智能制造技術在武器裝備制造中的應用淺析目錄TOC\o"1-3"\h\u15501智能制造技術在武器裝備制造中的應用淺析 114011.1智能制造技術在坦克零部件制造中的應用 143531.2智能制造技術在軍艦零部件制造中的應用 2221931.2.1虛擬仿真技術 3151591.2.2射頻識別技術 3249801.2.3柔性自動化裝配技術 4216631.3智能制造技術在飛機零部件制造中的應用研究 5254191.3.1增材制造技術 5290051.1.2虛擬現實VR技術 612511.1.3工業機器人 7各個國家為了鞏固各國在全球的國際地位，都運用不同的方法提出相應的政策支持科研機構創新活動的展開，大力推進武器制造和裝備開發的進展。通過智能化手段對不同武器發展制造領域不斷改革和創新發展，完成智能化、自動化以及一體化的綜合制造模式[17]。1.1智能制造技術在坦克零部件制造中的應用（1）人機操作利用裝備智能化研發技術的進步，更快更好完成人機交互。進行人機交互時，人與機器之間的信息交換技術可以更好地完成。目前我國正在不斷深化改革新型的工業革命。制造行業目前關鍵的技術為數字化和智能化:一方面，該技術的實現是研發機械產品并作出創新的必備技術，讓該產品發展成為“數控一代”和“智能一代”，從性質出發，提升產品的市場競爭力度，優化性能，增加功能；另一個方面，該技術是創新制造行業的關鍵手段，讓制造行業可以發展成為智能化數字化為一體的集成制造業，加強產品的管理能力、制造能力和設計能力，拓展制造關聯的服務行業，深化改革該行業的產業模式以及生產形態。比如，新一代坦克的動力部件要求絕對精度，確保每個零件的抗壓能力，僅依靠人工制造這一手段已經無法按計劃高質量、高效率的生產要求。目前，借助機器人和自動化智能技術生產設備，機器可以實現每天24小時生產，較好地解決了實際生產過程中無法解決的產量與質量問題，大大提高了生產效率和質量。（2）專業化需求由于中國軍隊數量龐大，坦克數量多、種類雜，需要采集大量數據和分析個性化、專業化產品。能夠更好滿足部隊區域化、定制化、專業化需要，提升部隊生產技術領域制造業的智能化水平，提升對各類分隊個性化服務水平。依靠柔性化制造技術設備可以實現多種多樣的小規模生產方式。以軍事企業為主導，向戰場實戰化轉變，運用大數據技術和思維，戰場需要與生產者整合，同時進行靈活生產，運用數字化手段，用大數據對實戰需要進行分析和判斷，推動坦克零部件生產方面的智能制造創新發展。（3）機器視覺檢測技術視覺化機器檢測技術主要內容為監測、追溯以及檢查工藝流程。一方面可以獲取專業的信息技術并取得零件的編碼信息，另一方面在保障制造并發展零件的可追溯性同時，利用零件本身的識別從而確保車身結構的完整性。對于大型坦克而言，由于冬天天氣寒冷和道路濕滑等危險因素，車輛會受到部件損壞、操控性能降低的影響，對越野的穩定性和可靠性提出了更大的考驗。而且北方降雪多，雪后道路泥濘，積雪混合著泥漿很容易飛濺到車身和底部區域，在低溫天氣，泥漿和水會長時間形成冰蓋，對車身是非常有害的。涂膠工藝在車身設計制造過程中一直充當制造環節中最關鍵的作用，主要是隔離保護工作以及車身結構的增強作用。然而由于涂膠工藝環境惡劣、工作量大、要求高，傳統的手工涂裝方法已不能滿足坦克制造的需要，同時由于檢測誤差和成本高，逐步淘汰了人工檢測和離線目測環節。通過計算機視覺系統檢測信息技術便可以有效實現涂膠工藝的在線檢測（圖3-1），邊涂邊檢的工作管理模式也確保了涂膠工藝的精確性，在傳感裝置通過視覺傳達檢測到待涂膠的部分時，會指令對應膠槍完成涂膠的任務，并且該傳感裝置會及時收集涂膠目標圖像，之后再通過這些圖像分類處理方式方法來對采集圖像存在的問題進行安全檢測、分析，從而能夠保證了涂膠工藝的正常組織開展。圖3-SEQ圖\*ARABIC\s11在車間進行涂膠、在線監測等工作1.2智能制造技術在軍艦零部件制造中的應用現代戰爭，海軍的作用越來越重要。現如今，中國的資金、技術、人才都

已準備到位。盾劍數量不斷突破新高，護衛艦也增加了很多（表3-1）。并且艦艇總噸位已經向300萬噸級發起沖擊，增長速度更是超過許多國家。表3-SEQ表\*ARABIC\s112020年人民海軍入列艦船一覽表驅逐艦護衛艦掃雷艦綜合登陸艦醫療船北部戰區37000南部戰區19012東部戰區161101.2.1虛擬仿真技術根據虛擬化仿真功能，基于虛擬供應鏈相互分工、協作的條件下，改變以往的“調試、修改、加工”研究制造方法，在虛擬仿真技術仿真的支持下，預測、檢驗、判斷性能等，并提高制造工作效率，盡量避免因初始設計和后期返工[18]。在軍艦制造技術產業中，創建一個虛擬網絡模型來預測產品制造過程中可能出現的問題，就不用依靠原型樣機進行重復多次修改，大幅度推動中國傳統制造發展模式轉型，同時還能夠利用虛擬網絡模型讓分布于不同國家地區、不同崗位的工作人員在相同的軍艦模型內同步開展教學工作，強化各相關知識方面的溝通、互動。例如，在設計軍艦機艙管道系統時，通過虛擬仿真技術，設計者可以“進入”管道并布置管道，同時可以檢查管道中是否存在干擾。所有管道都可以建立三維模型（圖3-2），通過三維模型可以在計算機上對任何部分進行觀察和分析，有效地避免了設計過程中內部管道布置不科學的問題[19]。圖3-SEQ圖\*ARABIC\s12虛擬仿真技術建立管道模型1.2.2射頻識別技術射頻識別(RFID)技術即電子化標簽，是通過無線信號進行通信的手段，可以有效辨別出指定的目標，利用電信號識別并讀取相應數據的方式。也是無需進行接觸即可識別的技術，不在識別系別系統和特定目標之間建立機械或光學接觸。RFID系統主要由電子標簽、讀寫器和天線等組成。這個原理是，在代碼發送出去之前，掃描給定一個頻率的無線電波，然后通過驅動器接收器發送出內部代碼，然后掃描儀接收到相同的頻率[20]。RFID技術在軍艦制造中是高度離散的，并且在人員密度更大、場地更廣泛和更高的零部件訂單要求的地方高度使用。該識別技術主要作用在軍艦制造廠，主要針對各類生產相關資料出庫信息和出庫信息，資產管理和供應鏈信息，并對數量較多的部分進行信息化處理。此技術是實現軍艦智能制造不可缺少的步驟。1.2.3柔性自動化裝配技術柔性自動化技術即柔性裝配制造技術，主要以工藝設計為主導，核心技術為數控技術，是社會生產手段的先進技術，可以作用在多批次、多種類的行業檢測、裝配、制造和加工整個過程。當AGV小車（圖3-3）將零件運送到裝配區時，適用于不同零件的柔性裝配工具接收到信息，并及時自動出現在材料側面，以幫助工人進行裝配操作。裝配前，零件通過RFID進行相互確認裝配和識別的任務。裝配飛機相關研究結果表明。利用該自動化的柔性裝配方法降低了所需時間的同時可以提高產出的效率，而且可以降低設計和成本，大幅度增強了企業競爭能力。由于其特殊的裝配能力，目前各國軍艦制造商已經開始使用柔性自動裝配設備來協助完成裝配工作[21]。與傳統裝配技術相比，柔性自動裝配技術具有以下特點：（1）可以裝配具有復雜型面的工件；（2）裝配精度高，效率快；（3）完善勞動的條件；（4）便于現代化的生產管理。圖3-SEQ圖\*ARABIC\s13AGV小車搬運零件圖3-SEQ圖\*ARABIC\s14柔性自動裝配設備協助裝配1.3智能制造技術在飛機零部件制造中的應用研究1.1.1增材制造技術增材制造（AdditiveManufacturing，AM）技術即3D打印打印技術，技術原理是通過逐層累加材料從而完成零件實體的制造技術。鈦合金大多為大型零件，其制造及成型的技術目前被廣泛運用在飛機制造業和工業制造的生產和研發中，也是該行業的核心技術手段，對制造業具有深遠影響[22]。西北工業大學國家重點實驗室建立了一套激光熔覆成形和修復設備，能夠滿足我國大型機械零件和難拆零件的原位修復和再制造的需要。運用此項技術手段可以發揮在C919飛機等需要鈦合金零件的組裝中，通過激光成型的原理進行。大型金屬結構運用在飛機中的應用越來越廣泛，飛機部件主要是毛坯部件和薄壁結構部件，傳統的成形方法難以成形，采用中國西北工業大學先進的激光三維技術進而組建C919飛機所需復雜形式的鈦合金部件的安裝中。西北工業大學對此技術深入研究，其中黃衛東教授通過此項技術，成功制作出尺寸高達1.07m的緣條機翼所需零件（圖3-5），變形量最大小于1mm，成功完成大型部件與鈦合金結構的緊密組建技術，與目前擁有的制造技術相比，可以極大程度提升制造準確度及工作效率，減少了生產所需成本。我國也是全球首個操作大型零件完成激光成型技術的國家，復雜精密金屬結構件的增材制造裝備與應用已達到世界先進水平，并且第一個將其應用在了戰斗機和民航客機上，站在了金屬3D打印技術生產和制造的制高點，這根“緣條”北京于2015年的10月19日首次舉辦的大眾型創新創業活動成功引起了國務院總經理李克強的極大興趣。增材制造技術可以迎合航空裝備的研發需要周期短并且成本底下的需求。伴隨著科研技術的發展，越來越多的大型整體金屬部件被用于飛機結構中，以減輕飛機重量，提高機身壽命，降低制造成本。大型企業對鈦合金結構整體的制造能力的提升逐步演變成為當下現代化飛機制造行業先進標志之一。美國F-22飛機機身的加強（圖3-6）、F-14和“狂風”機型的翼盒同樣運用了鈦合金作為整體的結構。以往形式的大型結構零件制造都是利用機械進行加工并鍛造，但超大型金屬制造以及大型鍛件毛坯的設備相對稀缺，模具成本高、制造周期長，此外，一些形狀復雜或規格特殊的大型金屬結構由于開發復雜，難以制造并后續鍛造。利用增材打造的技術可以有效處理相關的風險，而且該制造技術無需傳統工具，加工程序方面較為簡單，可以在任意設備中迅速制造各個形狀的零件[23]。圖3-SEQ圖\*ARABIC\s15C919中央翼緣條圖3-SEQ圖\*ARABIC\s16美國F-22機身加強框1.1.2虛擬現實VR技術虛擬現實技術(英文名稱：VirtualReality，縮寫為VR)，發展起來的時間是二十世紀，作為全新形式的一項技術。主要涉及到虛擬仿真技術、電子信息技術，并以計算機為載體，主要操作的方式是通過互聯網虛擬背景利用計算機進行仿真，讓人們對虛擬環境產生沉浸式的體驗。伴隨科學技術的不斷發展并持續創新，社會生產力也持續增加，各個行業對待新型的虛擬仿真技術越來越強烈。虛擬現實技術在實踐中也取得了很大的進步，逐漸成為一個新的科學技術領域。在飛機制造過程中，裝配線員工可以被視為“工業運動員”，且通過人機工程學，虛擬現實測試可以導致數據驅動的過程決策，從而提高飛機生產過程的安全保障，進行裝配工作的人員也會受到相應的保護。成功營造高效率、注重員工身體安全和健康的工作生活環境，并對生產管理技術的改進方法進行早期驗證。通過三維投影和手勢控制，裝配線工作人員可以在三維空間中完成飛機零部件裝配工作的估計和校準[24]。通過虛擬現實設備，設計師可以預裝配零件，觀察后期裝配后的實際效果，通過數據眼鏡，可以觀察到裝配的零件，相當于一個輔助裝配系統，便于及時發現潛在的問題和風險，從而及時進行調整。并且在戰士訓練期間，可以通過利用網絡虛擬社會現實信息技術去模擬飛機的駕駛、發射等工作模式（圖3-7），也可以根據模擬復雜環境的飛機使用，能夠得到極大影響程度不斷提高戰士的操作風險能力，提高了全軍戰士的實戰能力，也減少了裝備的磨損程度。圖3-SEQ圖\*ARABIC\s17利用虛擬現實VR技術操作飛機1.1.3工業機器人工業機器人（圖3-8）是將器械、電子、操控、計算機、傳感器、AI智能等一系列先進技術合為一體的當代制造業自動化設備。工業機器人具有重量輕、靈敏度高、精度高等優點，在智能制造中占有重要地位。在儲備體系中，自動式移動機器人（自動導引車AGV），是最新款的機器人與飛機制造行業共同制造出的高水平的科技，與灰度傳感器相結合，能夠在提前設置的范圍路徑中運動，能夠按照要求把需要的零件放到指定的位置上，把即將需要進入庫存的零件送到指定位置，AGV主要應用于飛機產業，絕大部分將應用于主機廠的馬達，后橋在機器人的模仿學習工作的進程中，不需要有人進行操控，還可以解放人的雙手，在很大程度上提高了生產的效率。在操作車間中，由于飛機的發展十分迅速，飛機的獨特性和功能性的發展，能夠增加飛機本身和裝配零件的數量，給飛機的裝配提供了很大的空間，正因為如此，在制造零件的過程中，對其提出了更高的標準，工業機器人能夠協助人們解決更加復雜的問題。在焊接車間中，電焊機器人（圖3-9）絕大部分都是在飛機全部的焊接過程中進行使用的，很大一部分上提高了工作效率，解決了工人們難以操作的焊接工作以及惡劣的焊接環境問題。在涂裝車間中，機器人更多的是用來完成噴涂系統的工作，機器人需要完成對飛機表面的部位進行噴漆工作，還要完成對機身零件的連接工作。在總裝車間，裝配機器人具備很高的專業水平和更加精準的工作能力，能夠完成更多精細的工作任務。在飛機制造車間，一些具有高風險指數、反復性、容易對人體產生危害的工作，可以和一些非全自動的機器人一起完成這些危害性的工作，而這一行為具有一定的優勢，比如，可以給