飞机制造工艺信息系统关键技术分析

飞机制造工艺信息系统关键技术分析

黄昱诏1   安达年1  吴政凯1  安卫杰1 李成2

1空装驻汉中地区军事代表室 陕西汉中 723213

2陕西飞机工业有限责任公司  陕西汉中 723213

摘要：飞机制造工艺信息系统在航空制造业中具有关键作用，旨在提高生产效率、保障产品质量、降低生产成本。本文将分析飞机制造工艺信息系统的关键技术，包括数字化设计与制造、工艺过程管理、质量控制与追溯、智能制造技术等，探讨其应用现状与发展趋势。

关键词：飞机制造；工艺信息；信息系统

引言：随着航空工业的不断发展，飞机制造技术也在快速演进。现代飞机制造需要高度精密的工艺和复杂的生产流程，因此，制造工艺信息系统的引入显得尤为重要。通过系统化的信息管理和技术应用，制造过程可以实现更加精确和高效的管理，从而满足现代航空工业对高质量和高可靠性的需求。

1 飞机制造工艺信息系统概述

飞机制造工艺信息系统是一个综合性的集成平台，涵盖了设计、制造、检测、装配等各个环节的信息管理。该系统通过采集、处理和分析制造过程中的各种数据，实现了对制造工艺的全面控制和优化。其核心功能包括工艺设计、工艺管理、质量控制、数据分析和决策支持等[1]。

2飞机制造工艺信息系统关键技术

2.1工艺设计与管理

2.1.1 工艺设计

工艺设计是飞机制造的基础，其质量直接影响到产品的性能和安全性。现代工艺设计主要依赖于计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）技术。CAD技术可以高效地进行零部件和产品的几何建模和装配设计，而CAE技术则用于模拟和优化工艺流程，从而提高设计的准确性和可靠性[2]。

2.1.2 工艺管理

工艺管理涉及工艺文件的编制、发布、修改和归档等多个环节。通过工艺管理系统，可以实现工艺文件的标准化和自动化管理，提高工艺文件的可追溯性和一致性。此外，工艺管理系统还可以实时监控工艺流程的执行情况，及时发现并纠正工艺问题，确保制造过程的稳定性和可靠性[3]。

2.2 质量控制

2.2.1 在线检测技术

在线检测技术是质量控制的关键，主要包括无损检测（NDT）和自动检测技术。无损检测技术可以在不破坏工件的情况下，对其内部缺陷进行检测，常用的方法有超声检测、X射线检测和磁粉检测等。自动检测技术则依赖于传感器和智能算法，实现了对制造过程中的各种参数进行实时监测和分析，从而及时发现并纠正质量问题。

2.2.2 数据采集与分析

数据采集与分析是质量控制的重要环节。通过部署在生产线上的各类传感器，可以实时采集温度、压力、振动等各种工艺参数。然后，通过大数据分析技术，对这些数据进行处理和分析，识别出影响质量的关键因素，并制定相应的优化措施。机器学习算法在这一过程中发挥了重要作用，它可以通过对历史数据的学习，不断优化质量控制模型，提高预测的准确性和可靠性。

2.3 智能制造技术

2.3.1 机器人技术

机器人技术在飞机制造中应用广泛，主要用于零部件的加工、装配和检测等环节。现代工业机器人具有高度的灵活性和精度，可以胜任复杂的制造任务。例如，在飞机的装配过程中，机器人可以精确地完成铆接、焊接和涂胶等工艺，提高了装配的效率和质量。

2.3.2 增材制造技术

增材制造技术，即3D打印技术，是一种通过逐层添加材料来制造零部件的新型工艺。该技术具有设计灵活、材料利用率高和制造周期短等优点，尤其适用于复杂结构和小批量生产。在飞机制造中，增材制造技术已经成功应用于制造发动机零部件、结构件和功能部件等，提高了制造效率和产品性能。

2.4 信息集成与互联

2.4.1 信息集成平台

信息集成平台是MPIS的核心，负责将设计、制造、检测、装配等各个环节的信息进行集成和管理。通过集成平台，可以实现不同系统之间的数据共享和协同工作，提高信息流通的效率和准确性。常用的信息集成技术包括企业资源计划（ERP）、制造执行系统（MES）和产品生命周期管理（PLM）等。

2.4.2 物联网技术

物联网技术在飞机制造中的应用日益广泛，通过将传感器和智能设备连接到网络，实现了对制造过程的全面感知和控制。例如，通过物联网技术，可以实时监控生产设备的运行状态，预测和预防设备故障，优化生产计划和资源配置，提高制造效率和质量。

2.5 决策支持系统

决策支持系统（DSS）在MPIS中扮演着重要角色，通过对大量数据的分析和处理，提供科学的决策支持。DSS主要包括数据仓库、数据挖掘和可视化分析等技术。数据仓库用于存储和管理大量的历史数据，数据挖掘技术则用于从数据中提取有价值的信息和知识，而可视化分析技术则可以将复杂的数据和分析结果以直观的形式展示出来，帮助决策者快速理解和判断。

3 应用案例分析

3.1 波音公司的数字化制造

波音公司作为全球领先的飞机制造企业，其在数字化制造方面的实践具有重要的借鉴意义。波音公司通过构建全面的工艺信息系统，实现了设计、制造、检测和装配等各个环节的数字化和智能化管理。例如，在波音787飞机的制造过程中，广泛应用了CAD/CAE技术、机器人技术和增材制造技术，提高了生产效率和产品质量。

3.2 空客公司的智能制造

空客公司在智能制造方面也有许多成功的实践。通过应用物联网技术和大数据分析技术，空客公司实现了对制造过程的实时监控和优化。例如，在A350飞机的制造过程中，空客公司通过物联网技术对生产设备进行实时监控，及时发现和解决生产中的问题，提高了生产的稳定性和可靠性。此外，空客公司还应用了增材制造技术和机器人技术，提高了制造的灵活性和效率。

4 飞机制造工艺信息系统关键技术发展

随着科技的不断进步，飞机制造工艺信息系统将迎来更加广阔的发展前景。未来的MPIS将更加智能化和自动化，主要体现在以下几个方面：

4.1 人工智能技术的深入应用

人工智能技术将在MPIS中发挥更加重要的作用，通过机器学习和深度学习算法，可以实现对制造过程的更加精准的预测和控制。例如，通过对大量历史数据的学习，可以预测设备的故障时间，制定更加科学的维护计划，减少停机时间和维护成本。

4.2 数字孪生技术的发展

数字孪生技术是指通过数字化手段在虚拟空间中创建一个与实际物理系统相对应的数字模型。通过数字孪生技术，可以对制造过程进行实时模拟和优化，提高生产效率和质量控制水平。在飞机制造中，数字孪生技术可以应用于零部件的设计、制造和装配等各个环节，实现对整个制造过程的全面监控和优化。

4.3 5G技术的应用

5G技术具有高速率、低延时和大连接等优点，可以为MPIS提供更加可靠的通信支持。通过5G技术，可以实现制造过程中的各类设备和传感器的实时连接和数据传输，提高信息流通的效率和准确性。例如，在飞机的装配过程中，通过5G技术可以实现对装配机器人和检测设备的实时控制和数据采集，提高装配的精度和效率。

4.4 可持续制造技术的发展

随着环境保护和资源节约意识的增强，可持续制造技术将在飞机制造中得到更加广泛的应用。例如，通过绿色材料的应用和废料的回收利用，可以减少制造过程中的环境污染和资源浪费。此外，通过优化制造工艺和流程，可以降低能耗和排放，提高制造的可持续性。

总结：综上所述，飞机制造工艺信息系统的关键技术涵盖了从设计、制造到质量控制的整个过程。通过引入数字化设计与制造、工艺过程管理、质量控制与追溯和智能制造技术，可以提高飞机制造的效率和质量，降低生产成本，满足现代航空工业的需求。未来，随着技术的不断发展，这些关键技术将会得到进一步的完善和应用，为航空工业的发展提供更强有力的支持。

参考文献：

[1]李文博,邱世广.基于MBD的工艺信息自动提取与比对软件开发[J].航空制造技术,2018,61(04):82-85+91.

[2]崔春泉,匡翠.飞机制造业中基于BOM的工艺管理模式探究[J].科技视界,2014,(28):266-267.

[3]熊峰,程俊,蔡红霞,等.基于XML的装配工艺信息建模技术在飞机制造行业中的应用[J].组合机床与自动化加工技术,2009,(03):63-67+71.