航空工业的智能制造体系和架构

智能制造包含智能制造技术和智能制造系统,是国际上公认的实现工业体系转型升级的新一代方法论,能够从根本上提升我国复杂产品的创新能力和研制水平,因此,正确理解、全面认识智能制造,对我国的经济发展、数字中国的建设具有极其重大的现实意义和历史意义。智能制造的基础是数字化,由于航空工业具有复杂性、可靠性、研制成本高的三高特征,因此三维全数字化设计在国际上以波音777为代表、国内以新飞豹为代表走在了前列,其成熟的数字化技术和管理体系已经持续的向其它行业推广,取得了领先的成绩。在此基础上通过近十几年的发展,初步构建了航空工业的智能制造体系和架构。

航空智能制造的基础——软件定义创新工业范式

本文依据中国工程院最新观点性文章《走向新一代智能制造》,结合航空工业智能制造的演进路径,从传统研制方式人–物理系统入手,分析了飞机制造业的数字化到智能化的发展。对飞机基于模型的数字定义,到基于信息–物理系统的数字定义进行了阐述。新一代智能制造就是在新一代信息技术(云计算、物联网、移动通信、大数据、智能制造)的支持下,实现与人、设备和物料的深度融合,其典型特点就是数字主线使能的数字孪生。

基于模型的航空脉动装配生产线关键数字化技术研究

结合某飞机总装厂脉动生产线项目,针对航空脉动装配生产线,从基于模型的系统工程和智能制造出发,研究了基于模型的航空脉动装配生产线应用的关键技术。通过航空脉动装配生产线关键技术的研究,打通了基于模型的航空脉动装配生产线的产品研制过程,为航空脉动装配生产线数字化生产和智能化决策提供技术支撑。

非实例化标准件消耗式装配工艺设计技术研究

针对飞机产品数据中大量非实例化标准件尚未实现消耗式工艺设计的难题,提出了依据装配需求对非实例化标准件进行二级拆分及消耗式分配的思路。结合业务架构流程梳理,采用CATIA CAA二次开发开展非实例化标准件R模型的工位级拆分,并系统研究了装配工艺设计过程中非实例化标准件的消耗式分配和管理技术,在某项目产品上开展了系统测试及应用验证,完成了AO创建,实现了所有参装件的消耗式装配工艺设计,保证了制造数据与工程数据的一致性和准确性,取得了较好的应用效果。

面向航空复杂产品的装配工艺优化设计技术

本文面向航空复杂产品,进行装配全过程技术研究,从装配的前端设计、装配过程监控、装配事后优化三个方面,论述了复杂航空产品的装配技术,包括基于MBD的面向装配的产品设计技术、基于数字孪生的装配仿真和优化设计技术、基于AR技术的智能装配技术、基于大数据的装配分析仿真和优化设计技术等。通过航空复杂产品装配全过程关键技术研究,实现航空复杂产品工艺设计模式和设计方法创新,为提高航空复杂产品研制质量提供技术保障。

信息隐藏技术及应用领域研究

信息隐藏技术是解决媒体信息安全的新方法,通过将隐秘信息隐藏在媒体信息中,保证网络传输信息的安全性。文章对信息隐藏技术及应用领域进行研究,分析了常用的信息隐藏技术方法,研究了信息隐藏技术的应用领域。通过以上研究表明,将信息隐藏技术与加密技术结合,信息的传输过程更加安全。

航空制造现场监测与控制技术发展趋势展望

制造现场监测与控制技术发展概述制造现场监测与控制系统承担着实现制造资源和制造过程状态实时感知、检测和反馈控制的重要功能，是智能制造动态感知、实时分析、自主决策、精准执行智能制造新模式的关键技术，是提升生产效率，提高产品质量，完善生产管理的基础和必要手段。制造现场监测与控制技术在流程性生产企业和汽车流水线生产线中以SCADA（数据采集与监视控制系统）形式得到深入应用，但在航空制造业，目前制造现场监测与控制的应用主要在单元级，如数控机床、试验设备和库房等。

航空产品成品协同研制和管理关键技术研究

针对航空产品成品研制过程中的关键技术进行研究,实现成品技术协议的结构化编制、成品交付数据的自动检查和验证、成品数据结构化管理、成品数据和业务流程安全摆渡以及成品研制过程的数字化协同和管理。

几何样机跨平台重构技术研究

针对异构CAD重构后可能出现信息丢失的问题,对几何样机跨平台重构的技术进行研究,通过对建模过程重构的方法,将几何样机模型常用的创建对象和操作过程进行梳理,并抽象为元模型,使用XML语言对其进行描述,将其构建为中性元模型库。通过调用CAD接口按照中性元模型库的描述生成/解析中性模型文件,实现模型的重构,提升几何样机跨平台重构的质量。

多域模型协同及集成环境构建技术研究

针对MBSE各阶段工具之间的集成问题,通过研究开放式生命周期协作服务(OSLC)标准规范,基于OSLC规范建立统一的OSLC数据接口模型,实现基于同平台的多领域工具间的数据协同,支撑各领域模型间关系的创建及追踪,为航空复杂装备产品全生命周期数据共享奠定基础。

基于MBSE的对流层飞艇运行概念研究

面向对流层飞艇起降过程复杂、气象适应能力弱等特殊性,传统基于文本的运行概念分析方法具有设计一致性较差、设计无法有效追溯、验证困难等局限性。基于此,提出了基于模型的系统工程的对流层飞艇运行概念设计方法。首先,建立系统用例与利益攸关者需求的关联关系,保证了设计可追溯性。然后,基于活动图、时序图与内部块图建立对流层飞艇运行场景模型,详细梳理了飞艇运行的执行逻辑与外部交互关系。通过执行状态机对飞艇运行概念模型进行验证,并进一步补充完善利益攸关者需求。最后,通过执行状态机验证了该无人飞艇系统能够满足任务飞行、飞行控制和应急情况响应等利益攸关者的需求。

基于模块的飞机装配工艺技术研究

飞机装配作为飞机研制的关键环节,具有多学科领域、协调准确度要求高、劳动强度大等特点,先进的飞机装配技术能够提高飞机装配效率、缩短研制周期和降低生产成本。目前国内多数航空企业还采用非模块化的装配方式,未形成高效、整洁、重复利用率高的装配模式。对非模块化飞机装配方式进行分析,提出了先进的模块化飞机装配理念,重点描述了模块化设计、装配模块定义、构建装配结构树、装配指令库管理、基于构型配置匹配装配指令这5个关键技术。

工业大数据--制造企业数字化转型的重点方向

近年来,大数据受到各行各业的普遍关注,大数据技术和制造业的结合催生了“工业大数据”。然而,人们对于工业大数据的内涵、范围却一直存在争议,对于工业大数据的价值以及如何推进工业大数据应用倍感困扰。为此,从制造业信息化的普遍现状出发,结合信息化发展的理论模型和中国航空工业在数字化转型方面的研究,剖析工业大数据倍受关注的原因,多视角论述工业大数据的内涵,系统性地介绍工业大数据的推进框架和影响推进效果的关键事项。

以数字线索理念为指导的系统生命周期管理技术研究

一、系统生命周期管理是数字线索发展的必然美军将数字线索(Digital Thread)和数字孪生(Digital Twin)视为“改变游戏规则”的颠覆性机遇,并从2014年起组织洛克希德·马丁、波音、诺斯罗普·格鲁门、通用电气和普拉特·惠特尼等公司开展了一系列应用研究项目。数字线索的特点是“全部元素建模定义、全部数据采集分析和全部决策仿真评估”,能够量化并减少系统生命周期中的各种不确定性,有效支撑装备生命周期中关键决策点的决策,大幅降低复杂系统开发生命周期各阶段迭代的时间和成本。美军认为,系统工程将在基于模型的基础上进一步经历数字线索变革。

力筑工业之基 重铸智造灵魂

随着第四次工业革命的到来,世界各国相继提出了各类数字化转型的战略规划,智能制造领域的竞争日益加剧,智能制造的关键之一是工业软件。现代制造业对工业软件的依赖愈加严重:产品初期设计、生产制造、正常运行、后期维护都离不开工业软件的核心支撑。先进的工业软件是工业乃至社会发展水平的重要标志,是未来智能工业重要基础支撑,是不能受制于人的关键核心技术。工业软件可被视为现代工业的灵魂。切实加强我国工业技术软件化能力,自主研发关键领域工业软件,加快我国工业APP发展,对于建设工业强国具有重要战略意义。阐述了工业软件的本质,对工业软件与工业技术的关系进行分析,并基于我国国情提出工业软件新分类,以期开辟世界工业软件新赛道。

把握BPM新一代技术与方法,打造流程内容协同创新新能力

业务流程是组织价值实现的载体,流程优化和稳定运行是组织管理中一直强调的核心,由于涉及各类管理要素的综合,以及数字技术应用下的再造,业务流程管理已经日益发展成为一门管理学科,即以组织目标为导向,通过业务模型、管理方式的调整、流程的再编排以及新的使能技术或装置的引入来实现流程效能的有效提升和持续改进。随着数字技术的深入应用,流程管理的方法和手段有了几次显著的变化:2000年左右,主要停留在流程的显性化、规范化、电子化表达、共享与监督执行;2010年,流程模型化表达已在组织中广泛采用,通过信息系统建设实现大量分散、片段化流程的自动化执行以及过程绩效指标的监控;现在,流程的模型化表达,端到端流程驱动的自动化技术,以及基于历史数据对业务流程进行改进下的仿真验证都已经成为成熟技术。

飞机MBOM及装配工艺设计过程中消耗式管理关键技术研究

飞机产品结构复杂,零件数量庞大,且装配过程中涉及大量工装和设备等工艺资源,如波音747有600万个零部件,空客A380有400万个零部件,如何将如此多的零组件正确且完整地装配至飞机上,一直是工艺规划及设计过程研究的关键技术之一。为解决飞机装配数据的完整性和准确性,消耗式工艺技术逐渐在工艺规划及设计过程中应用发展。但通常的消耗式工艺是基于零组件单技术状态的消耗管理,如何实现全架次多技术状态的消耗管理,并将消耗管理范围扩展至标准件、材料、工装、设备和工具,构建更加完整的MBOM,成为消耗式工艺管理研究的重要方向。

基于MBSE的副翼及其操纵系统研发技术及应用

飞机的设计研发是一项涉及多学科领域、多目标、多约束的复杂系统工程过程,系统耦合紧密、参与人员众多、设计信息庞杂,以文档为中心的需求管理等传统研发方法突显出一定的困难,亟需探索新的飞机设计研发方法。以副翼及其操纵系统为研究对象,对基于模型的系统工程(Model Based System Engineering,以下简称MBSE)方法进行了探索研究:采用达索MBSE方法论-MMS(Modeling Methodology for Systems,以下简称MMS),从使命、服务、功能和组件不同视角对副翼及其操纵系统研发的各个方面进行解析,进而完整定义系统;利用达索3D Experience平台,通过RFLP系统工程架构,进行了副翼及其操纵系统的需求开发、功能分析及逻辑架构设计,完成了需求、功能、逻辑架构、系统仿真、物理设计等模型的关联追溯,实现了以达索MBSE方法论为核心的研发技术的有效应用。

基于架构和系统工程方法的航空智能生产线规划研究

航空工业作为工业体系的重要组成部分，项目研发周期长、资金占用高等因素始终制约着航空业态的健康稳定发展。智能化正在深度影响航空工业的未来。在航空工业领域推进智能制造，将有效缩短航空装备产品的研制周期，降低运营成本和资源能源的消耗，推进生产的适应性和灵活性，对提高航空装备研制水平，加快开发高水准的航空器产品，推动航空工业转型升级、创新发展都具有重要意义。然而，航空装备生产系统的复杂性也导致了智能生产线建设难度较大，因此，有必要采用架构和系统工程方法进行智能生产线的规划研究。

面向复杂系统工程的多学科统一建模与联合仿真技术研究与应用实践

多学科联合仿真技术应用工程背景航空产品是涉及机械、电子、电气、控制、液压及软件等多学科,可靠性、维修性和保障性等多专业工程要求的复杂系统，其开发模式正经历从基于文档向基于模型的范式转移。建立以基于模型的系统工程方法论为指导、以功能/性能样机为载体，贯穿需求、功能、逻辑与物理构建模型在环、软件在环、硬件在环及人员在环的数字化综合仿真环境，开展多学科统一建模与联合仿真，实现功能/性能需求在开发早期阶段的验证与确认，基于数学模型（虚拟样机）开展复杂系统架构与方案的设计、权衡与分析优化，缩短设计迭代周期，提升开发质量，已成为国际航空航天和防务领域复杂系统开发的主流趋势。