智能制造是以新一代信息技术为基础，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。智能制造已经成为民机制造业创新发展的方向。

　　“智能制造”的概念最早是由美国普渡大学智能制造国家工程中心于 1987 年提出。随着人工智能技术在制造系统及其各个环节的广泛应用，制造信息及知识的获取、表示、传递、存储和推理成为可能，出现了制造智能化的新型生产模式，涵盖了从独立设备的机器智能到制造过程的系统智能的进步和发展。智能制造基于传感技术、网络技术、自动化技术、人工智能技术等先进技术，通过智能化的感知、人机交互、决策和执行，实现产品设计、生产、管理、服务等制造活动的智能化，是信息技术、智能技术与装备制造技术的深度融合与集成。

　　图：波音率先全面采用数字化技术的777生产线。

二十个字读懂智能制造

　　智能制造的特征可以概括为二十个字：动态感知、实时分析、自主决策、高度集成、精准执行。

　　动态感知：针对要采集的多源制造数据，通过配置各类传感器和无线网络，实现物理制造资源的互联、互感，从而确保制造过程多源信息的实时、精确和可靠获取，智能制造系统的感知互联覆盖全部制造资源以及制造活动全过程。

　　实时分析：对制造数据进行实时分析，将多源、异构、分散的车间现场数据转化为可用于精准执行和智能决策的可视化制造信息，是智能制造的重要组成部分，对制造过程的自主决策及精准控制起着决定性的作用。

　　自主决策：智能制造不仅仅利用现有知识库指导制造行为，同时具有自学功能，能够在制造过程中不断地充实制造知识库，更重要的是还能搜集与理解制造环境信息和制造系统本身的信息，并自行分析判断和规划自身行为，根据数据分析的结果，自主做出判断和选择。

　　高度集成：智能制造将所有分离的制造资源、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统之中，使所有资源、数据、知识达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。

　　精准执行：执行决策，对制造系统的运行做出准确调整和处理。制造过程的精准执行是使制造过程以及制造系统处于最优效能状态的保障，也是实现智能制造的重要体现。

　　图：一名波音老工人正在手工装配飞机。也许在不远的将来，这样的岗位也会被智能制造替代。

构筑全球制造业竞争新格局

　　近年来，由于全球生产力成本的增加和制造环境复杂程度的提升，智能制造受到众多工业发达国家更加广泛的关注，逐渐被推到世界制造业的风口浪尖。美国宣布国家级制造相关政策“再工业化”，德国提出“工业 4.0”计划，中国也提出“中国制造2025”规划。这些制造相关的先进概念与政策，都是以提升制造业整体竞争力为目的，以实现真正的“智能制造”为核心内容。

　　从各国制造业发展战略可以看出，智能制造是实现产品和装备创新的主要手段，是制造过程优化和敏捷化的核心技术，也是生产模式和产业形态重大变革的重要推动力。智能制造正成为产业发展和变革的重要方向，将在新一轮制造业革命中发挥重要作用，并重新构筑全球制造业竞争格局。

民机智能制造的“1234”

　　1 数字技术全面覆盖

　　在民机智能制造过程中，从产品设计、工艺设计到产品制造等阶段都将实现数字化。设计图纸将成为过去，飞机完全是在数字世界里设计的，3D几何数据模型以数字模型的形式呈现飞机。数字化样机将含有制造所需的全部信息，不仅含有产品几何体，而且还含有制造产品所需的信息，比如材料、技术要求、包含的标准件、授权发布的文件等。在装配阶段，数字化装配技术将实现飞机装配建模、装配序列建模、装配路径规划和装配过程分析。

　　2 智能装备广泛应用

　　民机智能制造将大量使用智能装备，呈现自动化、柔性化、灵巧化、智能化，甚至无人化。先进机器人的应用更加深入，不仅限于钻铆、喷漆等环节，可在多个位置操作零件的轨道机器人将成为主力，能根据生产任务自由运动、操作多种零件的移动机器人也将普及。灵巧、模块化的柔性工装将代替笨重、专用化的刚性工装，工装夹具都像积木一样能够自由组合、自动匹配，以适应不同的构件，执行不同的功能。脉动式或连续移动式装配线将广为使用，进一步实现柔性装配和精益制造。

　　3 系统平台集成统一

　　民机制造是一项系统工程，具有自循环特性的各技术环节与单元按照功能需求组成不同规模、不同层级的系统，系统内的所有元素均是相互关联的。民机智能制造的各个专业系统将通过统一的平台进行管控，各个环节所需的软件系统均集成在统一的平台中，整个研制流程完全基于单一模型驱动，避免研制过程中因平台不统一而造成的数据异构、数据转换等问题。

　　4 网络空间深度利用

　　民机智能制造有赖于对信息技术、网络技术的应用，网际空间与实际研制进行深度交互，所有的活动均能在赛博空间中得到充分的数据支持、过程优化与验证，才能实现对研制、销售以及服务等各个环节的智能化控制。大数据分析、云计算/云平台等先进技术将发挥重要作用，这些技术能够辅助制造商从海量数据中寻找出隐藏其间的关系与规律，进而对未来市场进行预测，挖掘出客户的潜在需求，还可为客户提供在线支持、实时维护、健康监测等智能化功能。

【他山之石】

　　空客：建设“未来工厂”

　　空客公司在2013年就提出了“未来工厂”建设构想，目标是能够以创纪录的水平加快其产品生产率。在“未来工厂”建设中，空客积极研究在工厂采用机器人技术、虚拟现实技术、数字化技术、3D打印技术等最新先进制造技术成果。“未来工厂”已成为整个空客集团的建设目标，部分技术已经开始在空客集团各子公司获得初步应用。

　　类人机器人：空客正在进行“未来装配”（FUTURASSY）项目的研究，目标是利用机器人解决方案使航空装配过程实现自动化。该项目主要开展两个领域的研究，第一个是“空客标准机器人单元”，探索标准化的航空装配工艺自动化方案；第二个是“协作机器人”，探索利用双臂类人型机器人与操作员在同一环境工作，共享工装和生产资源。

　　数字仿真：空客已经为A350 XWB全生命周期管理构建了虚拟环境，其大小与复杂性在业界都是前所未有的。该虚拟环境的注册用户达3万人，空客公司内部及其供应链上的工程师约10000人每天通过该虚拟环境获取详细、最新的项目信息。作为A350XWB设计研发的一部分，空客公司使用逼真人机工程分析（Realistic Human Ergonomic Analysis，RHEA）工具，使得操作人员能够进入虚拟环境，与A350XWB全尺寸3D模型进行交互。空客下一步要主推的一种智能化便捷使用工具MiRA，致力于将数字化样机集成到生产环境中，向生产工程师提供零件的3D模型。

　　波音：在数个项目中分别尝试

　　波音公司在最近几十年的发展历程中始终坚持对数字化、网络化、自动化等先进技术的研究探索，并在数个民机项目中加以尝试和应用。

　　波音早在20世纪90年代，在研制777飞机的过程中就全面采用了数字化技术，并协助美国机械工程师协会制定了MBD标准。波音在787项目中率先全面应用了MBD技术，并要求全球合作伙伴使用MBD作为整个飞机产品制造过程中的唯一依据。波音打造了一个被称为全球协同环境（Global Collaboration Environment，GCE）的虚拟研发工作区，让数字化的工具贯穿于波音787的整个生命周期，并实现并行协同设计与制造。

　　波音从汽车工业汲取灵感，积极探索飞机工厂自动化之路。例如，2015年起在777生产线上引入的机身自动垂直制造（FAUB）系统，可替代人工钻铆和压铆，质量偏差更小，装配效率更高。2015年7月，波音推出了“黑金刚石”项目，波音对该项目的具体内容鲜有透露，但表示其核心是自动化，希望借此大大提升制造效率、降低成本。2016年1月，波音获得了一项“拼装式飞机机身自动化装配”的专利，其中包括了可移动智能的概念：6个装配单元将基于生产速度和订单分派任务，通过运送物料的自动导向车控制工作流程和时间节点，一旦各就各位，可移动机器人将从等候区域进入装配单元开始工作。

【观点】在“赛博空间”寻求优势

　　民用飞机是一个国家工业、科技水平和综合实力的集中体现，被誉为“现代工业之花”，许多先进技术在民机制造领域率先得到应用和发展。智能制造已日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容，对于处在制造业尖端的民机制造业而言，智能制造的出现将为其提供一条全新的发展思路和技术途径。

　　基于模型的企业（MBE）、面向脑机互联的智能设计、基于实时原位建模仿真的自适应加工、装配指令的自动化生成、基于先进测量和柔性精益的自主化装配、人与可移动机器人的协同工作、利用增强现实和智能可穿戴设备提升工人的效率等等，均为欧美航空制造商在智能化方面的主攻方向。

　　在不久的将来，随着智能技术的不断成熟，民机制造领域将实现大规模应用和智能化提升，民机制造业的博弈将延伸到“赛博空间”。中国民机制造企业也应因循智能制造的思路，提前布局，统筹安排，积极推进智能制造关键技术的研究与应用，引领落实“中国制造2025”，打造国产民机新的竞争优势。