摘 要

智能制造指的是以信息化、網(wǎng)絡(luò)化及數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，將人工智能引入到制造理論和生產(chǎn)實(shí)踐的一種智能化產(chǎn)品制造技術(shù)。智能制造已成為制造業(yè)優(yōu)化升級的關(guān)鍵所在，本文面向智能制造技術(shù)，從數(shù)據(jù)集成、智能加工技術(shù)、基于COE的組織協(xié)同及過程協(xié)同等幾個(gè)方面研究了航空發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與制造的相關(guān)問題。

【關(guān)鍵詞】智能制造 航空發(fā)動(dòng)機(jī) 設(shè)計(jì)與制造 協(xié)同

相較于發(fā)達(dá)國家來說，國內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)的發(fā)展還較為落后，其中設(shè)計(jì)與制造的分離是重要的問題表現(xiàn)。在工業(yè)4.0時(shí)代，智能制造成為了制造業(yè)的重要變革和發(fā)展趨勢，對于航空發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與制造來說，在智能制造發(fā)展的背景下，揭示其協(xié)同設(shè)計(jì)制造內(nèi)涵及過程對于促進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)的發(fā)展有著積極的意義。基于以上，本文簡要探討了基于面向智能制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與制造的相關(guān)問題。

1 基于模型的數(shù)據(jù)集成

數(shù)據(jù)集成是航空發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與制造實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)字化定義（MBD）是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)。MBD以基于特征定義的三維模型為核心，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、工藝等各個(gè)部門信息的集成，統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，以此來作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造協(xié)同的信息載體。MBD模型中包括幾何模型和標(biāo)注信息兩類數(shù)據(jù)，其中通過CAD系統(tǒng)管理幾何模型，通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來存儲和管理非幾何信息，從而解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與制造的數(shù)據(jù)集成問題，具體來說如下：

1.1 設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)協(xié)同過程

航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為“工業(yè)之花”，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，需要分布在各地的設(shè)計(jì)所與制造廠高度的協(xié)同，才能滿足當(dāng)前先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制需要，這是傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)模式難以滿足的。以MBD模型為基礎(chǔ)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司可以建立結(jié)構(gòu)領(lǐng)域、熱力領(lǐng)域、強(qiáng)度領(lǐng)域等多領(lǐng)域的仿真環(huán)境，通過多學(xué)科設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)化和綜合來實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)的協(xié)同與并行。

1.2 設(shè)計(jì)與制造協(xié)同過程

設(shè)計(jì)與制造協(xié)同本質(zhì)上就是設(shè)計(jì)與工藝的協(xié)同，即對航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝性審查和制造可行性分析，對于生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長的零件來說，可以提前進(jìn)行毛坯設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)等工藝準(zhǔn)備工作?；贛BD的單一數(shù)據(jù)源能夠保證工藝準(zhǔn)備和工藝設(shè)計(jì)在同一數(shù)據(jù)模型下進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造的協(xié)同。

1.3 制造與制造協(xié)同

航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造環(huán)節(jié)復(fù)雜，這些制造活動(dòng)之間需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互與集成，MBD能夠?yàn)檠b配工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)及數(shù)控加工等環(huán)節(jié)提供單一數(shù)據(jù)源，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)制造環(huán)節(jié)及過程之間的協(xié)同。

2 智能加工技術(shù)

新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)以輕量化、高性能薄壁整體結(jié)構(gòu)為主，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雖然滿足了高性能要求，但對應(yīng)力集中及制造偏差也更為敏感，這就對航空發(fā)動(dòng)機(jī)的制造工藝提出了更高的要求。因此，需要采用智能加工技術(shù)來實(shí)現(xiàn)機(jī)床、刀具、工件及工裝的協(xié)同加工。

3 基于COE的組織協(xié)同

實(shí)現(xiàn)協(xié)同研制的組織協(xié)同是實(shí)現(xiàn)智能化航空發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)制造的前提條件。COE（即Centerof Excellence，意為“卓越研究基地”。是航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的專業(yè)化研制中心?；贑OE模式能夠?qū)崿F(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造的組織集成，從而實(shí)現(xiàn)組織協(xié)同。以COE為基礎(chǔ)形成協(xié)同平臺，通過對產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)的組織實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和管理控制，從而形成設(shè)計(jì)所與制造廠以MBD模型技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)的協(xié)同研制。

利用項(xiàng)目牽引、總裝拉動(dòng)及總體設(shè)計(jì)等來實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的協(xié)同研發(fā)，在整個(gè)平臺環(huán)境中，依托于協(xié)同研發(fā)平臺中的協(xié)同社區(qū)，異地總體設(shè)計(jì)人員、工藝人員及制造人員等能夠?qū)崿F(xiàn)MBD模型單一數(shù)據(jù)源的共享和可視化協(xié)作，通過協(xié)同異地管理保證異構(gòu)平臺用戶在統(tǒng)一流程中執(zhí)行相關(guān)工作。

4 產(chǎn)品BOM驅(qū)動(dòng)下的過程協(xié)同

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的協(xié)同設(shè)計(jì)與制造是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的設(shè)計(jì)制造活動(dòng)，以BOM為驅(qū)動(dòng)，將PLM、MES、ERP系統(tǒng)進(jìn)行縱向集成，打通從工藝到現(xiàn)場的數(shù)據(jù)鏈路，支持結(jié)構(gòu)化工藝數(shù)據(jù)向生產(chǎn)管理過程的延伸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源的單一管理、車間自動(dòng)獲取工藝信息數(shù)據(jù)、生產(chǎn)加工任務(wù)、智能排產(chǎn)等車間現(xiàn)場數(shù)字化管理功能。通過對各系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的整理分析，形成知識，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的智能化。

通過BOM數(shù)據(jù)的流動(dòng)，將PLM、ERP、MES、MRO、DNC等系統(tǒng)連接起來，形成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)化的企業(yè)經(jīng)營管理信息平臺；通過引進(jìn)智能裝備，在生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)關(guān)鍵控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)感知和自主決策功能，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化、智能化制造技術(shù)應(yīng)用。

4.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享區(qū)的建立

以成熟度模型為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)部門將產(chǎn)品數(shù)據(jù)定期發(fā)送到共享區(qū)中，主要包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)外形、結(jié)構(gòu)等的CAD模型和技術(shù)文件，通過這些數(shù)據(jù)來為制造人員的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作提供依據(jù)，提升準(zhǔn)備效率。

4.2 協(xié)同數(shù)據(jù)共享

與工藝、制造相關(guān)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一的定義、統(tǒng)一的平臺、統(tǒng)一的編碼實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，從而最大限度的縮短的產(chǎn)品研制周期。

5 結(jié)論

綜上所述，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與制造存在著眾多協(xié)同優(yōu)化的問題，這種協(xié)同不僅僅指的是設(shè)計(jì)與制造之間的協(xié)同，同時(shí)也包括人、物料、設(shè)備及計(jì)算機(jī)之間的協(xié)同，在整個(gè)物理世界與信息時(shí)間及二者之間都存在協(xié)同過程，是對智能技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的整合、深度應(yīng)用。在智能制造技術(shù)不斷推廣和實(shí)施的背景下，航空發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與制造必將得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳冰.面向智能制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與制造[J].航空制造技術(shù)，2016（05）：16-21.

[2]單繼東，王昭陽，陳賀利，曹增義.航空發(fā)動(dòng)機(jī)智能制造生產(chǎn)線構(gòu)建技術(shù)研究[J]. 航空制造技術(shù)，2016（16）：52-56.

[3]汪偉.基于面向?qū)ο驪etri網(wǎng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)過程動(dòng)態(tài)建模方法研究[A].中國航空學(xué)會.2015年第二屆中國航空科學(xué)技術(shù)大會論文集[C].中國航空學(xué)會，2015：8.

作者簡介

陸波（1975-），男，貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣人。研究生學(xué)歷?，F(xiàn)為貴陽市黎陽公司工程師。研究方向?yàn)檐浖こ獭?/p>

作者單位

貴陽市黎陽公司 貴州省貴陽市 550014