近年來，在新一輪的工業(yè)革命與智能制造的背景下，業(yè)內(nèi)出一批智能制造先進實踐案例，對國防科技工業(yè)具有一定的借鑒意義。離散制造行業(yè)的智能制造。小批量的特點，圍繞客戶對產(chǎn)品個性化定制日益強烈的需求，以程機械產(chǎn)品為樣板，通過建設(shè)自動化的制造設(shè)備、數(shù)字化的研發(fā)與運營管理、敏捷化的物流配送和基于物聯(lián)網(wǎng)的車間網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了混流生產(chǎn)與個性化產(chǎn)品制造的生產(chǎn)模式。制造過程數(shù)控化率達到91％，生產(chǎn)效率提高了35％，產(chǎn)品研制周期縮短了52％。
新技術(shù)推動導彈生產(chǎn)線智能化改造。為構(gòu)建導彈制造“小批量、多品種、高精度”的智造體系，從導彈研制虛擬化設(shè)計、機器人標準化裝配、增材制造技術(shù)、自動化物流運輸、信啟、數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理等方面大量引入新思路和新技術(shù)，建設(shè)了導彈自動裝配機器人生產(chǎn)線，有效提升了裝配過程的精確性、靈活性以及生產(chǎn)效率。工業(yè)4．0的雛形。西門子公司安貝格電子制造工廠是最接近工業(yè)4．0概念的數(shù)字化工廠。工廠貫徹精益制造理念，逐步通過全集成自動化以及數(shù)字化研發(fā)與制造系統(tǒng)建設(shè)，打通縱向與端到端的集成，以實現(xiàn)全流程高效的數(shù)字化、自動化運行。
總之，智能制造在不同行業(yè)具有各自的發(fā)展方向和特點。與其他行業(yè)領(lǐng)域相比，國防科技：工業(yè)灑蓋了核工業(yè)、航空、航天、兵器、船舶、電子等主要行業(yè)，具有多品種、小批量、長周期、變狀態(tài)、高塤量、強安全復雜產(chǎn)品集成制造的特點，需要在設(shè)計制造兩元體制、配套巨級多、產(chǎn)品加工制造過程復雜等多約束條件下，統(tǒng)籌土地、設(shè)備、：工藝、人員、產(chǎn)品等生產(chǎn)要素，將自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)融合應用，尋求質(zhì)量與效率最優(yōu)，探索內(nèi)涵式發(fā)展的道路。因此，研究軍工智能車間分類和構(gòu)成要素，探索具有軍工特色的智能制造發(fā)展路線具有重要意義。
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行業(yè)分類 |
一級分類 |
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二級分類 |
典型工業(yè)描述 |
典型產(chǎn)品 |
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流程行業(yè) |
化工 |
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口口 |
火工品制備 |
火炸藥、火工品、推進劑等 |
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0 |
纖維制備、樹脂制備 |
碳纖維、玻璃纖維等 |
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核燃料元件制備 |
核燃料元件 |
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離散行業(yè) |
結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品加工 |
4 |
切肖《加工 |
大型結(jié)構(gòu)件數(shù)控機加工，超精密機加 |
各類結(jié)構(gòu)件等 |
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5 |
成型加工 |
大型結(jié)構(gòu)件鑄造、鍛壓、沖壓 |
殼體、軸等 |
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6 |
焊接加工 |
激光焊、電子束焊、攪拌摩擦焊 |
貯箱、外殼體等 |
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7 |
熱表工藝 |
構(gòu)件熱處理 |
結(jié)構(gòu)件等 |
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8 |
復合材料成型 |
樹脂基、碳/碳復合材料成型 |
固體發(fā)動機殼體、天線罩等 |
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結(jié)構(gòu)類產(chǎn)品裝配 |
9 |
定位裝配 |
特大型產(chǎn)品，單件/小批量生產(chǎn) |
空間站、戰(zhàn)略導彈、艦艇等 |
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10 |
柔性脈動裝配 |
大中型產(chǎn)品，多品種、小批量 |
飛機、導彈、車輛火炮、軍用發(fā)動機、魚水雷、大型雷達等 |
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1 1 |
節(jié)拍裝配 |
小型產(chǎn)品，多品種、小批量 |
光電吊艙、變速箱、伺報機構(gòu)、閥門等 |
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流水線裝配 |
大批量生產(chǎn) |
輕武器、槍炮彈等 |
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電子類產(chǎn)品 |
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芯片制造 |
品圓制造、芯片構(gòu)建、光刻、封裝 |
芯片類 |
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微組裝 |
LTCC,貼片鍵合 |
微系統(tǒng)、MEMS等 |
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巧 |
電子裝聯(lián) |
基板、SMT、THT、PCBA |
印制板等 |
軍工智能車間的概念和主要特征
車間是企業(yè)在生產(chǎn)過程中完成一組工序或單獨生產(chǎn)一種產(chǎn)品的單位，車間內(nèi)的活動具有典型的工藝專業(yè)相關(guān)性。智能車間是智能制造的子集，是以生產(chǎn)車間為載體，以關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心，以自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征，利用物聯(lián)傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)、人工智能技術(shù)等，推動生產(chǎn)系統(tǒng)向信啟、深度自感知、智能優(yōu)化自決策、精準控制自執(zhí)行方向優(yōu)化，從而推動生產(chǎn)模式向精益化內(nèi)涵式發(fā)展轉(zhuǎn)變，最終實現(xiàn)縮短生產(chǎn)制造周期、降低運營成本、提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源能源消耗、保障安全生產(chǎn)等目標。
與傳統(tǒng)制造車間相比，智能車間具有諸多典型特征：自動化——實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的物流、生產(chǎn)、檢測自動『匕和無人化；數(shù)字化——制造信息轉(zhuǎn)化為可度量的數(shù)字、數(shù)據(jù)和模型，包括產(chǎn)品的數(shù)字化模型、工藝流程模型、工廠運行模型、環(huán)境模型等；網(wǎng)絡(luò)化——制造信息系統(tǒng)、制造設(shè)備、傳感器等之間的標準化數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流的無縫集成；智能化——以效率和質(zhì)量為目標，將車間制造相關(guān)工藝、設(shè)備、物流、計劃、執(zhí)行等多業(yè)務(wù)集成，利用智能算法、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等新一代信息技術(shù)，進而解決制造系統(tǒng)中各種極其復雜的優(yōu)化決策問題，如生產(chǎn)過程的調(diào)度、設(shè)各預測性維護、生產(chǎn)經(jīng)營決策等。
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自動化 |
數(shù)字化 |
網(wǎng)絡(luò)化 |
智能化 |
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基礎(chǔ)階段 |
高級階段 |
基礎(chǔ)階段 |
高級階段 |
基礎(chǔ)階段 |
高級階段 |
基礎(chǔ)階段 |
高級階段 |
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化工類 |
過程自動化控制 |
自動物流
自動在線檢測 |
分布式控制系統(tǒng) |
生產(chǎn)管理系統(tǒng)資產(chǎn)管理系統(tǒng)車間工藝仿真 |
過程數(shù)據(jù)采集 |
傳感互聯(lián)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全能源及環(huán)境監(jiān) |
在線優(yōu)化 |
先進控制算法 |
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結(jié)構(gòu)加工類 |
數(shù)控化設(shè)備 |
自動柔性物流自動倉儲 |
生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)采系統(tǒng) |
工藝設(shè)計管理車間工藝仿真
虛擬現(xiàn)實輔助系統(tǒng) |
物料識別 |
設(shè)備互聯(lián)工具識別工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全能源及環(huán)境監(jiān) |
丿量趨勢分析 |
智能計劃調(diào)度預測性維護生產(chǎn)管理決支持 |
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口構(gòu)配 |
定位裝配 |
自動化裝配工具 |
自動物流配送自動倉儲 |
生產(chǎn)管理系統(tǒng) |
工藝設(shè)計管理供應鏈計劃車間工藝仿真
虛擬現(xiàn)實輔助系統(tǒng)
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物料識別 |
設(shè)備互聯(lián)工具識別
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全源及環(huán)境監(jiān)控
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丿、量趨勢分析 |
智能計劃調(diào)度預測性維護生產(chǎn)管理決策支持 |
柔性
動裝配 |
自動化裝配工具 |
自動物流自動檢測 |
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節(jié)拍裝配 |
自動化裝配自動物流自動倉儲 |
全自動裝配自動在線檢測 |
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流水裝配 |
自動物流自動倉儲在線檢測 |
全自動裝配自動在線檢測 |
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電子類 |
自動加工自動物流 |
全自動生產(chǎn)自動檢測 |
生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)采系統(tǒng) |
工藝設(shè)計管理車間工藝仿真
虛擬現(xiàn)實輔助系統(tǒng) |
物料識別 |
設(shè)備互聯(lián)工具識別
能源及環(huán)境監(jiān) |
丿、量趨勢分析 |
智能計劃調(diào)度預測性維護生產(chǎn)管理決策支持 |
智能車間分類與要素
借鑒國內(nèi)外智能制造的相關(guān)經(jīng)驗，結(jié)合國防科技工業(yè)裝備產(chǎn)品的制造工藝特點，總體上分為流程行業(yè)和離散制造行業(yè)。軍工智能車間可具體劃分為4大類、15小類(表1)。一是化工類：化工類是典型的流程行業(yè)分類，按照國防科技工業(yè)的典型化工產(chǎn)品細化為火工品、復合材料、核化工3個智能車間小類，典型產(chǎn)品如火工品、碳纖維、核燃料元『牛等；二是結(jié)構(gòu)產(chǎn)品加工類：結(jié)構(gòu)產(chǎn)品加工屬于離散制造行業(yè)機械加工類，按照產(chǎn)品加工典型工藝過程，可細分為切削加工、成型加工、焊接加工、熱表工藝、復合材料成型5種智能車間小類，典型產(chǎn)品如殼體、箱體熹三是結(jié)構(gòu)產(chǎn)品裝配類結(jié)構(gòu)產(chǎn)品裝配屬于離散制造行業(yè)，按照裝配產(chǎn)品的尺寸、種類、批量、裝配工藝性進行細分，包括定位裝配、柔性脈動裝配、節(jié)拍裝配和流水線裝配4類不同的裝配智能車間模式；四是電子產(chǎn)品制造類：按照軍工電子產(chǎn)品的制造層級，可分為芯片制造、微組裝、電子裝聯(lián)3個智能車間小類，如芯片、微傳感器、印制板等。
為便于各類單位判斷智能制造實現(xiàn)程度，圍繞各類型軍工智能車間的典型特征，可將其發(fā)展階段劃分為基礎(chǔ)階段和高級階段?；A(chǔ)階段——企業(yè)關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)引入自動化生產(chǎn)設(shè)備，初步形成自動化生產(chǎn)體系；完成生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集聯(lián)網(wǎng)；建設(shè)制造數(shù)字化信息系統(tǒng)；開始對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行初步應用。高級階段——企業(yè)以適度的自動化為基礎(chǔ)，拓展數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的技術(shù)應用，實現(xiàn)制造全過程的信息深度自感知、精準控制自執(zhí)行、智能優(yōu)化自決策。從智能車間的分類、典型特征和發(fā)展階段三個維度，可以提出軍工智能車間的主要構(gòu)成要素。
軍工智能車間建設(shè)
智能制造既是技術(shù)，又是系統(tǒng)，也是模式，不同的人和企業(yè)對軍工智能車間的理解和關(guān)注點都存在差異。智能車間的目標是實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的制造，無論是信息化、自動化或智能化技術(shù)的應用，都應該服從這些目標。企業(yè)在規(guī)劃建設(shè)智能車間時，必須符合行業(yè)實際并結(jié)合自身的發(fā)展階段，找準建設(shè)目標和方向，量體裁衣，合理規(guī)劃，分階段推進。企業(yè)在開展智能車間建設(shè)和應用中，生產(chǎn)模式是靈魂、工藝優(yōu)化是前提、系統(tǒng)集成是核心、智能裝備是基礎(chǔ)、信息系統(tǒng)是手段、信息安全是保證。
在軍工智能車間規(guī)劃建設(shè)過程中，還應注意：一是企業(yè)在開展智能車間規(guī)劃時，要把效率和質(zhì)量目標與生產(chǎn)制造模式變革和工藝優(yōu)化有機結(jié)合，通過模式變革和工藝優(yōu)化支撐目標的實現(xiàn)。二是在智能車間項目的實施過程中，要將工藝、設(shè)備、物流、計劃、執(zhí)行等多項業(yè)務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)集成，宴現(xiàn)效率和質(zhì)量目標的落地。三是軍工智能制造對保密和安全提出了嚴格的要求，需要妥善解決智能車間建設(shè)中的保密和安全問題，如在工控網(wǎng)與國密網(wǎng)之間制造數(shù)據(jù)的交互問題、智能裝備的防爆問題等。四是智能車間建設(shè)要落實企業(yè)的主體責任，政府更好發(fā)揮引導作用。由于智能車間的建設(shè)關(guān)系到企業(yè)變革、生產(chǎn)與管理流程優(yōu)化、資源配置方式等多種因素，企業(yè)要主動作為、提高認識、加強組織領(lǐng)導和投入。
