图1　智能制孔锪窝系统。图2　基于视觉识别的人工作业辅助系统。图4 　智能管控系统。

　　智能制造是制造强国建设的主攻方向，是我国航空制造业创新驱动发展、工业转型升级的关键举措之一，也是提高我国航空制造业自主创新能力、促进航空产品制造长远发展的重要举措和迫切需求。全球航空产业链体系面临深度调整，未来新型航空产品的复杂性和成本呈指数增长，对靠资源投入提高交付能力和质量保证能力的制造模式形成极大挑战，高效率、低成本制造已成为未来航空产品发展的趋势。急需以智能制造为引领方向，调整优化传统生产组织模式，推进柔性化、敏捷化生产，加快提升以智能化生产为特征的生产制造能力，促进航空制造业数字化智能化转型升级。
　　航空工业制造院作为集科研生产于一体的航空制造技术科研院所，随着批产配套任务大幅增加，资源、效率、成本、质量等短板或瓶颈交叉叠加，不确定因素和应对难度进一步加大，急需尽快引入先进的数字化智能化理念，构建具有航空科研院所特色的数字化智能化转型模式，在激烈的市场竞争和严峻的挑战中赢得主动权。制造院选择批量大、技术难度高、制造工艺涵盖全的发动机复合材料构件生产全流程为试点，综合运用数字化、自动化和智能化技术，建设复合材料构件装配智能生产线，探索数字化智能化转型模式。
　　复合材料构件装配智能生产线重点围绕设备智能化升级、生产智能化管控和物料精准化配送三方面展开技术攻关，突破了设备数据感知与数字孪生、基于在线检测的加工过程实时调整与优化、面向工业环境的视觉识别、生产计划与物流配送动态匹配等一批关键技术，自主研发了软件系统和硬件设备，建设了多层级的“感知—分析—决策—执行”闭环智能控制系统，解决了航空产品复杂作业环境中模型难构建、信息难统一、数据难采集、
　　业务难决策等问题，解决了复合材料构件产品传统手工装配模式效率低、技能水平依赖度高、质量稳定性差、作业噪声与粉尘超标等问题，提升了装配的效率和质量，降低了生产成本，满足了型号精品工程的要求，客户满意度显著提升。
　　核心工艺+智能调控实现瓶颈工序效率大幅提升
　　自主研发智能制孔锪窝系统（如图1所示），以装配生产线制孔锪窝自动化为基础，突破了产品自动压铆过程的机器人离线编程与控制技术，增强压铆过程的灵活性，使设备具备执行多种定制加工任务的能力，并配套了视觉定位系统，辅助测量孔位置找正，缩短产品加工时间。同时，结合自动刀库、刀具管理系统软件和测量刀长的对刀仪，通过刀具几何参数进入控制系统实现刀具的智能化管理，使智能制孔锪窝系统在自动换刀过程中，能够根据特定编号的刀具的信息自动调整加工参数，并对加工任务进行记录。
　　机器视觉+深度学习实现智能辅助人机高效协同
　　在安装座涂胶站位有很多金属座形状和大小几乎一样，人工容易混淆，错配后果不堪设想。自主研发了基于机器视觉和深度学习的涂胶上件辅助系统（如图2所示），计算机视觉技术识别金属座的图号，将需要装配的位置投影到壳体表面，指导操作人员进行装配。在自动压铆站位，采用模拟仿真结合理论计算的方法，设计的图像识别和光学测距集成式传感系统，对压铆位置精确测量后，进行智能修正，动态补偿压铆进给，实现了孔位和钉头高度双闭环智能控制。
　　相控阵扫描+图像识别，实现复材快速无损检测
　　在生产线最终的检测站位，需要对铆接后的复合材料构件材料分层和纤维断裂等情况进行超声无损检测。将超声波扫描系统的超声探头由扫描缓慢的单头结构升级为相控阵式多通道探头，并开发了自动检测和识别软件，实现了多探头同时扫描的系统，显著缩短了单套产品检测。
　　数据采集+数字孪生实现工艺过程的透明化管理
　　针对装配智能生产线内的自动化设备，进行了运动机构几何的参数化建模，利用自动化设备的执行程序——G代码的解析，实现虚拟环境下机床设备加工过程的动态模拟，验证参数化建模的可达性和准确性。在此基础上，开发了人机交互界面，封装后的虚拟设备运行状态展示结果，自动生产Web端文件并集成到管控系统中，与物料、人员、进度等信息集成展示，构建设备-生产线多层级数字孪生系统（如图3所示），提高了生产管理透明度，也为工艺管理和业务管理决策提供了量化数据支持。
　　智能管控+自动配送，实现生产线全过程协同管控
　　自主开发面向装配生产线的智能管控系统，以智能排产为核心，以现场采集实时数据为驱动，实现对计划、资源、质量和现场执行的全面管理和控制。建设智能仓储系统，研发物流管理软件和自动运输AGV小车，通过仓储系统、物流配送系统和生产管控系统的集成，实现产品装配所需物料的全过程管理和精准配送，减少了人工领料等辅助时间，进一步提升了生产线整体运行效率。
　　复合材料构件装配智能生产线建成后，产品整体装配效率和质量一致性得到显著提升，产品准时交付率从48.3%提升至100%；质量合格率从95%提高到100%；劳动生产率提高到144%。同时，通过智能生产线建设，突破了设备、管控和仓储物流等智能化生产线建设的关键技术，形成了一批自主可控的软硬件成果，技术成果已推广至航空、航天、兵器等行业的智能化车间/生产线，实现了技术成果的精确复制和推广应用，助力行业内外数字化智能化转型升级。
　　（航空智能制造创新中心和航空工业制造院联合供稿）