2016年,對于中國航空工業(yè)來說注定是不平凡的一年。這一年,中國自主研制的大飛機“三劍客”——運20大型運輸機、C919大型客機、AG600大型水陸兩棲飛機集中亮相,中國的大飛機家族已經(jīng)具備了相對完整的“家族譜系”;這一年,國產(chǎn)新支線噴氣客機ARJ21-700商業(yè)首航,使得我國民用飛機產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路進入新的征程;這一年,AC352首飛成功,填補了中國民用直升機譜系7噸級的空白;這一年,航空發(fā)動機、燃?xì)廨啓C等列入中國“十三五”規(guī)劃重大專項,未來將傾注巨資為國產(chǎn)飛機裝上“中國心”,也標(biāo)志著國家層面對航空制造從大國向強國轉(zhuǎn)型升級的決心。以中國航空工業(yè)集團公司等為代表的中國航空工業(yè),在落實《中國制造2025》國家戰(zhàn)略的進程中,是先鋒隊,是主力軍,責(zé)任重大,使命光榮。
頂層設(shè)計指引制造強國之路
“一帶一路”建設(shè)作為新時期中國經(jīng)濟外交和對外開放的頂層設(shè)計,成為中國促進全球發(fā)展合作的“中國方案”。該倡議提出3年來,由點及面,穩(wěn)步推進,一批重要基礎(chǔ)設(shè)施和互聯(lián)互通項目得到落實。黨中央、國務(wù)院對于加快推動新型工業(yè)化、把制造業(yè)搞上去、把實體經(jīng)濟抓上去有著堅強決心。2015年,國務(wù)院制定印發(fā)了《中國制造2025》,這是我國實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng),其核心就是加快推進制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展,實現(xiàn)我國從制造大國向制造強國的歷史性轉(zhuǎn)變。
《中國制造2025》發(fā)布實施后,我國啟動了“1+X”規(guī)劃體系?!?/span>1”是《中國制造2025》,“X”是11個配套的工程實施指南、行動指南或發(fā)展規(guī)劃指南。其中五大工程實施指南,明確了未來五到十年制造業(yè)創(chuàng)新中心、工業(yè)強基、綠色制造、智能制造、高端裝備創(chuàng)新等領(lǐng)域的發(fā)展方向和重點工作。
前不久,工業(yè)和信息化部、財政部聯(lián)合發(fā)布了《智能制造發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》,作為指導(dǎo)“十三五”時期全國智能制造發(fā)展的綱領(lǐng)性文件?!兑?guī)劃》明確了“十三五”期間我國智能制造發(fā)展的指導(dǎo)思想、目標(biāo)和重點任務(wù),將統(tǒng)籌國內(nèi)智能制造發(fā)展、加快形成全面推進制造業(yè)智能轉(zhuǎn)型的工作格局。
作為已經(jīng)立項的國家重大科技專項項目,航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C重大專項的進展情況備受關(guān)注。“十三五”期間我國將全面啟動實施航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C重大專項,突破“兩機”關(guān)鍵技術(shù),推動大型客機發(fā)動機、先進直升機發(fā)動機、重型燃?xì)廨啓C等產(chǎn)品研制,初步建立航空發(fā)動機和燃?xì)廨啓C自主創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究、技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)體系。
國家的政策支持和專項推動,不僅從頂層規(guī)劃方面對我國航空制造業(yè)發(fā)展設(shè)定了具體的路徑和目標(biāo),更體現(xiàn)了對于航空制造業(yè)跨越發(fā)展的強大決心和毅力,同時也引領(lǐng)帶動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級,給制造業(yè)注入了新的生機和活力。
制造升級 創(chuàng)新多點發(fā)力
工業(yè)化發(fā)展在經(jīng)歷了機械化、自動化、數(shù)字化的歷程后,以“動態(tài)感知、實時分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”為特征的先進智能生產(chǎn)模式已經(jīng)成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的羽翼,發(fā)展智能生產(chǎn)線、智慧工廠、高檔數(shù)控機床和工業(yè)機器人等先進航空制造技術(shù)和裝備的潮流勢不可擋。
隨著飛機的更新迭代,飛機結(jié)構(gòu)件趨于復(fù)雜化、大型化、多樣化,對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高要求,對生產(chǎn)組織管理、資源協(xié)調(diào)調(diào)度的效率和控制方法也產(chǎn)生了新的需求,智慧工廠應(yīng)運而生。智慧工廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強信息管理、服務(wù);提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù),以及合理計劃排程。同時集初步智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體,構(gòu)建高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化工廠。
近年來,高端裝備越發(fā)受到國家重視,并獲得政策大力培育支持。隨著我國進入產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期,發(fā)展高端裝備制造業(yè)的重要性也日益凸顯。在航空領(lǐng)域,我國自主研制了800MN大型模鍛壓機、120MN鋁合金板張力拉伸機等重型鍛壓設(shè)備,填補了國內(nèi)航空領(lǐng)域大型關(guān)鍵件整體成形技術(shù)空白。
機床是裝備制造業(yè)智能制造的工作母機,加快發(fā)展高端數(shù)控機床和智能機床,是實施《中國制造2025》打造制造強國的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。在高端數(shù)控機床方面,濟南二機床集團有限公司自主研發(fā)的大型高速龍門五軸加工中心代表了目前數(shù)控機床的最高技術(shù)水平,是航空航天等領(lǐng)域急需的高檔裝備;北京機電院機床有限公司研發(fā)的五軸葉片加工中心,是唯一應(yīng)用于航空發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)的國產(chǎn)五軸設(shè)備,實現(xiàn)了進口替代。這些產(chǎn)品的生產(chǎn)運行打破了國外同類產(chǎn)品在重點行業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)封鎖和技術(shù)壟斷,為實現(xiàn)高端數(shù)控裝備自主化發(fā)揮了重要作用。
智能機床是先進制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成與深度融合的產(chǎn)物,是數(shù)控機床發(fā)展的高級形態(tài)。目前,我國數(shù)控機床的智能化技術(shù)尚處于起步階段。沈陽機床集團通過與上海同濟大學(xué)合作組建自己的研究院,從底層技術(shù)源代碼算法做起,歷時5年,研制成功i5數(shù)控系統(tǒng),建立了iSESOL云平臺,形成了基于iSESOL云平臺的智能機床互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用框架。
習(xí)近平總書記指出:以機器人科技為代表的智能產(chǎn)業(yè)蓬勃興起,成為現(xiàn)代科技創(chuàng)新的一個重要標(biāo)志。中國將機器人和智能制造納入了國家科技創(chuàng)新的優(yōu)先重點領(lǐng)域。隨著工業(yè)機器人數(shù)量的快速增長和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,對機器人的工作能力也提出了更高的要求,智能機器人將是未來機器人技術(shù)發(fā)展的方向。但是現(xiàn)階段,人工智能產(chǎn)品仍僅僅是輔助人類工作的工具,隨著科技等技術(shù)的發(fā)展,或?qū)霈F(xiàn)在各類環(huán)境中模擬人類思維模式去執(zhí)行各類任務(wù)的真正意義的智能機器人。未來,工業(yè)機器人、服務(wù)業(yè)機器人以及人工智能機器人都將會大規(guī)模投入使用。
自主研發(fā) 做強航空材料
在我國新一代軍機上,復(fù)合材料用量不斷增大。大型運輸機運20的復(fù)合材料主要用在垂尾、平尾、方向舵、升降舵、襟翼、副翼等部位。在C919大型客機上,復(fù)合材料的用量達到了12%;ARJ21支線飛機的升降舵、方向舵、襟副翼、雷達罩等均使用了復(fù)合材料制造。在航空材料發(fā)展中,復(fù)合材料的用量已成為衡量軍用裝備先進性的重要標(biāo)志,正成為航空以及國防裝備的關(guān)鍵材料。預(yù)計隨著相關(guān)復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)材料技術(shù)的突破,未來國產(chǎn)軍機中復(fù)合材料用量將逐步提高,民機中也將大量使用先進復(fù)合材料。
“一代材料,一代飛機。”材料的優(yōu)劣對速度、高度、航程、機動性、隱身性、服役壽命、安全可靠性、可維修性等性能存在無可置疑的重大影響。航空材料技術(shù)是航空工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),先進航空武器裝備對材料技術(shù)的依賴性越來越大,據(jù)統(tǒng)計,飛機減重中有70%是由航空材料技術(shù)進步貢獻的。
鈦合金也在航空裝備制造中占有重要一席。鈦合金具有低密度、高比強度、耐高溫、耐蝕等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于先進武器裝備的制造。鈦合金結(jié)構(gòu)的成形、焊接、增材制造等技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了工程化應(yīng)用,超快激光加工等新技術(shù)正在快速發(fā)展。北京航空材料研究院突破了600攝氏度鈦合金整體葉盤鍛件研制和零件加工等關(guān)鍵技術(shù),研制了第三、四級整體葉盤零件。
石墨烯號稱“新材料之王”,集眾多特性于一身。它是目前最薄、最輕的材料,同時也是最強、最堅硬的材料。尤其是石墨烯增強金屬結(jié)構(gòu)材料在下一代飛機研制、航空發(fā)動機高溫部件制造、未來高速飛行器研制等方面具有極高的應(yīng)用價值。我國已掌握了石墨烯納米片制備技術(shù)、石墨烯膜制備技術(shù)等專用技術(shù)和裝備,系統(tǒng)開展了石墨烯在各類材料中的工程應(yīng)用。
除此之外,鋁合金、高溫合金、結(jié)構(gòu)鋼、單晶材料、粉末材料等也都在航空材料中有著重要的意義。多年來,材料和飛機一直在相互推動下不斷更新發(fā)展,航空材料的研發(fā)和應(yīng)用更迭在航空事業(yè)發(fā)展中扮演著舉足輕重的角色。
MBSE +供應(yīng)鏈集成 凸顯競爭優(yōu)勢
系統(tǒng)工程的“革命”——基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)熱潮正盛。近些年,全球防務(wù)和航空領(lǐng)域正在經(jīng)歷從傳統(tǒng)的基于文件的系統(tǒng)工程到基于模型的系統(tǒng)工程的轉(zhuǎn)型期。MBSE不僅能夠?qū)崿F(xiàn)需求/系統(tǒng)架構(gòu)做早期的驗證,而且還能保持系統(tǒng)工程各階段工作的連續(xù)驗證,并跨越生命周期,在各個方面支持系統(tǒng)的需求、設(shè)計、開發(fā)、制造和驗證。特別是在“工業(yè)4.0”時代,使系統(tǒng)/產(chǎn)品的數(shù)字模型與物理試題在全生命周期內(nèi)保持同步進化。
MBSE是解決復(fù)雜系統(tǒng)工程問題的方法論,航空工業(yè)是尖端技術(shù)的集成,伴隨而來的供應(yīng)鏈管理也是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。隨著分工國際化、貿(mào)易全球化的推進以及航空物流成本的降低,全球價值鏈合作的優(yōu)勢與影響充分體現(xiàn)。面對競爭日趨激烈的國際市場,尤其是隨著智能制造與“互聯(lián)網(wǎng)+”帶來的產(chǎn)業(yè)升級變革,航空制造企業(yè)紛紛利用先進技術(shù)和模式強化供應(yīng)鏈管理,獲得競爭優(yōu)勢,供應(yīng)鏈管理的重要性愈來愈突出。
現(xiàn)如今,一方面,國內(nèi)航空制造企業(yè)紛紛希望利用先進互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和商業(yè)模式強化供應(yīng)鏈管理以獲得新的競爭優(yōu)勢,跨國航空制造企業(yè)也越來越強調(diào)在華供應(yīng)鏈體系的高效運行和成本管理,航空工業(yè)供應(yīng)鏈體系將面臨巨大的挑戰(zhàn)。另一方面,重點發(fā)展航空產(chǎn)業(yè)已被國家確立為建設(shè)創(chuàng)新型國家的標(biāo)志,產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景光明,跨國航空制造企業(yè)也越來越重視轉(zhuǎn)包生產(chǎn)業(yè)務(wù)的中國本土材料供應(yīng)、設(shè)備配套和物流服務(wù),航空工業(yè)供應(yīng)鏈管理和體系建設(shè)將迎來新的歷史機遇。
中國航空制造企業(yè)只有融入國際供應(yīng)鏈體系,沿著“互聯(lián)網(wǎng)+”供應(yīng)鏈集成的思路,不斷推進物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿技術(shù)與航空產(chǎn)業(yè)的深度融合,打造柔性航空供應(yīng)鏈,通過新的供應(yīng)鏈服務(wù)模式推動企業(yè)變革,實現(xiàn)航空供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)型升級,才能在國際競爭中立于不敗之地。
航空工業(yè)作為國家工業(yè)的重點領(lǐng)域,它的每一次突破都標(biāo)志著國家科技創(chuàng)新實力和整體工業(yè)水平的提升。從中國制造到中國智造,不僅是我國制造能力的變革式跨越,更是我國整體實力的展示和彰顯,推動著我國向制造強國、科技強國、軍事強國轉(zhuǎn)變。當(dāng)前,中國航空工業(yè)的巨大潛力和國際影響力不言而喻,有能力與世界先進制造強國同臺競技已不是我們最終的目標(biāo),超越只待未來。
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