前不久，大飛機發(fā)動機驗證機CJ-1000AX首臺整機點火成功，再次吸引了大眾對國產(chǎn)航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的關(guān)注和討論。
已進行點火試驗的CJ-1000AX發(fā)動機驗證機
作為國家重點發(fā)展的領(lǐng)域之一，商用航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)正火熱的“智能制造”概念下現(xiàn)狀如何？智能制造是否真的是提升中國航空發(fā)動機制造業(yè)的良方？
智能制造（Intelligent Manufacturing，IM），是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。
在《中國制造2025》中，智能制造是一個主要規(guī)劃方向。航空發(fā)動機，制造業(yè)皇冠上的明珠，無疑是打造智能制造體系的最佳范本。
雖然關(guān)于航空發(fā)動機的智能制造，在《中國制造2025》中有詳細的規(guī)劃，但是目前關(guān)于智能制造真正落地的內(nèi)容，并不多。
數(shù)字化智能化生產(chǎn)線的建設(shè)及運用：基于信息化規(guī)劃的基礎(chǔ)和成果進行數(shù)字化智能化生產(chǎn)線的建設(shè)，杜絕數(shù)字化生產(chǎn)線獨立于公司的整體信息化系統(tǒng)運行的情況，實現(xiàn)數(shù)字化工藝、工裝、仿真、制造一體化過程。
中國航空發(fā)動機企業(yè)在智能制造領(lǐng)域的案例
中國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
中國航空發(fā)動機制造業(yè)中，有些企業(yè)的某些生產(chǎn)車間基本具備進行智能化改進的基礎(chǔ)，也進行了相關(guān)試點，如果這些智能化改造被證明可行，那么企業(yè)在未來的發(fā)展過程中就可以此為范本，整體向智能化工廠邁進。
例如，沈陽黎明航空發(fā)動機有限公司在民用航空發(fā)動機產(chǎn)品的智能加工關(guān)鍵技術(shù)方面進行了一些應(yīng)用探索。
在技術(shù)上，他們的智能制造發(fā)展的思路是將產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、工程師的經(jīng)驗及知識、企業(yè)的工藝標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)流程等整合到一個集成的生產(chǎn)環(huán)境中，量身打造定制專屬生產(chǎn)線。在2008年該公司的數(shù)字仿真平臺已經(jīng)全面應(yīng)用，開始探索物理仿真，2014年工業(yè)優(yōu)化策略基本成型，向未來發(fā)展3D制造支撐、協(xié)同研發(fā)環(huán)境、智能加工產(chǎn)業(yè)化等方向努力。建設(shè)上，圍繞數(shù)字化工廠為主線，支持時間上的持續(xù)性、支持階段上的持續(xù)性、注重技術(shù)研發(fā)的連續(xù)性、注重系統(tǒng)建設(shè)的持續(xù)性等。
目前此公司正在做虛擬產(chǎn)品試制，落實工藝仿真中心。另外，整合面向智能制造的加工工藝技術(shù)鏈，實現(xiàn)數(shù)字和物理世界的無縫鏈接等也是他們的未來發(fā)展方向。
黎明公司正在關(guān)注的一些智能加工領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)主要有：
●刀具時效切削控制技術(shù)。
●工藝過程預(yù)先驗證或者基于工藝仿真的優(yōu)化，嘗試在計算機環(huán)境里把產(chǎn)品試制研發(fā)出來。
●基于知識驅(qū)動的加工工藝優(yōu)化技術(shù)。
●高效能加工技術(shù)。
●生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計。
●自動化技術(shù)。
●工廠建模及仿真技術(shù)，主要是對生產(chǎn)線、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)布局、生產(chǎn)流程等一系列生產(chǎn)行為進行建模仿真，建立輸入輸入的邏輯關(guān)系等。
西安航空發(fā)動機有限公司在精鍛毛坯葉片的智能制造方面進行了嘗試，作為智能制造的示范案例具有一定參考價值。
西航的精鍛毛坯葉片的智能制造技術(shù)改進項目已進行了驗收，通過投資組成了由4臺五軸加工中心、2臺清洗機、2臺測量機、2個機械手、2臺磨刀機、1臺對刀儀、1臺刀具測量儀所構(gòu)成的精鍛葉片的智能生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線其年產(chǎn)4萬片，生產(chǎn)效率可以達到24小時兩班，夜間無人值守；每個月30天可以工作28天，只需要2天休息時間以檢修設(shè)備。
在這條生產(chǎn)線構(gòu)建的探索和實踐當(dāng)中，西航公司體會到要實現(xiàn)智能制造，首先必須是先進、成熟的工藝技術(shù)，而且產(chǎn)品要有一定批量，例如西航目前生產(chǎn)葉片總年產(chǎn)能力是40多萬片，選取了產(chǎn)品量很大、適合批生產(chǎn)的產(chǎn)品作為智能制造生產(chǎn)線的加工對象。至于關(guān)鍵技術(shù)，一是數(shù)字化工藝，二是數(shù)字化仿真，另外加工設(shè)備還必須有對工藝的自適應(yīng)。
工藝的自適應(yīng)性是圍繞設(shè)備、工藝開發(fā)出來的，例如基于機床的主軸扭矩監(jiān)測和切削力的最佳匹配就是自適應(yīng)的一個方面，這一技術(shù)目前在粗加工應(yīng)用當(dāng)中可以提高效率20%~30%。
第二是幾何自適應(yīng)，例如葉身的光順需要沿著葉片截面進行光順，需要自適應(yīng)軟件進行在機檢測，檢測出的實體模型和工序模型建模然后去比對，找出葉片在加工當(dāng)中的最佳擬合狀態(tài)。據(jù)該生產(chǎn)線的經(jīng)驗，用了自適應(yīng)加工以后毛坯葉片的良品率大大提高，從過去的92%~93%提高到98%。
智能制造，提升中國航空發(fā)動機制造業(yè)的良方？
對于國內(nèi)的發(fā)動機制造企業(yè)來說，智能制造落地也非一朝一夕，甚至像前文提到的西航公司這樣的制造企業(yè)，雖然在葉片精鍛生產(chǎn)過程中引入了智能制造的架構(gòu)，但這一架構(gòu)即使只在西航推廣目前都有一定的難度。例如西航目前產(chǎn)品上有多代產(chǎn)品交叉，包括老產(chǎn)品、新產(chǎn)品甚至預(yù)研產(chǎn)品等；加工技術(shù)也是多代混雜，有依靠人工技能的、有靠簡單機加工設(shè)備的，以及靠數(shù)字化加工等。
以渦輪葉片單晶材料為例的基礎(chǔ)技術(shù)是中國發(fā)動機取得進步的關(guān)鍵
因此，有些落后的產(chǎn)品、工藝和技術(shù)等就成為實施智能制造的現(xiàn)實障礙，雖然智能制造能力是在傳統(tǒng)的加工技術(shù)上發(fā)展，但也要求企業(yè)在總體上具備較先進的加工水平，才是實現(xiàn)智能制造硬件基礎(chǔ)。只是西航一個企業(yè)就存在車間水平差距的問題，全國航空發(fā)動機制造企業(yè)的水平更加參差不齊，基于先進制造基礎(chǔ)的智能制造體系就更加難以推廣。航空發(fā)動機實現(xiàn)智能制造的過程中還會涉及到數(shù)字化延伸的問題、信息管控問題、物流體系建設(shè)問題、整個行業(yè)的工程數(shù)據(jù)中心建設(shè)等多方面的問題，這些都需要花大力氣解決。
另外，雖然工業(yè)4.0的概念提了很多年，但從工程的角度來說，如果某個概念達不到產(chǎn)業(yè)化，其效率、效能、產(chǎn)品品質(zhì)肯定就要大打折扣。而智能制造從某種角度來說涉及到很多方面，而對于企業(yè)來說重中之重還是經(jīng)濟可承受性和品質(zhì)提高，這是企業(yè)更關(guān)注的事情，即便再智能再高端，如果企業(yè)仍然解決不了經(jīng)濟和品質(zhì)這兩個根本性的問題，那也是無法起到提高作用的。
