智能装配生产线是什么？

「 2. 智能装配生产线的总体布局信息化集成 」

结合企业的实际情况，采取总体规划布局、分步实施的原则是智能化生产线建立的重要保证。在前期布局阶段就应充分考虑未来的可持续发展性，提升生产线的灵活性与兼容扩展性，以便于现有和未来设备的选型、联网集成与协同运行。

1）智能装配生产线的总体布局

智能装配生产线的总体布局主要应从信息化建设和设备、物料的管理与调度两个方面着手。首先，生产线的信息化建设应达到数字化管理的要求，即通过MES（制造执行系统）的建设，同时整合已经实施的ERP（企业资源计划）、设备物联网系统及即将实施或规划的PDM（产品数据管理）系统、CAPP（计算机辅助工艺规划）系统，彻底打通横向信息集成。然后以Smart Plant Foundation为数据连接及管理平台，构建协同设计的构架，再通过信息化进行整合，通过车间布局改造、设备升级及自动化改造，最终实现智能化生产线的构建。其次要解决好零部件装配质量控制与检测各个阶段的管理与控制，解决好产品从设计到装配制造阶段的全过程监控问题，降低设计到生产制造之间的不确定因素，使生产过程通过数字化手段得以验证。

利用现代信息技术和网络技术，以“产品加工与装配”为主线，将由计算机、网络、数据库、设备、软件等所组成的系统平台构建成一个高速信息网，实现计划快速下达、作业调度控制、工艺指导、生产统计、设备状态监控、质量全面管控及追溯、生产信息协同（物料协同、准时配送、生产准备协同）等，实现设备的智能化、生产管理的信息化。

2）智能装配生产线信息化集成

智能化装备单体虽然具备智能特征，但其功能和效率始终是优先的，无法满足现代制造业规模化发展的需求，因此，需要将智能化装备进一步发展和建立智能装配系统。

底层的多台智能化装备组成数字化装配生产线，实现智能化装备间的连接；多条数字化装配线进一步组成数字化车间，实现数字化生产线的连接；最终，数字化车间组成了智能化工厂，实现各数字化车间的连接。顶层的应用层由物联网、云计算、大数据、机器学习、远程运维等使能技术组成，为智能装配系统提供技术支撑与服务。

智能装配生产线的信息化集成过程就是将物理对象（智能装配装备、产品）等与信息系统（如MES和ERP）进行集成，通过计算机集成控制产品的装配过程。通过智能人机交互将机器和人的优势充分发挥，实现产品装配过程的智能化、高效化。总装智能生产线融合智能装备、智能配送、物联网、人工智能、数据挖掘、信息系统集成、计算机仿真等先进技术。智能总装生产线由智能总装生产过程建模与仿真优化系统、智能生产管控系统、智能物料配送系统、基于物联网的制造信息智能感知系统和智能制造云服务平台等子系统组成。以飞机产品为例，其脉动总装智能生产线架构如图1所示。

图1 飞机脉动总装智能生产线架构

采用物联网技术对移动装配生产线现场各项信息数据进行采集、分析整理，并结合节拍设计与管理、生产计划与执行等信息化管理系统实现产品装配过程中的监测及控制、生产过程追踪质量控制、物流配送及装配资源管理是一种高效的先进管理手段。基于物联网的总装生产线管理系统及控制系统硬件结构分别如图2和图3所示。

图2 基于物联网的装配过程管理系统框架

图3 基于物联网的装配监测与控制系统硬件部署

「 3. 智能装配生产线的硬件设备 」

智能装配生产线系统的硬件设备是实现智能制造的核心载体，相比于传统的制造装配而言，智能化装备具有自我感知、自适应与优化、自我诊断与维护、自主规划与决策等能力，智能化装备的发展水平是衡量一个国家工业现代化程度的重要标志。智能装配生产线系统典型的硬件设备包括智能机器人、智能传感器、柔性工装、智能装配装备等。

1）智能机器人

智能机器人是集成计算机技术、制造技术、自动控制技术、传感技术及人工智能技术于一体的智能制造装备，其主体包括机器人本体、控制系统、伺服驱动系统和检测传感装置，具有拟人化、自控制、可重复编程等特点。智能机器人可以利用传感器对环境变化进行感知，基于物联网技术，实现机器与人员之间的交互，并自主做出判断，给出决策指令，从而在生产过程中减少对人的依赖。随着人工智能技术、多功能传感技术以及信息收集、传输和分析技术的快速发展，通过配备传感器、机器视觉和智能控制系统，智能机器人正朝着服务化与标准化的方向发展，其中服务化要求未来的智能机器人充分利用互联网技术，实现在线的主动服务，而标准化是指智能机器人的各种组件和构建实现模块化、通用化，使智能机器人的制造成本降低，制造周期缩短，应用范围得到拓展。

2）智能传感器

智能传感器是指将待感知、待控制的参数进行量化并集成应用于工业网络的高性能、高可靠性与功能性的新型传感器，通常带有微处理系统，具有信息感知、信息诊断、信息交互的能力。智能传感器是集成技术与微处理技术相结合的产物，是一种新型的系统化产品。目前常见的传感器类型包括视觉传感器、位置传感器、射频识别传感器、音频传感器与力/触觉传感器等。其核心技术涉及五个方面，分别是压电技术、热式传感技术、微流控Bio MEMS技术、磁传感技术和柔性传感技术。多个智能传感器还可组建成相应的拓扑网络，并且具备从系统到单元的反向分析与自主校准能力。在当前大数据网络化发展的趋势下，智能传感器机器网络拓扑将成为推动制造业信息化、网络化发展的重要力量。

3）柔性工装

飞机装配过程中的柔性工装设备包括柔性对接平台、柔性制孔设备、AGV等相关辅助设备，是实现智能化装配的硬件基础。柔性定位过程采用弹性体曲面柔性定位技术，通过调整、重组、控制等手段动态生成工装定位模块，通过拼装或调换柔性装配工装局部定位件进行信息重组，完成多型号飞机的装配任务，适用于多机型，多结构的生产模式。包括柔性对接平台、制孔设备及AGV等相关辅助设备的柔性工装设备是实现智能化装配的硬件基础，是降低装配成本，缩短装配准备周期的重要工具。柔性工装配合先进的测量检验系统与连接设备是保障智能化装配中最重要的环节。

4）智能装配装备

「 4. 智能装配生产线典型应用案例 」

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