图5 昌飞公司旋翼系统智能车间
图4 智能车间体系架构
图3直升机的构成
图1 昌飞公司直升机制造总体概况
图2 昌飞公司智能制造体系构架
直10
习近平总书记在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上发表重要讲话，强调在我国发展新的历史起点上，把科技创新摆在更加重要位置，吹响建设世界科技强国的号角。科技是国之利器，国家赖之以强，企业赖之以赢，人民生活赖之以好。中国要强，中国人民生活要好，必须有强大科技。新时期、新形势、新任务，要求我们在科技创新方面有新理念、新设计、新战略。
制造业作为实体经济的主体，是国家安全和人民幸福安康的物质基础。航空制造业是高端装备制造业的典型代表，是国家工业基础的重要标志、科技水平的集中体现以及国防实力和综合国力的综合体现，更是科技创新驱动发展的重要领域。直升机产业具有技术密集度高、产业关联范围广、军民融合性强、辐射带动效应大的特点，这就更要紧紧把握科技创新这一关键点，要具有全球视野、把握时代脉搏，实施创新驱动发展战略，着力攻破关键核心技术，抢占事关长远和全局的科技战略制高点。
在全球制造业发展格局和我国经济发展环境发生重大变革的影响下，提升我国制造业市场竞争力，抢占科技创新制高点，智能制造在制造业中的核心作用日益凸显，是制造业转型升级、突破发展的制高点。
智能制造以“动态感知、实时分析、自主决策、精准执行”为特征，构成一个不断循环的过程。智能制造包括三个核心要素：数字化、网络化、智能化。其中网络化是基础，支持价值链集成、跨地域协同和全球化服务；数字化是手段，支持产品模型化、资源可视化、过程透明化；智能化是方向，包括了产品和装备智能化、过程管理智能化、智力活动自动化。在科学理论和体系的引导下，直升机产业不断开展制造论证、顶层架构、具体实施相关工作，向智能制造演化推进。
在工业进入大智能制造的环境下，向效率更高、更精细化的未来制造发展的趋势锐不可当。作为制造业高端的直升机产业，要努力贯彻落实《中国制造2025》，促进传统制造业转型升级，坚持科技先导、创新变革。新一轮工业革命的背后就是智能制造，航空制造业要努力抓住机遇，通过在航空制造业全面实施智能制造，实现 “弯道超车”，缩短与世界领先者的差距，提高我国航空装备的研制能力，推动早日实现制造强国目标。
中航工业昌飞是航空制造业中的典型代表，具备研制和批量生产多型号直升机及航空转包生产的能力。为积极响应《中国制造2025》行动纲领，中航工业昌飞以智能制造引领企业未来，通过“十一五”及“十二五”的规划及实施，形成以产品数据管理系统（PDM）为基础，以条码管理系统为主线，以单项技术创技新为支撑，全面实施企业流程再造，创新管理体系和管理手段，使公司沿着精益管理的目标向纵深迈进。
自2005年以来，中航工业昌飞面对国际大环境的影响，不等不靠、积极应对、强化管理、创新思路、克服困难、挑战极限，大力实施“三年调整打基础”和“三年精益建基业”战略，科研生产经营和精神文明建设等各项工作都取得了良好的成绩，受到业界人士的瞩目。
成绩的取得离不开昌飞信息化平台良好的建设，因为昌飞信息化平台不仅是其他管理系统的数据来源，也是公司技术人员和管理人员的基础工作平台。
昌飞通过10余年的研究、开发、应用实践，由购买国外先进软件到二次开发，再到自主研发，最终成功开发实施了具有中国航空特色的产品数据管理系统，并于2008年国庆期间完成了数据迁移和系统切换，这是国内首个在大型企业复杂产品上应用的企业自主开发的PDM系统，目前，昌飞所有直升机产品型号均纳入了系统管理平台。
他山之石，可以攻玉。昌飞充分吸取了国内外同类软件在国内制造业应用的经验，在开发实施过程中，一方面大力对公司的各种管理流程进行了梳理和改善，一方面针对中国航空工业的基础和现状改造软件，避免生搬硬套国外模式，真正实现了将先进管理理念和国际先进航空企业的管理经验在中国航空制造业上应用实践。
昌飞信息化平台系统和国外同类软件相比，不仅稳定性和运行速度有大幅提升，而且具有工程化界面，航空技术人员可以不用专门培训即可使用，非常方便。同时系统还无缝集成了CAPP系统、条码管理系统、各种资源数据库等，真正实现了企业单一数据源。由于立足自主研发，系统具有良好的集成性和维护性和无限的可扩展性，将随着中国航空工业的不断发展而日臻完善。
随着我国直升机需求量成“井喷式”的发展，昌飞的领导们非常明白，公司现有的生产模式难以跟进直升机市场需求量逐步递增的步伐，迫切需要一种以最小的制造资源换取更大产能的制造模式，充分发挥现有生产设备的潜在能力。而此时此刻，《中国制造2025》的长期发展战略为企业的“智”造引领方向，指明道路。
昌飞针对直升机制造发展趋势，通过数字化技术应用、信息化系统集成，持续完善业务流程和生产布局，形成了以直升机部总装过程为主线的生产组织模式。逐步打通智能制造中的各环节，采用分步实施法，近期构建旋翼系统，整机装配等智能车间，力图将昌飞公司打造成一个基于产品数字模型实现、从企业层到生产线生产现场的数字量贯通、基于计划驱动实现生产协同执行、基于需求拉动实现物料及时配送、基于自动化智能化装备或系统实现准确加工的精益生产模式。昌飞公司直升机制造总体发展先行推进旋翼系统总厂推进智能化试点工作。（见图1）
昌飞在集团公司智能制造的整体构架下，充分融合企业制造特征，着力打造一个由价值链层、企业层、分厂层、设备层组成的四层智能工厂总体构架。（见图2）
针对直升机产品协同研制、敏捷制造需求，昌飞以直升机研制生产为主线，在现有数字化生产线基本贯通、PDM/ERP/MES集成应用的基础上，增强关键工艺装备的数字控制和自适应加工能力、扩展车间/生产线运行和物流配送的智能管控能力、强化供应链的智能协同，补充智能化综合保障，达到直升机产品制造资源和能力的优化配置、提高产品质量稳定性的目的。实现企业由数字化向自动化、智能化方向发展。
作为直升机标志性部件的旋翼系统，它不仅是直升机升力的源泉，对于直升机飞行的高度、速度和距离都有着决定性的意义；也是直升机制造水平的最高体现，同时直接关乎到整机的安全性、可靠性、可维护性、可测试性。一直以来，国外各大直升机公司都把它当作核心秘密、竞争砝码，从不向外输出。
如何设计、制造一个结构简单、可靠、低成本、高效的桨榖成为直升机界一致关注的关键技术。而我国直升机技术起步晚，基础薄弱，旋翼系统技术更是技术瓶颈。（见图3）
昌飞直升机旋翼系统“智”造体系 。昌飞积极构建由动部件关键零件制造及装配生产线、自动仓储及物流、智能制造执行管控等组成的生产环境，建立具有自适应加工、物料与工件自动识别、机器人装卸与自动对接装配、制造过程动态调度、运行管理与现场控制集成等典型功能的直升机旋翼系统智能工厂，形成具有“状态感知、实时分析、自主决策和精准执行”特征，以数据驱动、交互识别、自主决策为核心的智能制造车间。
昌飞智能制造车间总体架构反映了从业务策划到底层执行之间各层面的主体要素组成、主要分工职责以及核心业务。企业管理层主要涉及企业制造规划、业务管理；车间管理层关注计划排产、生产调度和生产过程保障；控制执行层完成生产现场的基本控制、监管控制、过程感知、过程监测以及设备运行；设备物理层构成生产所需的可互联互通的检测设备、传感设备、加工设备。（见图4）
昌飞公司直升机旋翼系统“智”的体现。在昌飞公司直升机旋翼系统智能车间的总体构架下，以直升机部总装过程为主线，在现有动部件零件数控加工、复材桨叶成型、动部件装配、ERP/MES初步集成的基础上，建设前工序、应急生产、单件流生产线、柔性制造单元、桨叶成型制造线、装配单元、三个立体库等实体内容。开发制造执行系统、DNC系统、智能仓储与物流系统等软件内容，搭建工业级互联网络，利用感应元件对各执行终端数据的实时采集，在系统软件的统筹指挥与管控下，实现生产现场自动物流配送及无人工调度等，以此来构建直升机旋翼系统智能工厂，适应和满足直升机旋翼系统年生产配套发展的需求。（见图5）
信息化。基于智能车间的四层体系架构规划，采用基于开放式工业网络的异构信息集成技术、物联网多源异构信息融合技术、IMES技术、管控可视化等技术，构建智能制造运营管控系统。实现机床数据采集系统、设备管理系统、刀具管理系统、仓储与物流系统、质量管理等各子系统的高度集成，虚拟制造与实物制造协调生产模式贯穿智能车间/智慧院所运营管理和生产控制的全业务过程。
数字化。针对产品设计、制造、检验数字化的需求，在产品设计方面，采用逆向造型技术、三维造型技术、二维设计技术等，构建院所军工产品数字化设计体系，实现产品二维的无纸化设计、三维的显性化设计。在工艺设计方面，采用基于特征的工艺规划技术、MBD的快速编程技术，构建车间军工产品数字化工艺设计体系，实现工艺路线规划和驱动设备运动轨迹的数字化。在虚拟制造方面，采用基于模型的虚拟装配技术、虚拟制造技术、虚拟仓储与物流技术，构建基于军工产品核心部件设计、制造，装配的虚拟研制体系，实现实物制造向虚拟制造的转变，提升制造过程的准确性、安全性。
网络化。针对不同层面信息双向传递的需求，利用现代计算机技术和通信技术，连接分布不同地区的各种计算机，电子终端设备、设施并实现互联互通，以此构建车间级工业物联网。在设备层通信方面，基于不同的数字化设备通信及控制系统，采用嵌入式开发技术，开发出可采集设备运行状态的软件系统及控制设备运行的操作系统，实现设备间网络的正常运行。在计算机通信方面，采用计算机的网络化技术，实现用户之间硬件共享、软件共享以及相关数据资源方面的共享和传输。
自动化。针对生产过程中的无人或较少人干预的需求，在物料上下料方面，采用仓储与物流技术、机器人技术、构建物料输送的自动化系统，实现物料传输过程的无人化。在自动化制造方面，采用基准制备技、成线技术、工序间快换技术、柔性制造等技术，构建自动化生产线和柔性制造生产线，实现工序间自动流转，产品的自动化加工。在质量管控方面，采用在机测量技术，大数据处理技术、自适应补偿等技术，构建自动化的质量管理体系，实现产品质量的自动化控制。
智能化。针对生产过程中不断地动态感知外部信息，反复记忆并形成固定思维，依据工况自我决策出处理问题的方法并执行的需求。在排产与调度方面，采用基于遗传算法的智能排产技术和智能调度技术、智能仓储与物流技术，基于生产过程中突发工况，能够依据各设备的任务量、任务缓急程度、设备加工精度等一系列因素优化出最佳生产计划，实现制造过程中的智能排产与调度。在质量管控方面，采用事先质量控制技术，事前感知刀具、装夹等信息的准确性，事中采用自适应加工技术，根据切削工况，实时优化切削参数，事后采用在机测量补偿加工技术，自动调节加工姿态，以此实现产品质量的智能化管控。在刀具选配方面，采用刀具、刀柄、加工特征、机床耦合选配技术，优选出刀柄、刀具几何及切削参数，实现刀具智能选配。
基于CPS和工业物联网构建一个规模能适应不少于3种型号的核心部件装配及50种关键零件制造，生产线/柔性单元总数不少于7条且数字化检测设备和制造设备总数不少于70台，仓储覆盖整个生产，物流能配送至各执行终端的直升机旋翼系统智能车间。
预计到“十三五”末期，昌飞能全面实现数字化贯穿整个直升机产品制造周期，基本形成以直升机制造为特色的智能制造体系，并达到中级以上智能制造水平。在智能制造的带领下，产品研制周期缩短30%，研制成本降低30%，产品不良品率降低30%，设备利用率提高30%，专用工装数量减少30%。
到“十四五”末期，昌飞要将智能制造车间成果全面推广至其他部件制造车间及总装车间，基本全面实现智能化制造，届时，产品研制周期缩短50%，研制成本降低50%，产品不良品率降低50%，智能制造将铸就昌飞美好的未来。