航空航天产品制造技术具有先进、复杂、集成和极端制造的特点,决定了其必然向智能制造方向发展。此外,在现有材料技术、设计和工艺发展水平的基础上,进一步提高产品的技术水平和可靠性,必须广泛应用自动控制和信息技术来保证制造过程的质量和可靠性,这是未来工业制造的发展方向。
航空航天制造存在单件、小批量、多品种研产混产、质量可靠性要求较高、生产技术发展不平衡等问题。造成资源利用不合理,开发周期长等问题。
根据航天器结构批量小、分布广的特点,建立了航天器结构智能制造车间的总体框架。通过对多源异构状态和环境的感知和识别等智能特征的开发,实现智能工艺规划决策、智能工艺设计、实时感知和信息反馈,满足航天器结构高效可靠加工制造的要求。
面向航天器结构件生产和工艺过程的特点,车间总体设计、工艺过程和布局数字化建模的总体技术路线是通过虚拟空间与虚拟空间的对应与融合、循环优化与提升,实现航天器结构件智能车间总体设计和布局仿真。此外,在物理空间,对人、机、料、法、环境、测量进行设计和规划,实现信息流、物流、商流的协同集成,构建基于智能设备、智能物流的智能车间,最终实现基于CPS的智能制造。
航天关键结构件制造装备与制造系统互联互通
设备系统和制造系统主要包括ERP、MES、PLM和设计系统的互联。制造执行系统的一个方面是连接,即工业通信,这是工业控制中非常基础的部分。没有工业通信,控制目标就无法实现。
首先,设备的连接,包括现场总线的使用,将加工设备、物流设备和存储设备有机地连接起来;其次,设备与控制的连接主要是控制层对设备层的影响,这是至关重要的一部分。只有在设备层实现各种现场总线的兼容,才能在设备层有效实现控制层做出的控制,因此两层之间的连接是以工业以太网的形式连接;最后,针对工厂车间的实际情况,利用工业以太网实现控制层与大数据平台之间的数据传输。
整个控制层主要优化设备层,提高设备运行的效率和安全性。响应车间级指挥,实现从车间级到企业级的设备级间接控制。首先,大数据平台从设备层获取大量数据。经过智能数据分析和决策,获得的改进信息通过企业层和车间层的人工审核传递给工控系统,工控系统对底层设备进行自动精准控制。同时,工业控制系统将控制过程中产生的数据反馈到大数据中心进一步分析处理,实现智能制造下的智能车间控制模块。
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