智能制造是否真的是提升中国航空发动机制造业的良方？

前不久，大飞机发动机验证机CJ-1000AX首台整机点火成功，再次吸引了大众对国产航空发动机产业的关注和讨论。

已进行点火试验的CJ-1000AX发动机验证机

作为国家重点发展的领域之一，商用航空发动机产业正火热的“智能制造”概念下现状如何？智能制造是否真的是提升中国航空发动机制造业的良方？

智能制造（Intelligent Manufacturing，IM），是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。

在《中国制造2025》中，智能制造是一个主要规划方向。航空发动机，制造业皇冠上的明珠，无疑是打造智能制造体系的最佳范本。

虽然关于航空发动机的智能制造，在《中国制造2025》中有详细的规划，但是目前关于智能制造真正落地的内容，并不多。

数字化智能化生产线的建设及运用：基于信息化规划的基础和成果进行数字化智能化生产线的建设，杜绝数字化生产线独立于公司的整体信息化系统运行的情况，实现数字化工艺、工装、仿真、制造一体化过程

中国航空发动机企业在智能制造领域的案例

中国航空发动机产业现状

中国航空发动机制造业中，有些企业的某些生产车间基本具备进行智能化改进的基础，也进行了相关试点，如果这些智能化改造被证明可行，那么企业在未来的发展过程中就可以此为范本，整体向智能化工厂迈进。

例如，沈阳黎明航空发动机有限公司在民用航空发动机产品的智能加工关键技术方面进行了一些应用探索。

在技术上，他们的智能制造发展的思路是将产品的生产工艺、工程师的经验及知识、企业的工艺标准和业务流程等整合到一个集成的生产环境中，量身打造定制专属生产线。在2008年该公司的数字仿真平台已经全面应用，开始探索物理仿真，2014年工业优化策略基本成型，向未来发展3D制造支撑、协同研发环境、智能加工产业化等方向努力。建设上，围绕数字化工厂为主线，支持时间上的持续性、支持阶段上的持续性、注重技术研发的连续性、注重系统建设的持续性等。

目前此公司正在做虚拟产品试制，落实工艺仿真中心。另外，整合面向智能制造的加工工艺技术链，实现数字和物理世界的无缝链接等也是他们的未来发展方向。

黎明公司正在关注的一些智能加工领域关键技术主要有：

●刀具时效切削控制技术。

●工艺过程预先验证或者基于工艺仿真的优化，尝试在计算机环境里把产品试制研发出来。

●基于知识驱动的加工工艺优化技术。

●高效能加工技术。

●生产线规划设计。

●自动化技术。

●工厂建模及仿真技术，主要是对生产线、生产工艺、生产布局、生产流程等一系列生产行为进行建模仿真，建立输入输入的逻辑关系等。

西安航空发动机有限公司在精锻毛坯叶片的智能制造方面进行了尝试，作为智能制造的示范案例具有一定参考价值。

西航的精锻毛坯叶片的智能制造技术改进项目已进行了验收，通过投资组成了由4台五轴加工中心、2台清洗机、2台测量机、2个机械手、2台磨刀机、1台对刀仪、1台刀具测量仪所构成的精锻叶片的智能生产线。该生产线其年产4万片，生产效率可以达到24小时两班，夜间无人值守；每个月30天可以工作28天，只需要2天休息时间以检修设备。

在这条生产线构建的探索和实践当中，西航公司体会到要实现智能制造，首先必须是先进、成熟的工艺技术，而且产品要有一定批量，例如西航目前生产叶片总年产能力是40多万片，选取了产品量很大、适合批生产的产品作为智能制造生产线的加工对象。至于关键技术，一是数字化工艺，二是数字化仿真，另外加工设备还必须有对工艺的自适应。

工艺的自适应性是围绕设备、工艺开发出来的，例如基于机床的主轴扭矩监测和切削力的最佳匹配就是自适应的一个方面，这一技术目前在粗加工应用当中可以提高效率20%~30%。

第二是几何自适应，例如叶身的光顺需要沿着叶片截面进行光顺，需要自适应软件进行在机检测，检测出的实体模型和工序模型建模然后去比对，找出叶片在加工当中的最佳拟合状态。据该生产线的经验，用了自适应加工以后毛坯叶片的良品率大大提高，从过去的92%~93%提高到98%。

智能制造，提升中国航空发动机制造业的良方？

对于国内的发动机制造企业来说，智能制造落地也非一朝一夕，甚至像前文提到的西航公司这样的制造企业，虽然在叶片精锻生产过程中引入了智能制造的架构，但这一架构即使只在西航推广目前都有一定的难度。例如西航目前产品上有多代产品交叉，包括老产品、新产品甚至预研产品等；加工技术也是多代混杂，有依靠人工技能的、有靠简单机加工设备的，以及靠数字化加工等。

以涡轮叶片单晶材料为例的基础技术是中国发动机取得进步的关键

因此，有些落后的产品、工艺和技术等就成为实施智能制造的现实障碍，虽然智能制造能力是在传统的加工技术上发展，但也要求企业在总体上具备较先进的加工水平，才是实现智能制造硬件基础。只是西航一个企业就存在车间水平差距的问题，全国航空发动机制造企业的水平更加参差不齐，基于先进制造基础的智能制造体系就更加难以推广。航空发动机实现智能制造的过程中还会涉及到数字化延伸的问题、信息管控问题、物流体系建设问题、整个行业的工程数据中心建设等多方面的问题，这些都需要花大力气解决。

另外，虽然工业4.0的概念提了很多年，但从工程的角度来说，如果某个概念达不到产业化，其效率、效能、产品品质肯定就要大打折扣。而智能制造从某种角度来说涉及到很多方面，而对于企业来说重中之重还是经济可承受性和品质提高，这是企业更关注的事情，即便再智能再高端，如果企业仍然解决不了经济和品质这两个根本性的问题，那也是无法起到提高作用的。