物联网技术在国内航空制造业的应用前景

来源:电子发烧友网

发布时间:2018年10月1日下午 10:10:15

全球最大的两家飞机制造商波音和空客在业内是竞争对手,但在RFID技术的发展和应用方面形成了高度的共识,正致力于将RFID技术应用于其供应链和飞机制造过程,为全面提升航空制造业的质量和水平作出重要的探索。
全球最大的两家飞机制造商波音和空客在业内是竞争对手,但在RFID技术的发展和应用方面形成了高度的共识,正致力于将RFID技术应用于其供应链和飞机制造过程,为全面提升航空制造业的质量和水平作出重要的探索。RFID技术的日渐成熟,为航空制造业的发展提供了十分难得的机遇。
 
物联网技术在国内航空制造业的应用前景解析
随着国内经济的快速发展及国家政策的支持,航空市场的需求迅猛增长,给国内航空制造业带来了强劲的需求拉动,航空制造企业生产任务的大量增加,再加上航空制造业自身特点,使生产管理变得更加复杂,也由此暴露出诸多问题:生产现场各种资源状态难以及时地准确掌握,无法保证信息的继承性与可追溯性;生产加工过程中产生的数据信息与问题反馈较慢;依然需要大量纸质文件,自动化程度低;仓储管理自动化程度低,难以实现信息的同步更新,错误率较高;尚未打通数字化制造生产线,模拟量传递依然大量存在等[11-12]。因此,建立一套先进有效的信息集成、实时监控的航空制造体系,增强决策部门在生产过程中的迅速反应能力,为决策者提供实时、准确、详细的现场资料,及时解决现场问题,显得尤为重要,这些需求使得物联网技术必将在航空制造业大放异彩。
 
随着物联网与制造业技术的融合,其在生产线智能管理、货物识别与跟踪、仓储智能控制、售后服务等方面的优势正逐渐展现出来。航空制造业作为高端制造业之一,物联网技术的应用势在必行。将物联网技术用于航空制造业,将会给国内航空制造业带来巨大收益。
 
(1)生产线智能管理。
飞机零部件的生产过程十分复杂,一般分散在许多不同的工序环节,每一道工序完成不同的加工过程。因此可在生产线的各个环节布置读写器,建立信息采集点,在物料进入生产线之前,通过传感器、电子标签等对各种资源(如设备、工夹量具等)进行在线监测和实时监控,确保具备开工条件;当零部件进入加工点时,读写器即可以读取到零部件标签内的信息,包括材料规范、规格、尺寸、制造路线等,并将这些信息实时反馈到后台管理系统中,以确保工装设备等与加工零部件的正确配合使用;同时管理者还能够动态监控零件质量趋势,避免产品的批次质量事故发生,并由此追溯产品质量问题源头,从而能够循序渐进地改进生产工艺,以提高产品质量[13-14]。有了这种及时准确的生产线管理,使得无纸化生产成为可能,省去了过去随零件流动、手工填写的纸质零件状态记录单(MPR),这样可以减少人为错误,大大减少生产线停机现象,提高生产效率。如有数批略有不同的产品,需要使用同一生产线进行加工,便可将不同产品的相关信息写入电子标签。当产品进入加工工位时,读写设备通过读取电子标签内的信息,从而使加工设备确认加工哪种产品。如此将物联网和现有的制造信息系统MIS等相结合,实现生产中物联网与其他系统的协同工作,及时传送准确的数据,从而提高生产效率并有效控制产品质量。
 
物联网技术的应用为生产管理者提供了企业业务流程所有环节的实时数据,可允许结合各工序设备的工艺特点和相关的工艺、质量指标参数,进行各生产重要环节的工艺参数和设备运行参数等生产信息的在线监测和分析,帮助企业实现生产过程中半成品工序、成品工序的计量,供应链的自动实时跟踪,让管理者可实时掌握流程信息,并对生产进行监督管理。
 
(2)物料的识别、跟踪及实时监控。
航空制造业用到的原材料品种繁多,价格昂贵且质量要求严格,因此这些物料的识别、跟踪和实时监控非常重要。在原材料进厂入库时在恰当的位置安装电子标签,标签记录其属性信息,如原料名称、牌号、规格、热处理状态等,在随后库存、备料等过程中,仓储智能管理系统,结合生产线的智能管理系统,使物料的配送与生产节拍相匹配,以保证生产线物料的正常供应。在生产线上,当配置有电子标签的物料进入生产线时,生产线入口处的识读设备即可以读取到标签内的信息,并将这些信息实时反馈到后台管理系统中;当物料进入每个工位时,每个工位处的识读设备自动读取本工位的零部件信息,工作人员按照相关信息提示进行加工,同时标签自动记录该工位处零件的相关信息,以指导下一工位的加工操作。如生产中有漏掉的工序,读写器就会发出警告并通过互连的计算机管理系统将信息发送给工艺人员,这样可以保证在每一个工位上的加工和装配的正确性[15-16]。
 
另外,在可视化管理的基础上,通过RFID实时监控装配件在任意时刻的位置与工艺状态来获取每一个产品的历史记录,包括加工时间、产品批次、加工工位号、加工设备号等详细信息,使得产品的生产全过程具有信息可追溯性,为及时分析产品质量问题、改进工艺、分析事故原因等提供强大的决策支持,形成基于RFID的在线物料跟踪与产品质量信息追溯系统[12,15]。
 
(3)仓储智能管理。
仓储管理系统(WMS)的工作流程包括入库、出库、盘点、提货和分类等环节。
 
入库/出库:在仓库入口/出口配有类似门禁系统的系统或者仓库工作人员利用手持式无线终端,当配有电子标签的物品进入仓库时,即可记录入库信息。与手工录入时的入库记录和盘点不同,库存控制可大大简化并更为精确;
 
仓库盘点:在仓库中,为了保证库存记录的精确性,保持适当的库存水平和货物的自由转移,通常需要大量的工作。这些工作可以连同入库发货工作一起全部交由WMS系统管理,从而确保物流的优化配置。通过自动跟踪,可以极大地提高清点的透明度和工作效率;
 
提货和分类:WMS系统可以指导和跟踪物品运输到分类地点,并且可以实时地收集物品信息,调度和分配叉车的有效工作时间[17-18]。
 
另外,仓储车间还安装多个摄像头或视频传感器以及温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等,加上相应的读卡器等构成无线传感器网络,并使其基本覆盖所有盲区,这样工作人员可以在监控中心随时了解仓储车间的情况,并及时处理。这样就在高效、准确、快捷的基础上,进一步提高了仓储管理的安全性[9]。
 
(4)售后服务。
物联网技术的使用并不会随着飞机最终交付而终止,在运营期的维修保养(MRO)中也还需要用到。一架飞机可能由几十万个零部件组成,例如波音787里面需要用RFID管理的零部件多达2000多种,RFID在确认这些零部件的使用期限、召回缺陷零部件等方面将起到关键的作用。零部件的标签跟踪也能够减少伪劣品的生产,并为供应商提供利益[19]。通过在产品中置入物联网连接功能,使得维修人员能够远程连接已经销售出去的产品,并实施定期远程检测和必要的维修服务,从而降低了维修成本和对客户的影响。
 
结束语
作为航空产业链的核心组成部分,航空制造业是航空新技术发展和应用的重点领域。正在全球范围内其他行业广泛应用的RFID技术,以其具有重量轻、小型、数字信息、无线通信传输以及加密技术应用等诸多优点,应该在国内航空制造业中发挥至关重要的作用。
 
尽管航空制造业有区别于汽车工业的行业特点,但汽车工业的物联网技术应用对国内航空制造业有较大的参考借鉴作用。本文对物联网技术在国内制造业,特别是汽车工业方面的应用进行了综述,从汽车零件制造环节、涂装工艺、装配环节、整车物流及企业综合管理等多个方面,对国内多个企业和研究机构的物联网技术应用情况,进行了详细的阐述和分析。分析结果阐述了物联网技术应用有着广阔的前景,而且随着制造业与物联网技术的进一步融合,未来的物联网技术将无处不在。
 
目前,物联网技术在国内航空制造业的应用远落后于汽车工业及其他领域。采用物联网技术可以对航空制造业生产线智能管理、货物识别与跟踪、仓储智能控制、售后服务等方面进行优化与改进。物联网技术不仅可以解决航空制造业在生产、仓储管理等诸多方面的问题,还可以为航空制造业的发展提供更广阔的思路。

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