進入新世紀以來，信息技術快速發展，與(yu) 工業(ye) 化深度融合，其引發的新一輪科技革命和產(chan) 業(ye) 變革蓄勢待發，揭開了全球新一輪工業(ye) 革命浪潮的序幕。國際上許多國家紛紛推出了利用信息技術提升製造業(ye) 水平的戰略舉(ju) 措（如德國的工業(ye) 4.0、美國的再工業(ye) 化等），這些戰略基本都是以“數字化、網絡化、智能化”為(wei) 特征，推行智能製造以改造傳(chuan) 統工業(ye) 並進行再工業(ye) 化。
構建需求分析
多年來，我國航空發動機製造企業(ye) 將數字化生產(chan) 線建設作為(wei) 企業(ye) 信息化重點，並初見成效，改變了傳(chuan) 統的生產(chan) 製造模式，有力保障了科研/批產(chan) 型號任務的交付。但根據我國航空發動機生產(chan) 線多品種、小批量，科研、批產(chan) 混線生產(chan) 的特點以及生產(chan) 線總體(ti) 水平的現狀，建設具有“數字化、網絡化、智能化”特征（見表1）的智能製造生產(chan) 線，還需進行3 個(ge) 方麵的改進：
（1）製造工藝的進步：麵向工序的工藝到麵向過程的複合工藝管理。傳(chuan) 統的工藝設計較多關(guan) 注了麵向工序的關(guan) 鍵製造工藝研究，開展智能製造需要建立產(chan) 品、工藝、製造緊密關(guan) 聯的工藝模型；同時精細工藝，實現工藝過程關(guan) 鍵因素可監測、可控製、可優(you) 化；減少對人的經驗的依賴，消除人為(wei) 影響，知識顯性化、結構化、自學習(xi) 、自進化，從(cong) 而促進生產(chan) 線整體(ti) 能力增效。
（2）信息化發展：由傳(chuan) 統信息化應用向信息物理融合的一體(ti) 化軟硬集成體(ti) 係發展。通用工具（CAD/CAM/CAE）向以產(chan) 品對象為(wei) 專(zhuan) 業(ye) 化應用核心的專(zhuan) 用工具集發展；係統集成不僅(jin) 僅(jin) 要解決(jue) IT 工具的集成，更關(guan) 鍵的是解決(jue) 設備聯網、軟硬集成和相互嵌入；開展信息物理一體(ti) 化建模、標準化、支撐大數據/ 雲(yun) 計算環境的建立等。
（3）裝備配備的轉變：由傳(chuan) 統工藝流水配置裝備向與(yu) 智能製造匹配配備。推行智能製造，引進機器人，不僅(jin) 降低人工成本，高度的自動化和柔性化更符合智能製造需要，通過設備聯網組建智能化裝備集群，逐步推進自適應加工，人和機器的融合，探索3D 打印等新技術，簡化製造過程。航空發動機智能製造生產(chan) 線架構研究
智能製造生產(chan) 線的內(nei) 涵
航空發動機智能製造生產(chan) 線是在繼承傳(chuan) 統數字化生產(chan) 線基礎上，基於(yu) 企業(ye) 級工業(ye) 互聯網絡和自動化製造裝備，引入智能傳(chuan) 感技術，建設生產(chan) 線賽博物理係統，旨在提高生產(chan) 線柔性、快速響應能力及製造能力，適應航空發動機多品種、小批量生產(chan) 模式帶來的定製需求挑戰，提高航空發動機產(chan) 品研製質量和效率。
智能製造生產(chan) 線主要組成
01.生產(chan) 線智能管控
建立涵蓋技術、質量、生產(chan) 等業(ye) 務綜合管理的生產(chan) 線指揮調度中心，基於(yu) 生產(chan) 線智能決(jue) 策係統，對生產(chan) 線運行狀態及時掌握，對生產(chan) 過程中常見的延期交貨、物料短缺、設備故障、人員缺勤等各種異常情形進行快速處理，如圖2 所示。
生產(chan) 線智能決(jue) 策係統是基於(yu) 商務智能決(jue) 策技術建立生產(chan) 線技術管理、計劃管理、質量管理、生產(chan) 績效等智能管理業(ye) 務模型，利用現場服務總線、分布式存儲(chu) 和大數據分析技術，實時獲取生產(chan) 線人、機、料、法、環、測6 個(ge) 要素的運行數據，進行深入地挖掘與(yu) 分析，實現現場管控和智能化決(jue) 策，進而實現數字化、網絡化、智能化的高效生產(chan) 模式。
通過生產(chan) 線智能管理，可依據人員角色約束為(wei) 領導、工藝人員、生產(chan) 計劃人員、設備維護人員等提供定製化的信息共享和交互途徑，從(cong) 而為(wei) 生產(chan) 過程的精確化和透明化提供決(jue) 策支持。
02.智能製造技術準備
智能化的工藝設計：采用基於(yu) 全數字量表達、MBD 模型的智能識別以及信息獲取和處理能力的工藝設計方法，實現基於(yu) 知識驅動的決(jue) 策、優(you) 化的綜合工藝設計，可對工藝知識、技術進行學習(xi) 、積累和演進，這是推行智能製造的基礎。基於(yu) 幾何特征的智能編程：基於(yu) 零件特征、工藝知識庫，自動選取相適應的加工設備、刀具、工裝等製造資源，自動生成零件加工方法、加工軌跡、加工策略，並依據加工設備、刀具自動生成基於(yu) 規則知識庫的優(you) 化的切削參數，這是生產(chan) 線實現自適應加工的關(guan) 鍵。
檢測路徑自動規劃：利用零件數模實現基於(yu) 零件檢測特征的自動檢測路徑規劃，對於(yu) 複雜零件可實現高精、高速在機測量，準確獲取零件加工表麵尺寸、形位公差等，並對檢測結果進行實時反饋與(yu) 智能分析。工藝仿真驗證及優(you) 化：借助加工仿真分析工具，通過仿真驗證與(yu) 優(you) 化，獲取優(you) 秀的加工工藝方案，基於(yu) 決(jue) 策知識庫中的智能決(jue) 策推送，快速推理預測零件製造工藝缺陷，實現製造過程的精準執行。
工藝決(jue) 策知識庫：建立包括工藝設計、數控加工過程決(jue) 策規則等的工藝決(jue) 策知識庫，結合工藝設計知識、數控加工策略、刀具切削參數、刀具/ 工裝/ 設備/ 機床等製造資源，為(wei) 工藝設計、數控編程、工藝仿真、檢測、裝配等智能化工藝設計提供有力支撐。
03.智能化生產(chan) 管理及執行管控
智能化計劃管理：承接ERP 生產(chan) 計劃，應用優(you) 質排程技術，滿足生產(chan) 線多品種、小批量、計劃變化頻繁的需要，並通過實時分析生產(chan) 計劃和生產(chan) 進度的匹配情況，在異常情況發生時（如設備宕機、物料短缺等）進入自動運算模式，對當前的任務隊列進行動態排產(chan) ，更大程度地降低生產(chan) 變化對計劃的影響和衝(chong) 擊。智能化製造執行：通過生產(chan) 現場信息終端，生產(chan) 工人能夠知道做什麽(me) 、怎麽(me) 做、用什麽(me) 做、做的怎麽(me) 樣的一體(ti) 化管理；一些典型數控加工零件基於(yu) 工況的工藝快速決(jue) 策和在機過程檢測可進行自適應加工；生產(chan) 管理人員通過智能管控平台可及時了解生產(chan) 現場運行情況，如圖3 所示。在生產(chan) 現場終端上，工人通過掃描身份識別條碼，能夠自動獲取班產(chan) 派工任務，同時也可以瀏覽工藝規程相關(guan) 信息，接受派工任務後，數控加工代碼自動傳(chuan) 輸到機床上。準時化物料配送：通過對生產(chan) 計劃與(yu) 物料的關(guan) 聯管理，自動化送料設備在需要的時間將物料送達需要的地點。
物料自動裝夾：通過PLC 控製搬運機器人將上線工位上的零件搬運至加工工位，智能工裝實現自動定位、裝夾，零件加工完畢後進行智能檢測，並由搬運機器人完成零件的下料操作。
智能檢測：通過獲取識別後的零件待檢特征自動生成測量主程序，確定測量軌跡、測點數目、測點布局，對測量過程產(chan) 生的誤差進行實時補償(chang) ，完成測量主程序與(yu) 被調用宏程序的發送及測點坐標信息的接收；基於(yu) 數控機床在線檢測仿真，分析測頭與(yu) 待測部位接觸點位置信息，並通過仿真對檢測路徑進行檢查，修正程序錯誤後繼續加工。其中加工過程是基於(yu) 數控機床上的零件機內(nei) 檢測，實現加工過程中，自感知加工餘(yu) 量，自適應調整下一步加工餘(yu) 量，保證加工穩定性和加工質量。
04.硬件及基礎條件
（1）智能製造裝備。智能生產(chan) 線中的智能裝備主要包括智能機床、智能機器人、智能控製裝置及係統、智能物流係統、傳(chuan) 感識別及信息采集裝置和智能加工單元等，對製造過程中運動、功率、扭矩、能量、信息等狀態進行實時監測，並基於(yu) 預製規則進行自主決(jue) 策與(yu) 自適應控製。主要包括專(zhuan) 用嵌入式控製單元等智能核心部件，實時狀態監控、健康檢測、故障診斷等實時運行監控方法，基於(yu) 測量反饋的多軸加工、基於(yu) 力感知的加工和定位智能化執行單元，知識建模、智能決(jue) 策支持係統等。
（2）智能加工單元。智能設備的運行邏輯包括狀態感知、實時分析、自主決(jue) 策和精準執行4 個(ge) 環節。其中，狀態感知環節可以實現對運動狀態、I/O 狀態、力/ 熱狀態和工件狀態等的動態監測；實時分析環節可以實現對感知到的狀態信息進行分析，實現對位置偏差、I/O 異常、異常工況和工件誤差等的分析計算；自主決(jue) 策環節根據分析結果做出處理決(jue) 策，實現位置補償(chang) 、工況分析、參數調整、加工指令調整等自主的處理決(jue) 策；在精準執行環節基於(yu) 決(jue) 策結果實現相關(guan) 的控製。智能設備的運行過程是4 個(ge) 環節的循環過程作用的結果。以智能設備為(wei) 基礎，建立以智能設備為(wei) 核心的包含智能輸送線、搬運機器人、智能加工設備、智能工裝、智能檢測設備等的自動化加工柔性單元，采用二維碼、RFID、嵌入式終端係統等技術，將生產(chan) 線上的物料、設備、工裝、人員、數據等進行身份標識，在物料裝夾、儲(chu) 運等過程中，對身份自動識別、匹配、運行。
（3）智能倉(cang) 儲(chu) 與(yu) 物流係統。基於(yu) AGV/RGV 係統、碼垛機、物流機器人以及立體(ti) 倉(cang) 庫等建立智能倉(cang) 儲(chu) 與(yu) 物流係統，實現倉(cang) 儲(chu) 優(you) 化調度、物料出入庫管理、庫存管理等，實現物流係統在智能工廠內(nei) 部的安全、高效、精確運轉。
（4）企業(ye) 級工業(ye) 互聯網。在符合安全保密要求的前提下，搭建企業(ye) 級工業(ye) 互聯網，實現設備及係統互聯互通，支撐產(chan) 品、工藝、設備、測量儀(yi) 器等各種指令及數據的傳(chuan) 遞和采集。
目前需攻克的關(guan) 鍵技術
我國航空發動機製造企業(ye) 經過多年發展，數字化製造技術應用取得了長足發展，但是與(yu) 國際先進航空製造業(ye) 相比仍有差距，打造智能製造生產(chan) 線還有一些關(guan) 鍵技術有待突破，主要表現在：