航空工業(yè)作為工業(yè)體系的重要組成部分，項目研發(fā)周期長、資金占用高等因素始終制約著航空業(yè)態(tài)的健康穩(wěn)定發(fā)展。智能化正在深度影響航空工業(yè)的未來。在航空工業(yè)領域推進智能制造，將有效縮短航空裝備產(chǎn)品的研制周期，降低運營成本和資源能源的消耗，推進生產(chǎn)的適應性和靈活性，對提高航空裝備研制水平，加快開發(fā)高水準的航空器產(chǎn)品，推動航空工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、創(chuàng)新發(fā)展都具有重要意義。然而，航空裝備生產(chǎn)系統(tǒng)的復雜性也導致了智能生產(chǎn)線建設難度較大，因此，有必要采用架構和系統(tǒng)工程方法進行智能生產(chǎn)線的規(guī)劃研究。
　　一、航空智能生產(chǎn)線需求分析
　　航空智能生產(chǎn)線需求分析的目標是通過形式化的需求模板，對智能生產(chǎn)線建設需求進行逐層分解和細化，借助需求項清單和需求定義模板幫助生產(chǎn)線的建設單位準確定義需求。
　　保證交付周期和質(zhì)量是航空智能生產(chǎn)線的根本目標，保證交付周期要求生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)精準排產(chǎn)和運行控制，保證質(zhì)量要求生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)工藝全要素執(zhí)行控制，同時，要求生產(chǎn)線在交付計劃控制和質(zhì)量控制的過程中發(fā)現(xiàn)任何問題時都能夠?qū)崿F(xiàn)敏捷處理，由此得到三項航空智能生產(chǎn)線的一級需求。由于一級需求無法進行準確驗證，需要對每一項需求內(nèi)容進行分解形成二級需求。以R2工藝全要素執(zhí)行控制為例，需要進一步分析在生產(chǎn)過程中需要對哪些要素進行執(zhí)行控制。設備和資源、生產(chǎn)對象、人員和工藝過程是影響到工藝執(zhí)行控制的主要要素，對R2進行分解得到四項二級需求，發(fā)現(xiàn)同時對R1、R3也進行進一步分解，得到如表1所示的航空智能生產(chǎn)線二級需求。
　　在二級需求基礎上，可以對需求再次進行細化。以R2.1設備和資源受控為例，設備和資源的受控可以理解為R2.1.1不用錯設備和資源、R2.1.2設備和資源狀態(tài)健康、R2.1.3設備運行的每個指令發(fā)出前都需要進行檢查和確認三項三級需求。
　　基于系統(tǒng)工程中技術流程的需求分析要求通過結(jié)構化模板準確定義出每一條可被驗證和確認的需求項。在規(guī)劃航空智能生產(chǎn)線時，可根據(jù)上述需求分解并借助需求定義模板確定需求清單。以某飛機部件裝配生產(chǎn)線為例，R2.1.1的需求定義模板如表2所示，左側(cè)列出了生產(chǎn)過程的全部設備與資源，右側(cè)是生產(chǎn)工藝過程，使用該模板可以準確定義在任何一個工藝過程中需要對哪一項設備與資源進行控制從而保證生產(chǎn)過程使用正確的設備和資源。
　　二、航空智能生產(chǎn)線功能規(guī)劃
　　航空智能生產(chǎn)線功能規(guī)劃的目標是通過對參考性的功能組件庫進行配置，形成智能生產(chǎn)線的系統(tǒng)功能框架，并進行需求與功能的滿足性分析，幫助生產(chǎn)線的建設單位準確描述生產(chǎn)系統(tǒng)功能。
　　進行功能規(guī)劃的思路是從每一項需求項出發(fā)，對需求得到滿足的具體功能進行描述�；诤娇展I(yè)信息化建設實踐，本文首先總結(jié)出面向航空智能制造的生產(chǎn)線功能組件庫，功能組件庫由四項一級組件組成，分別為F1.采集、通訊與控制器、F2.可視化作業(yè)指導、F3.精準排產(chǎn)與執(zhí)行控制、F4.實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析、控制和優(yōu)化。每一項一級組件可進一步分解為二級組件，如表3所示。
　　在進行航空智能生產(chǎn)線功能規(guī)劃時，可首先從需求出發(fā)，在功能組件庫中尋找滿足需求的二級組件，并進一步采用功能組件定義模板對功能組件進行更為準確的描述。以F1.1通電控制組件為例，其功能組件定義模板如表4所示。
　　三、航空智能生產(chǎn)線邏輯設計
　　航空智能生產(chǎn)線功能規(guī)劃的目標是借助場景化的邏輯設計模板，基于智能化生產(chǎn)場景構建各功能組件之間的業(yè)務邏輯，有效指導航空智能生產(chǎn)線建設過程中智能化軟、硬件系統(tǒng)的開發(fā)和部署。
　　CPS的本質(zhì)是構建一套賽博空間和物理空間之間基于數(shù)據(jù)自動流動的“動態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準執(zhí)行”的閉環(huán)賦能體系，針對生產(chǎn)過程的每一項關鍵工序可采用如圖l所示的場景化邏輯設計模板進行航空智能生產(chǎn)線邏輯的分析與設計。在閉環(huán)流程的每一環(huán)節(jié)采用AS-IS、TO-BE架構方法梳理現(xiàn)有業(yè)務存在的問題和未來改進目標，并基于TO-BE目標設計工序作業(yè)過程中功能組件間的輸入、輸出和執(zhí)行判斷條件。圖2給出了某飛機部件裝配過程中自動制孔作業(yè)過程的業(yè)務邏輯分析與設計示例。
　　四、航空智能生產(chǎn)線建設的建議
　　基于上述通過架構和系統(tǒng)工程方法對航空智能生產(chǎn)線規(guī)劃方法的研究，本文提出以下幾點航空智能生產(chǎn)線建設的建議。
　　（1）航空智能生產(chǎn)線應在建線前開展生產(chǎn)線規(guī)劃咨詢。
　　智能生產(chǎn)線是航空工業(yè)推進智能制造的核心所在，也是工業(yè)化和信息化融合的關鍵所在，鑒于航空裝備生產(chǎn)系統(tǒng)的復雜性，有必要在建線前開展生產(chǎn)線規(guī)劃的咨詢。
　�。�2）按照架構和系統(tǒng)工程方法進行航空智能生產(chǎn)線規(guī)劃。
　　需求牽引、問題導向是實施智能制造的重要前提，采用架構方法和“需求-功能-邏輯-物理”的系統(tǒng)工程技術流程科學開展生產(chǎn)線規(guī)劃非常重要。
　　（3）信息化團隊與工藝裝備設計團隊在生產(chǎn)線規(guī)劃之初聯(lián)合開展工作。
　　智能生產(chǎn)線的規(guī)劃，需要從由傳統(tǒng)生產(chǎn)線建設以工藝裝備設計為主向智能生產(chǎn)線建設以兩化融合方向轉(zhuǎn)變，信息化團隊的早期融入非常關鍵。
　　五、結(jié)語
　　本文基于國內(nèi)航空工業(yè)現(xiàn)狀和基礎，研究航空工業(yè)基于架構和系統(tǒng)工程方法的智能生產(chǎn)線規(guī)劃方法，設計了需求項清單和需求定義模板、功能組件庫和功能定義模板、場景化邏輯設計模板等生產(chǎn)線規(guī)劃工具，為航空工業(yè)研制單位提供可參考的智能生產(chǎn)線規(guī)劃思路，幫助和促進航空行業(yè)智能制造的推進實施。

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