摘 要：本文基于國內(nèi)復(fù)合材料零部件制造工藝和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)現(xiàn)狀，在當(dāng)前中國制造2025的大背景下，闡述了復(fù)合材料零部件制造工藝結(jié)構(gòu)化的必要性和緊迫性，指明了復(fù)合材料制造工藝結(jié)構(gòu)化應(yīng)用是提升復(fù)合材料制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料未來來智能制造的必由之路，探討復(fù)合材料零部件制造工藝結(jié)構(gòu)化的實(shí)現(xiàn)途徑，提升國內(nèi)復(fù)合材料制造產(chǎn)業(yè)化整體技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：制造工藝;復(fù)合材料;智能制造;產(chǎn)業(yè)技術(shù)

1 引言

2015年5月，國務(wù)院正式頒布了《中國制造2025》的行動(dòng)綱領(lǐng)，主要包括創(chuàng)新體系建設(shè)、智能制造、工業(yè)強(qiáng)基、綠色制造、高端裝備制造等五大工程方面，并明確指出五大工程相互關(guān)聯(lián)，互相促進(jìn)，其中智能制造是主攻方向，工業(yè)強(qiáng)基是智能制造的基礎(chǔ)支撐[1]。工業(yè)強(qiáng)基著重在于強(qiáng)化基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)原材料、先進(jìn)基礎(chǔ)工藝及關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)四個(gè)方面的建設(shè)。而最要的是工業(yè)強(qiáng)基的過程要結(jié)合信息化、數(shù)字化、智能化的技術(shù)手段，不斷的升級(jí)改造基礎(chǔ)工藝，進(jìn)而提升中國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水。復(fù)合材料是我國工業(yè)制造的重要組成部分，復(fù)合材料被廣泛的應(yīng)用于航空、航天、軌道交通、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，其重量輕、強(qiáng)度模量高等特點(diǎn)，逐漸的成為國家戰(zhàn)略領(lǐng)域的材料替代品。但是，復(fù)合材料制造工藝過程錯(cuò)綜復(fù)雜，特別是先進(jìn)復(fù)合材料零部件制造過程，傳統(tǒng)的手工鋪疊勞動(dòng)密集型的工作方式，已逐漸的被智能化鋪帶和鋪絲設(shè)備所代替，大型熱壓固化裝置，逐漸的被改造成可測(cè)可控的數(shù)字化設(shè)備，一些簡(jiǎn)單的零部件的裝配過程逐漸的被智能化機(jī)械臂所代替。大勢(shì)所趨，舊的工藝方式，必然會(huì)因?yàn)橹悄芑O(shè)備的應(yīng)用和信息化手段的介入而逐漸的被改變。

2 復(fù)合材料零部件制造工藝和產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

復(fù)合材料行業(yè)傳統(tǒng)的工藝規(guī)程、檢驗(yàn)規(guī)程以及制造大綱（FO）、裝配（A0）大綱多為紙質(zhì)文檔，文檔編制完成后經(jīng)手工審簽批準(zhǔn)后分發(fā)到各個(gè)生產(chǎn)制造工段，執(zhí)行過程涉及到文檔的版本控、更改控制、文件的作廢與回收等諸多事宜，所有過程以人的分發(fā)和手工記錄作為過程控制的手段，尤其是涉及到大飛機(jī)等空中項(xiàng)目，一旦疏忽出錯(cuò)則后果不堪設(shè)想。文檔發(fā)放到每個(gè)工段，工段從厚重的紙質(zhì)文檔中找到對(duì)應(yīng)的工段內(nèi)容，開始按規(guī)定操作。每個(gè)工段執(zhí)行完畢后會(huì)產(chǎn)生大量的手工記錄，紙質(zhì)記錄為查詢修改帶來諸多不便，經(jīng)過升級(jí)改造的各種智能化設(shè)備沒有一個(gè)統(tǒng)一的信息流貫通，因此無法發(fā)揮其應(yīng)用的制造協(xié)同能力和水平。

3 復(fù)合材料零部件制造工藝結(jié)構(gòu)化的緊迫性和必要性

復(fù)合材料制造行業(yè)，經(jīng)過國家十三五和智能制造2025的推進(jìn)，目前的管理信息化和工程信息化應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)和制造設(shè)備升級(jí)改造數(shù)字化水平已有了明顯的提高。目前，大部分企業(yè)已完成了PDM、MES、ERP、LIMS等工程管理系統(tǒng)的建設(shè)，主要的信息化應(yīng)用系統(tǒng)已布局完成。關(guān)鍵是如何打通ERP-PDM-MES-LIMS-CRM整個(gè)系統(tǒng)生態(tài)的生產(chǎn)鏈，是當(dāng)前復(fù)合材料制造的關(guān)鍵。制造工藝的結(jié)構(gòu)化就是貫穿從工藝設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造再到交付全過程的關(guān)鍵一環(huán)。結(jié)構(gòu)化的工藝可以通過計(jì)算機(jī)手段轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)的工藝展示方式，通過PLM系統(tǒng)完成工藝的審批確認(rèn)發(fā)布。結(jié)構(gòu)化工藝可以將工藝屬性進(jìn)行單獨(dú)的存儲(chǔ)，也可以將某一工段的工藝屬性集中顯示。結(jié)構(gòu)化工藝信息流可以采用標(biāo)準(zhǔn)的xml語言表示，各應(yīng)用系統(tǒng)和智能設(shè)備系統(tǒng)都可以進(jìn)行識(shí)別和解析。結(jié)構(gòu)化工藝，按產(chǎn)品生產(chǎn)過程，按制造的執(zhí)行過程，形成結(jié)構(gòu)化制造大綱，MES系統(tǒng)可根據(jù)結(jié)構(gòu)化制造大綱的執(zhí)行順序安排，自動(dòng)布局生產(chǎn)過程，按時(shí)間和工段步驟，逐步的將結(jié)構(gòu)化工藝信息流推送到各工段的智能設(shè)備執(zhí)行制造任務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造的大協(xié)同。因此，制造工藝結(jié)構(gòu)化是實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造執(zhí)行協(xié)同的必要條件。

同時(shí)，為了通過計(jì)算機(jī)手段對(duì)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢分析，也要求復(fù)合材料制造工藝必須結(jié)構(gòu)化，才能夠提高工藝數(shù)據(jù)查詢的速度。比如，傳統(tǒng)的搜索，或通過翻閱紙質(zhì)資料，或通過windows自帶文件搜索功能完成歷史文件的搜索和查找，查到文件后，還要根據(jù)目錄逐頁翻找對(duì)應(yīng)的有效信息，效率之慢，可想而知。相反，制造工藝被結(jié)構(gòu)化后，每一個(gè)關(guān)鍵信息都已被定義為標(biāo)準(zhǔn)的電子化工藝字典，可以通過數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，快速查找對(duì)應(yīng)的信息。傳統(tǒng)復(fù)合材料制造工段，員工需在一個(gè)厚重的工藝規(guī)程中找到本人需要的部分執(zhí)行，并做記錄。結(jié)構(gòu)化的工藝，通過MES系統(tǒng)可以根據(jù)工段的需要分段顯示直接推送展示給工段的操作人員或輸出給智能化設(shè)備直接按工藝安排步驟執(zhí)行相應(yīng)的工藝操作，操作人員無需在工作的同時(shí)翻動(dòng)工藝規(guī)程，只需關(guān)注制造執(zhí)行過程即可，工作的開始和結(jié)束時(shí)間都可以結(jié)構(gòu)化記錄存儲(chǔ)，以達(dá)到方便查詢和匯總。

4 復(fù)合材料零部件制造結(jié)構(gòu)化工藝的實(shí)現(xiàn)途徑

復(fù)合材料制造工藝結(jié)構(gòu)化是未來實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料零部件智能制造的關(guān)鍵，計(jì)算機(jī)識(shí)別的基礎(chǔ)就是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的速度要比處理非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的速度要快的多，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)有利于后期的數(shù)據(jù)的挖掘和分析，逐漸的實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)感知，實(shí)時(shí)分析，自主決策，精準(zhǔn)執(zhí)行”的智能化賽博物理系統(tǒng)，提升復(fù)合材料零部件制造工藝整體產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平。

因此，必須把復(fù)合材料制造工藝的結(jié)構(gòu)化作為未來復(fù)合材料零部件生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化的重要任務(wù)、重要前提和進(jìn)一步深化應(yīng)用之前的關(guān)鍵任務(wù)來抓，復(fù)合材料制造工藝結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是未來智能制造中關(guān)鍵的信息流的存在方式。

第一步，對(duì)現(xiàn)有復(fù)合材料工藝文件進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分解。

第二步，根據(jù)分解的屬性，提取制造過程中的參與對(duì)象，可以從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)六個(gè)方面進(jìn)行逐個(gè)完善。

第三步，定義復(fù)合材料制造工藝結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)，編制工藝結(jié)構(gòu)化字典。

第四步，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化工藝PLM（產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)）系統(tǒng)的中的批準(zhǔn)。

第五步，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)安排，將審批完成的結(jié)構(gòu)化工藝推送到MES系統(tǒng)（MES系統(tǒng)需將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可預(yù)覽展示的內(nèi)容）

第六步，MES系統(tǒng)按照復(fù)合材料工藝過程工段執(zhí)行順序逐個(gè)將推送到對(duì)應(yīng)工段執(zhí)行。

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)化工藝可看作流經(jīng)復(fù)合材料制造過程各應(yīng)用系統(tǒng)的血液，通過結(jié)構(gòu)化工藝的實(shí)施，必將打通企業(yè)信系統(tǒng)的任督六脈，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料制造過程的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)六方面的大協(xié)同。制造執(zhí)行數(shù)據(jù)根據(jù)時(shí)間的推移，會(huì)不斷的積累，積累的數(shù)據(jù)將是未來數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，因此在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化時(shí)必須結(jié)合未來智能化制造的要求，結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)必須有利于分類匯總和查詢分析。

總之，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料制造工藝結(jié)構(gòu)化，是實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料信息化生產(chǎn)協(xié)同的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)未來復(fù)合材料智能化生產(chǎn)和提升復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)能力的必由之路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳玉濤，中國制造大系統(tǒng)之成功砝碼，電子工業(yè)出版社，2017.3

作者簡(jiǎn)介：

張現(xiàn)波，男，本科，工程師，研究方向：信息化應(yīng)用與安全技術(shù)，單位：中國航空制造技術(shù)研究院。

（中國航空制造技術(shù)研究院，北京 100013）