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虚拟现实技术助推航空智能制造转型

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-05-20  浏览次数:1628
核心提示:作为智能制造系统的有机组成部分,人是智能制造转型之路的核心资产,同时,人也是实现智能制造的潜在瓶颈。

当前,智能制造已成为我国航空制造业新一轮产业技术变革的主要方向之一,它集合了人工智能、柔性制造、虚拟制造、系统控制、网络集成、信息处理等学科和技术,由智能装备、智能控制和智能信息共同组成的人机一体化制造系统,能够实现制造过程自动化、智能化、精益化、绿色化,是传统产业转型升级发展的重要途径。

航空工业总经理谭瑞松、副总经理吴献东等领导参观航空工业虚拟现实成果展


航空工业需要大量技巧型知识,并且非常依赖基于人的工艺。以总装接线为例,C919机身中有700多线束,固定线束零件3000多种,零件总数超过150000个,并且接线工作往往在狭小空间内进行。在人类历史发展长河中,机器在短时间内还无法完全替代人的作用,如何提高人力生产效率、保障生产质量始终是智能制造难以回避的话题。

作为智能制造系统的有机组成部分,人是智能制造转型之路的核心资产,同时,人也是实现智能制造的潜在瓶颈。因此,连接人与智能制造环境,增强人获取和利用信息的能力,提升人的感知、分析、决策、执行能力,成为重中之重。而虚拟现实技术作为一种高级人机交互技术,能在智能制造系统中提供人与智能设备之间传递、交换信息的媒介和对话接口,实现数字虚体、物理实体与意识个体三者之间的有机融合。人机结合、虚实融合的新一代智能界面,是智能制造的一个显著特征,主要体现在物理世界与虚拟世界、人与机器之间的界限进一步模糊。狭义的虚拟现实仅指纯虚拟环境,而从虚拟现实连续统一体角度而言,虚拟现实不仅包括纯虚拟世界,同时包括融合真实世界的增强现实、混合现实以及增强虚拟。

从全球来看,航空工业一直处于引领智能制造发展的位置,物联网、大数据、机器人、3D打印都是航空工业的基础技术。航空智能制造的三类核心技术可以归纳为:数字线索技术(洛克希德·马丁称为数字织锦),赛博物理生产系统(CPPS)技术,智能人工增强系统技术。简单地说,数字线索是集成软件、传递数据、基于模型的全寿命周期分析框架,无缝连接各阶段的“数据-信息-知识”系统,支撑最佳决策;CPPS是智能制造系统的核心,具备“状态感知—实时分析—自主决策—精准执行—学习提升”这一特征;智能人工增强系统由数字线索支撑,提升对复杂系统和过程的理解和洞察,充分发挥人类智慧创新,确保任务高效无误执行,虚拟现实技术是智能人工增强系统的重要支撑。

智能制造是虚拟现实技术的一个重点应用方向。虚拟现实技术在航空工业中主要用于虚拟/增强工程、虚拟/增强建造和虚拟/增强服务这三大领域。

虚拟/增强工程在设计阶段早期,利用数字样机将海量数据可视化,以更直观的方式,提升对复杂系统的理解,实施诸如可入/可达/可见性仿真和活动组件的直接评价,确保得到最佳的产品设计。虚拟/增强工程对于基于模型的系统工程(MBSE)而言,增强了多学科的沟通,能提早发现和消灭问题。

虚拟/增强建造在物理样机成形前后,分别用于需求确认和装配工艺培训,包括工人操作安全性控制、机械手/人机工程操作定义与确认、装配仿真/运动学确认等,提升制造成熟度。还可包括:装配单元人机工程、建造操作识别、手部间隙审查与确认,工装可入性审查、确认与培训,数字样机零件审查,虚拟操作培训与零培训操作,虚实对比质量检查等。虚拟/增强通过虚拟优化、确认和培训以及虚实结合的培训、操作和检查,提升生产制造的质效。

虚拟/增强服务在早期虚拟确认并培训拆解、维修和组装程序,实时指导维修,节省可观的维修成本。还可包括:工具可入性审查、确认与培训,维修、修理与大修(MRO)操作可行性分析,虚拟操作培训与零培训操作,以及基于数字线索的维修等。

虚拟现实技术不仅仅是一个眼镜或者屏幕,其背后是强大的计算与通信系统以及数字线索支撑。结合虚拟现实技术,能够得到更好、更贴近用户需求的设计,更合理、更精益的生产工艺规划,更省时、更便捷的人工培训,更高效、更高质量的人工操作,极高的投资回报率和极低的错误率。航空工业把握现在,建立虚拟现实产业联盟,推进航空智能制造转型,未来,虚拟现实技术应用也将是航空制造业提质增效的一个必然选择。

 
关键词: 智能制造 智能化 智能装备

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