智能製造!國內民機製造業迎來突破

來源:未來網 2017-07-17 09:31:40

近年來,物聯網、大數據、雲計算等新一代信息通信技術得到了快速發展,並與先進製造技術實現了融合創新發展,促進了智能製造的湧現和發展。當前,智能製造已成為未來全球製造業的發展方向,正引發全球製造業的新一輪產業變革。

國內民機製造緊隨全球製造業產業變革的步伐,在最新的型號設計過程中采用了基於模型定義(MBD)技術的三維數字化定義、在局部飛機裝配上應用了數字化技術、建立了數字化異地協同研製平台。然而,與國外先進民機主製造商相比,國內民機製造在數字化、自動化、智能化製造方麵仍存在較大的差距,還麵臨一些問題和挑戰。

國內民機製造發展現狀

最新型號基本實現三維數字化定義

隨著波音787項目全麵采用MBD技術,國內的相關航空高校和研究所對MBD技術進行跟蹤和初步研究,通過研究波音公司等在MBD方麵相關的標準後,製定了一係列MBD設計、管理等方麵的標準和規範。國內最新研製的客機項目也采用了基於MBD技術的全機三維數字化定義。但與早期的民機項目不同的是,現在以MBD模型作為製造的唯一依據,設計過程中僅發放三維MBD模型,不再發放二維工程圖,在MBD模型中標注設計、製造、檢驗等信息。最新研製的客機項目實現了基於MBD的設計製造一體化,這也標誌著國內航空製造業已實現了全三維設計製造。

飛機裝配局部采用數字化技術

MBD技術提高工藝設計效率。隨著三維數字化設計技術在飛機型號上的應用,以及近幾年MBD技術應用於最新型號的飛機產品定義,極大地提高了飛機工藝審查、工藝協調等工作效率。

數字化裝配技術積累一定技術基礎。近幾年,在國內最新研製的飛機型號中,廣泛采用了數字化技術,包括產品數字化定義、數字化裝配工藝規劃與仿真、數字化定位、測量與調姿控製、自動化鑽孔、鑽鉚等。在飛機數字化裝配方麵,數字化技術的應用更是取得了顯著的效果,研發了一係列飛機製造數字化裝備,並成功應用於飛機型號研製過程。

建立了數字化異地協同研製平台。基於多年數字化基礎,國內民機項目在研製中采用了異地協同設計,建立了基於廣域網的數字化協同商務(CPC)集成平台,為國內航空製造企業在項目研製過程中實施異地數字化協同設計奠定了基礎,國內航空製造企業也紛紛開展了分布式數字化協同研製平台的建設。在型號項目的研製過程中,多家參研單位在數字化協同研製平台中可以實現異地協同工作、數據共享、構型管理和控製等,提高了異地設計製造的工作效率,確保了型號的成功研製。

客戶服務數字化水平基本處於起步階段

國內民機製造企業的客戶服務起步較晚,目前僅能提供客戶培訓、航材供應、工程維修技術支持和飛機手冊查詢等基本的民機售後支持保障服務。在客戶服務相對健全的企業中,在客戶培訓方麵,初步建成了基於音頻、視頻的交互式培訓係統,初步實現了沉浸式教學模式;在零備件管理方麵,建設了基本的零備件管理服務網站。

國內民機製造麵臨的問題和挑戰

MBD技術未建立統一的標準

國內各航空單位對MBD技術進行了跟蹤和研究,也製定了一係列國內的MBD設計、管理等方麵的國家標準和規範,但國內各航空設計單位也在型號研製過程中根據自身需要建立了本單位的MBD應用規範,飛機製造單位在型號生產過程中要執行不同的MBD標準,導致難以建立統一的MBD技術體係和應用環境,不利於MBD技術在國內飛機供應商中的推廣應用。

飛機裝配數字化自動化程度低

國內部分飛機裝配工作應用了較為先進的技術,如通過CAD技術建立型架標準件庫和優化型架及參數設計,在工裝、工具和產品的裝配過程采用三維仿真技術等,開始采用“激光測量+數控驅動”的定位方式,在部分機型的裝配中還采用了自動鑽鉚技術等。盡管如此,國內飛機裝配總體上仍處於手工裝配水平,在飛機裝配過程中仍主要采用傳統型架進行人工裝配,裝配的自動化和柔性化水平還不高,在組合件、部件裝配和對接3個裝配環節自動化裝配係統應用程度較低,數字量協調、定位和檢測還不能貫通飛機的整個裝配過程。飛機裝配的技術人員還未形成麵向裝配的設計理念共識,裝配生產線管理技術和觀念相對落後,基於精益製造理念的移動生產線技術還處於探索階段。這將影響國內民機產品的裝配精度、效率和製造周期。

未從根本上改變傳統管理模式

當前,同質化民機產品先後進入市場,使民機主製造商麵臨新產品研製周期的壓力。在產品性能、舒適性、經濟性、安全性等方麵不具備明顯優勢的情況下,新產品投入市場的時間變得至關重要。

為縮短研製周期並適應當前民機製造全球化和普遍采用的“主製造商—供應商”商業合作模式,國外先進民機製造企業建立了覆蓋產品全生命周期的數字化協同研製平台。通過基於PLM的數字化係統研製平台,使全球的合作夥伴、供應商以及客戶等實現協同工作,建立了集市場營銷、研發、生產、客戶服務等與一體的PLM應用體係。波音在其787項目、空客在其A380、A350XWB等最新型號的研製過程中都采用了基於PLM的全球協同研製平台,縮短了產品研製周期、降低了生產成本,為型號的商業成功奠定了基礎。

雖然,國內民機製造企業在最新的民機項目研製過程中創建了數字化異地協同研製平台,實現了異地協同工作、數據共享、構型管理和控製,提高了異地設計製造的工作效率,但並未從根本上改變傳統的管理模式,協同管理大多停留在主製造商與供應商之間工程數據發放與接收、現場單據協調等層麵,而產品全生命周期上的市場營銷、研發、生產、客戶服務等各個重要環節仍未實現全麵的協同,這一現狀不利於國內民機產品縮短飛機的研製周期。

客戶數字化服務水平低

目前,國外先進民機主製造商都已建立了數字化客戶服務係統,客戶僅需通過其客戶服務平台網站,就能夠在線完成多種服務內容。與國外先進民機主製造商的數字化客戶服務係統相比,國內民機客戶服務基本上還處於起步階段,缺少能夠為客戶提供全方位服務的信息係統。由於飛機製造企業的傳統觀念認為,產品研製最重要,過去一直對客戶服務重視較少,僅能滿足提供飛行手冊、維護設備、備件管理和一些現場指導的服務。而客戶服務經驗的不足以及業務的不成熟,導致無法建立統一的數字化客戶服務平台,使得服務信息無法共享,服務響應速度慢,工作效率低,不利於國內民機產品的市場競爭。

對國內民機製造智能化發展的建議

為應對民機智能製造的發展趨勢,國內民機製造需要解決好目前麵臨的MBD技術推廣、民機產品裝配效率、項目管控、客戶服務等問題和挑戰。國內民機製造可以從以下四方麵去應對當前的問題和挑戰,為國內民機製造數字化的進一步發展以及未來向智能化發展奠定基礎。

建立統一的MBD技術體係和應用環境

為使MBD技術能夠更好地在國內民機製造產業進行推廣應用,國內民機製造業需要加強民機數字化製造方麵相關標準和規範的頂層規劃,對國內民機主製造商和生產製造企業現有的MBD相關標準和規範以及MBD技術的應用情況進行基礎性研究,並廣泛征詢民機主製造商和生產製造企業的意見,在現已製定的MBD設計、管理方麵的國家標準和規範的基礎上,發揮民機主製造商和生產製造企業的主體作用,盡快建立國內民機製造統一的MBD技術體係和應用環境。

民機主製造商在項目實施MBD技術的過程中,應該借鑒波音、空客的經驗,采用單一的產品數據源,並統一規劃建立設計、生產製造控製和管理的MBD設計製造標準體係。在統一的MBD技術規範和標準的基礎上,使MBD技術向供應商推廣應用。

改造數字化自動化生產製造基礎設施

昌河飛機工業(集團)有限責任公司旋翼係統智能工廠、西安飛機工業(集團)有限責任公司支線飛機協同開發與雲製造是工信部兩大試點示範項目,而為使國內民機生產效率提升,國內民機主製造商和生產製造企業應該根據國家《中國製造2025》的戰略部署,借鑒參考上述兩大示範項目的經驗,逐步改造數字化、自動化生產製造基礎設施。國內民機主製造商和生產製造企業還需轉變過去手工作業和串行生產的裝配理念,主動研究並在項目中應用數字化裝配技術。另外,數字化裝配技術的研究和應用是高投入的長期投資,需要大量和持續的資金投入,不能期望一蹴而就,需要逐步突破數字化裝配工藝規劃與仿真技術、數字化定位與調姿控製技術、自動化製孔與連接技術等數字化裝配關鍵技術。

采用基於PLM的管理模式

國內民機主製造商和飛機生產企業在新飛機型號的管理中,應該逐漸改變傳統的管理模式,從全局的角度、從產品全生命周期管理的角度開展管理工作,利用先進的信息化手段,通過構建數字化係統研製平台提升企業整體效益並優化整個業務流程。在實施信息化管理的過程中,必須對全部業務流程和管理模式進行同時的變革;在學習國外先進的PLM管理方法的基礎上,根據企業自身的組織形式和企業文化,將自身的應用模式和管理思想融入其中。逐步提高國內民機企業的信息化管理水平,建立起集市場營銷、研發、生產、客戶服務等為一體的產品生命管理(PLM)管理體係,通過基於PLM的協同研製平台,縮短民機產品的研製周期、降低其生產成本以獲得商業上的成功。

搭建實時高效的數字化客戶服務平台

在客戶服務方麵,國內民機製造企業要改變過去隻重視產品研發、生產,不重視產品支援、保障以及其他增值客戶服務的觀念。通過學習借鑒世界主要民機製造商在培訓、零備件支援、MRO網絡管理、技術支持、運營數據、定製化服務以及數字化客戶服務係統建設方麵的經驗,逐步搭建起國內民機實時高效的數字化服務平台,為客戶提供全方位的服務,提升國內民機製造企業的客戶服務水平。

(作者:王鄭之)

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