" target="_blank">RFID標識工具、傳感器和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等。

航空發(fā)動機智能裝配新模式建設

下一步智能升級計劃

后續(xù)商發(fā)制造將依據(jù)《商發(fā)制造智能工廠建設規(guī)劃方案》這一綱領性文件，同時考慮已開展的智能制造項目，按照“業(yè)務導向、頂層規(guī)劃、項目驅動、整體推進”的建設思路和“統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)同推進；基礎先行、分步實施；開放合作、創(chuàng)新發(fā)展”的原則將規(guī)劃方案逐步落地，預期2025年建成產(chǎn)品全生命周期過程數(shù)字化，科研、生產(chǎn)、運營過程管控網(wǎng)絡化等特征的航空發(fā)動機智能工廠，持續(xù)滿足顧客需求并實現(xiàn)卓越交付。

智能制造一直是中國制造2025的主攻方向，航空發(fā)動機作為飛機制造業(yè)皇冠上的明珠，是智能制造最佳工程實踐，也代表了一個國家制造業(yè)的水平和能力。相信商發(fā)制造在智能制造方面的先進實踐對于打造“中國心”，實現(xiàn)“中國夢”具有深遠的意義。