【智能制造技術(shù)在武器裝備制造中的應(yīng)用淺析5200字】

智能制造技術(shù)在武器裝備制造中的應(yīng)用淺析目錄TOC\o"1-3"\h\u15501智能制造技術(shù)在武器裝備制造中的應(yīng)用淺析 114011.1智能制造技術(shù)在坦克零部件制造中的應(yīng)用 143531.2智能制造技術(shù)在軍艦零部件制造中的應(yīng)用 2221931.2.1虛擬仿真技術(shù) 3151591.2.2射頻識(shí)別技術(shù) 3249801.2.3柔性自動(dòng)化裝配技術(shù) 4216631.3智能制造技術(shù)在飛機(jī)零部件制造中的應(yīng)用研究 5254191.3.1增材制造技術(shù) 5290051.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)VR技術(shù) 612511.1.3工業(yè)機(jī)器人 7各個(gè)國家為了鞏固各國在全球的國際地位，都運(yùn)用不同的方法提出相應(yīng)的政策支持科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新活動(dòng)的展開，大力推進(jìn)武器制造和裝備開發(fā)的進(jìn)展。通過智能化手段對(duì)不同武器發(fā)展制造領(lǐng)域不斷改革和創(chuàng)新發(fā)展，完成智能化、自動(dòng)化以及一體化的綜合制造模式[17]。1.1智能制造技術(shù)在坦克零部件制造中的應(yīng)用（1）人機(jī)操作利用裝備智能化研發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，更快更好完成人機(jī)交互。進(jìn)行人機(jī)交互時(shí)，人與機(jī)器之間的信息交換技術(shù)可以更好地完成。目前我國正在不斷深化改革新型的工業(yè)革命。制造行業(yè)目前關(guān)鍵的技術(shù)為數(shù)字化和智能化:一方面，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是研發(fā)機(jī)械產(chǎn)品并作出創(chuàng)新的必備技術(shù)，讓該產(chǎn)品發(fā)展成為“數(shù)控一代”和“智能一代”，從性質(zhì)出發(fā)，提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力度，優(yōu)化性能，增加功能；另一個(gè)方面，該技術(shù)是創(chuàng)新制造行業(yè)的關(guān)鍵手段，讓制造行業(yè)可以發(fā)展成為智能化數(shù)字化為一體的集成制造業(yè)，加強(qiáng)產(chǎn)品的管理能力、制造能力和設(shè)計(jì)能力，拓展制造關(guān)聯(lián)的服務(wù)行業(yè)，深化改革該行業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式以及生產(chǎn)形態(tài)。比如，新一代坦克的動(dòng)力部件要求絕對(duì)精度，確保每個(gè)零件的抗壓能力，僅依靠人工制造這一手段已經(jīng)無法按計(jì)劃高質(zhì)量、高效率的生產(chǎn)要求。目前，借助機(jī)器人和自動(dòng)化智能技術(shù)生產(chǎn)設(shè)備，機(jī)器可以實(shí)現(xiàn)每天24小時(shí)生產(chǎn)，較好地解決了實(shí)際生產(chǎn)過程中無法解決的產(chǎn)量與質(zhì)量問題，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。（2）專業(yè)化需求由于中國軍隊(duì)數(shù)量龐大，坦克數(shù)量多、種類雜，需要采集大量數(shù)據(jù)和分析個(gè)性化、專業(yè)化產(chǎn)品。能夠更好滿足部隊(duì)區(qū)域化、定制化、專業(yè)化需要，提升部隊(duì)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域制造業(yè)的智能化水平，提升對(duì)各類分隊(duì)個(gè)性化服務(wù)水平。依靠柔性化制造技術(shù)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)多種多樣的小規(guī)模生產(chǎn)方式。以軍事企業(yè)為主導(dǎo)，向戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)戰(zhàn)化轉(zhuǎn)變，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)和思維，戰(zhàn)場(chǎng)需要與生產(chǎn)者整合，同時(shí)進(jìn)行靈活生產(chǎn)，運(yùn)用數(shù)字化手段，用大數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)戰(zhàn)需要進(jìn)行分析和判斷，推動(dòng)坦克零部件生產(chǎn)方面的智能制造創(chuàng)新發(fā)展。（3）機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)視覺化機(jī)器檢測(cè)技術(shù)主要內(nèi)容為監(jiān)測(cè)、追溯以及檢查工藝流程。一方面可以獲取專業(yè)的信息技術(shù)并取得零件的編碼信息，另一方面在保障制造并發(fā)展零件的可追溯性同時(shí)，利用零件本身的識(shí)別從而確保車身結(jié)構(gòu)的完整性。對(duì)于大型坦克而言，由于冬天天氣寒冷和道路濕滑等危險(xiǎn)因素，車輛會(huì)受到部件損壞、操控性能降低的影響，對(duì)越野的穩(wěn)定性和可靠性提出了更大的考驗(yàn)。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(qū)域，在低溫天氣，泥漿和水會(huì)長時(shí)間形成冰蓋，對(duì)車身是非常有害的。涂膠工藝在車身設(shè)計(jì)制造過程中一直充當(dāng)制造環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的作用，主要是隔離保護(hù)工作以及車身結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)作用。然而由于涂膠工藝環(huán)境惡劣、工作量大、要求高，傳統(tǒng)的手工涂裝方法已不能滿足坦克制造的需要，同時(shí)由于檢測(cè)誤差和成本高，逐步淘汰了人工檢測(cè)和離線目測(cè)環(huán)節(jié)。通過計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)檢測(cè)信息技術(shù)便可以有效實(shí)現(xiàn)涂膠工藝的在線檢測(cè)（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(dá)檢測(cè)到待涂膠的部分時(shí)，會(huì)指令對(duì)應(yīng)膠槍完成涂膠的任務(wù)，并且該傳感裝置會(huì)及時(shí)收集涂膠目標(biāo)圖像，之后再通過這些圖像分類處理方式方法來對(duì)采集圖像存在的問題進(jìn)行安全檢測(cè)、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(jìn)行涂膠、在線監(jiān)測(cè)等工作1.2智能制造技術(shù)在軍艦零部件制造中的應(yīng)用現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)，海軍的作用越來越重要?，F(xiàn)如今，中國的資金、技術(shù)、人才都

已準(zhǔn)備到位。盾劍數(shù)量不斷突破新高，護(hù)衛(wèi)艦也增加了很多（表3-1）。并且艦艇總噸位已經(jīng)向300萬噸級(jí)發(fā)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(qū)逐艦護(hù)衛(wèi)艦掃雷艦綜合登陸艦醫(yī)療船北部戰(zhàn)區(qū)37000南部戰(zhàn)區(qū)19012東部戰(zhàn)區(qū)161101.2.1虛擬仿真技術(shù)根據(jù)虛擬化仿真功能，基于虛擬供應(yīng)鏈相互分工、協(xié)作的條件下，改變以往的“調(diào)試、修改、加工”研究制造方法，在虛擬仿真技術(shù)仿真的支持下，預(yù)測(cè)、檢驗(yàn)、判斷性能等，并提高制造工作效率，盡量避免因初始設(shè)計(jì)和后期返工[18]。在軍艦制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，創(chuàng)建一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)模型來預(yù)測(cè)產(chǎn)品制造過程中可能出現(xiàn)的問題，就不用依靠原型樣機(jī)進(jìn)行重復(fù)多次修改，大幅度推動(dòng)中國傳統(tǒng)制造發(fā)展模式轉(zhuǎn)型，同時(shí)還能夠利用虛擬網(wǎng)絡(luò)模型讓分布于不同國家地區(qū)、不同崗位的工作人員在相同的軍艦?zāi)Ｐ蛢?nèi)同步開展教學(xué)工作，強(qiáng)化各相關(guān)知識(shí)方面的溝通、互動(dòng)。例如，在設(shè)計(jì)軍艦機(jī)艙管道系統(tǒng)時(shí)，通過虛擬仿真技術(shù)，設(shè)計(jì)者可以“進(jìn)入”管道并布置管道，同時(shí)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(jì)算機(jī)上對(duì)任何部分進(jìn)行觀察和分析，有效地避免了設(shè)計(jì)過程中內(nèi)部管道布置不科學(xué)的問題[19]。圖3-SEQ圖\*ARABIC\s12虛擬仿真技術(shù)建立管道模型1.2.2射頻識(shí)別技術(shù)射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)即電子化標(biāo)簽，是通過無線信號(hào)進(jìn)行通信的手段，可以有效辨別出指定的目標(biāo)，利用電信號(hào)識(shí)別并讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)的方式。也是無需進(jìn)行接觸即可識(shí)別的技術(shù)，不在識(shí)別系別系統(tǒng)和特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。RFID系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、讀寫器和天線等組成。這個(gè)原理是，在代碼發(fā)送出去之前，掃描給定一個(gè)頻率的無線電波，然后通過驅(qū)動(dòng)器接收器發(fā)送出內(nèi)部代碼，然后掃描儀接收到相同的頻率[20]。RFID技術(shù)在軍艦制造中是高度離散的，并且在人員密度更大、場(chǎng)地更廣泛和更高的零部件訂單要求的地方高度使用。該識(shí)別技術(shù)主要作用在軍艦制造廠，主要針對(duì)各類生產(chǎn)相關(guān)資料出庫信息和出庫信息，資產(chǎn)管理和供應(yīng)鏈信息，并對(duì)數(shù)量較多的部分進(jìn)行信息化處理。此技術(shù)是實(shí)現(xiàn)軍艦智能制造不可缺少的步驟。1.2.3柔性自動(dòng)化裝配技術(shù)柔性自動(dòng)化技術(shù)即柔性裝配制造技術(shù)，主要以工藝設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，核心技術(shù)為數(shù)控技術(shù)，是社會(huì)生產(chǎn)手段的先進(jìn)技術(shù)，可以作用在多批次、多種類的行業(yè)檢測(cè)、裝配、制造和加工整個(gè)過程。當(dāng)AGV小車（圖3-3）將零件運(yùn)送到裝配區(qū)時(shí)，適用于不同零件的柔性裝配工具接收到信息，并及時(shí)自動(dòng)出現(xiàn)在材料側(cè)面，以幫助工人進(jìn)行裝配操作。裝配前，零件通過RFID進(jìn)行相互確認(rèn)裝配和識(shí)別的任務(wù)。裝配飛機(jī)相關(guān)研究結(jié)果表明。利用該自動(dòng)化的柔性裝配方法降低了所需時(shí)間的同時(shí)可以提高產(chǎn)出的效率，而且可以降低設(shè)計(jì)和成本，大幅度增強(qiáng)了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。由于其特殊的裝配能力，目前各國軍艦制造商已經(jīng)開始使用柔性自動(dòng)裝配設(shè)備來協(xié)助完成裝配工作[21]。與傳統(tǒng)裝配技術(shù)相比，柔性自動(dòng)裝配技術(shù)具有以下特點(diǎn)：（1）可以裝配具有復(fù)雜型面的工件；（2）裝配精度高，效率快；（3）完善勞動(dòng)的條件；（4）便于現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理。圖3-SEQ圖\*ARABIC\s13AGV小車搬運(yùn)零件圖3-SEQ圖\*ARABIC\s14柔性自動(dòng)裝配設(shè)備協(xié)助裝配1.3智能制造技術(shù)在飛機(jī)零部件制造中的應(yīng)用研究1.1.1增材制造技術(shù)增材制造（AdditiveManufacturing，AM）技術(shù)即3D打印打印技術(shù)，技術(shù)原理是通過逐層累加材料從而完成零件實(shí)體的制造技術(shù)。鈦合金大多為大型零件，其制造及成型的技術(shù)目前被廣泛運(yùn)用在飛機(jī)制造業(yè)和工業(yè)制造的生產(chǎn)和研發(fā)中，也是該行業(yè)的核心技術(shù)手段，對(duì)制造業(yè)具有深遠(yuǎn)影響[22]。西北工業(yè)大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立了一套激光熔覆成形和修復(fù)設(shè)備，能夠滿足我國大型機(jī)械零件和難拆零件的原位修復(fù)和再制造的需要。運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)手段可以發(fā)揮在C919飛機(jī)等需要鈦合金零件的組裝中，通過激光成型的原理進(jìn)行。大型金屬結(jié)構(gòu)運(yùn)用在飛機(jī)中的應(yīng)用越來越廣泛，飛機(jī)部件主要是毛坯部件和薄壁結(jié)構(gòu)部件，傳統(tǒng)的成形方法難以成形，采用中國西北工業(yè)大學(xué)先進(jìn)的激光三維技術(shù)進(jìn)而組建C919飛機(jī)所需復(fù)雜形式的鈦合金部件的安裝中。西北工業(yè)大學(xué)對(duì)此技術(shù)深入研究，其中黃衛(wèi)東教授通過此項(xiàng)技術(shù)，成功制作出尺寸高達(dá)1.07m的緣條機(jī)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(jié)構(gòu)的緊密組建技術(shù)，與目前擁有的制造技術(shù)相比，可以極大程度提升制造準(zhǔn)確度及工作效率，減少了生產(chǎn)所需成本。我國也是全球首個(gè)操作大型零件完成激光成型技術(shù)的國家，復(fù)雜精密金屬結(jié)構(gòu)件的增材制造裝備與應(yīng)用已達(dá)到世界先進(jìn)水平，并且第一個(gè)將其應(yīng)用在了戰(zhàn)斗機(jī)和民航客機(jī)上，站在了金屬3D打印技術(shù)生產(chǎn)和制造的制高點(diǎn)，這根“緣條”北京于2015年的10月19日首次舉辦的大眾型創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)成功引起了國務(wù)院總經(jīng)理李克強(qiáng)的極大興趣。增材制造技術(shù)可以迎合航空裝備的研發(fā)需要周期短并且成本底下的需求。伴隨著科研技術(shù)的發(fā)展，越來越多的大型整體金屬部件被用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，以減輕飛機(jī)重量，提高機(jī)身壽命，降低制造成本。大型企業(yè)對(duì)鈦合金結(jié)構(gòu)整體的制造能力的提升逐步演變成為當(dāng)下現(xiàn)代化飛機(jī)制造行業(yè)先進(jìn)標(biāo)志之一。美國F-22飛機(jī)機(jī)身的加強(qiáng)（圖3-6）、F-14和“狂風(fēng)”機(jī)型的翼盒同樣運(yùn)用了鈦合金作為整體的結(jié)構(gòu)。以往形式的大型結(jié)構(gòu)零件制造都是利用機(jī)械進(jìn)行加工并鍛造，但超大型金屬制造以及大型鍛件毛坯的設(shè)備相對(duì)稀缺，模具成本高、制造周期長，此外，一些形狀復(fù)雜或規(guī)格特殊的大型金屬結(jié)構(gòu)由于開發(fā)復(fù)雜，難以制造并后續(xù)鍛造。利用增材打造的技術(shù)可以有效處理相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，而且該制造技術(shù)無需傳統(tǒng)工具，加工程序方面較為簡(jiǎn)單，可以在任意設(shè)備中迅速制造各個(gè)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(jī)身加強(qiáng)框1.1.2虛擬現(xiàn)實(shí)VR技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(英文名稱：VirtualReality，縮寫為VR)，發(fā)展起來的時(shí)間是二十世紀(jì)，作為全新形式的一項(xiàng)技術(shù)。主要涉及到虛擬仿真技術(shù)、電子信息技術(shù)，并以計(jì)算機(jī)為載體，主要操作的方式是通過互聯(lián)網(wǎng)虛擬背景利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真，讓人們對(duì)虛擬環(huán)境產(chǎn)生沉浸式的體驗(yàn)。伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展并持續(xù)創(chuàng)新，社會(huì)生產(chǎn)力也持續(xù)增加，各個(gè)行業(yè)對(duì)待新型的虛擬仿真技術(shù)越來越強(qiáng)烈。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐中也取得了很大的進(jìn)步，逐漸成為一個(gè)新的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。在飛機(jī)制造過程中，裝配線員工可以被視為“工業(yè)運(yùn)動(dòng)員”，且通過人機(jī)工程學(xué)，虛擬現(xiàn)實(shí)測(cè)試可以導(dǎo)致數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的過程決策，從而提高飛機(jī)生產(chǎn)過程的安全保障，進(jìn)行裝配工作的人員也會(huì)受到相應(yīng)的保護(hù)。成功營造高效率、注重員工身體安全和健康的工作生活環(huán)境，并對(duì)生產(chǎn)管理技術(shù)的改進(jìn)方法進(jìn)行早期驗(yàn)證。通過三維投影和手勢(shì)控制，裝配線工作人員可以在三維空間中完成飛機(jī)零部件裝配工作的估計(jì)和校準(zhǔn)[24]。通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，設(shè)計(jì)師可以預(yù)裝配零件，觀察后期裝配后的實(shí)際效果，通過數(shù)據(jù)眼鏡，可以觀察到裝配的零件，相當(dāng)于一個(gè)輔助裝配系統(tǒng)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問題和風(fēng)險(xiǎn)，從而及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。并且在戰(zhàn)士訓(xùn)練期間，可以通過利用網(wǎng)絡(luò)虛擬社會(huì)現(xiàn)實(shí)信息技術(shù)去模擬飛機(jī)的駕駛、發(fā)射等工作模式（圖3-7），也可以根據(jù)模擬復(fù)雜環(huán)境的飛機(jī)使用，能夠得到極大影響程度不斷提高戰(zhàn)士的操作風(fēng)險(xiǎn)能力，提高了全軍戰(zhàn)士的實(shí)戰(zhàn)能力，也減少了裝備的磨損程度。圖3-SEQ圖\*ARABIC\s17利用虛擬現(xiàn)實(shí)VR技術(shù)操作飛機(jī)1.1.3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人（圖3-8）是將器械、電子、操控、計(jì)算機(jī)、傳感器、AI智能等一系列先進(jìn)技術(shù)合為一體的當(dāng)代制造業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。工業(yè)機(jī)器人具有重量輕、靈敏度高、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在智能制造中占有重要地位。在儲(chǔ)備體系中，自動(dòng)式移動(dòng)機(jī)器人（自動(dòng)導(dǎo)引車AGV），是最新款的機(jī)器人與飛機(jī)制造行業(yè)共同制造出的高水平的科技，與灰度傳感器相結(jié)合，能夠在提前設(shè)置的范圍路徑中運(yùn)動(dòng)，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(jìn)入庫存的零件送到指定位置，AGV主要應(yīng)用于飛機(jī)產(chǎn)業(yè)，絕大部分將應(yīng)用于主機(jī)廠的馬達(dá)，后橋在機(jī)器人的模仿學(xué)習(xí)工作的進(jìn)程中，不需要有人進(jìn)行操控，還可以解放人的雙手，在很大程度上提高了生產(chǎn)的效率。在操作車間中，由于飛機(jī)的發(fā)展十分迅速，飛機(jī)的獨(dú)特性和功能性的發(fā)展，能夠增加飛機(jī)本身和裝配零件的數(shù)量，給飛機(jī)的裝配提供了很大的空間，正因?yàn)槿绱?，在制造零件的過程中，對(duì)其提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)機(jī)器人能夠協(xié)助人們解決更加復(fù)雜的問題。在焊接車間中，電焊機(jī)器人（圖3-9）絕大部分都是在飛機(jī)全部的焊接過程中進(jìn)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(huán)境問題。在涂裝車間中，機(jī)器人更多的是用來完成噴涂系統(tǒng)的工作，機(jī)器人需要完成對(duì)飛機(jī)表面的部位進(jìn)行噴漆工作，還要完成對(duì)機(jī)身零件的連接工作。在總裝車間，裝配機(jī)器人具備很高的專業(yè)水平和更加精準(zhǔn)的工作能力，能夠完成更多精細(xì)的工作任務(wù)。在飛機(jī)制造車間，一些具有高風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、反復(fù)性、容易對(duì)人體產(chǎn)生危害的工作，可以和一些非全自動(dòng)的機(jī)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(yōu)勢(shì)，比如，可以給