當航空制造業遇上“工業 4.0”
今年“兩會”，李克強總理在政府工作報告中提出了要實施《中國制造2025》，堅持創新驅動、智能轉型、強化基礎、綠色發展，加快從制造大國轉向制造強國。航空裝備，作為“中國制造2025”中明確指出需要重點發展的十大領域之一，目前正處于產業深化變革期。
2015年5月13日至14日，由中國航空學會主辦，中國商飛公司支持，上海廣堯商務咨詢有限公司承辦的民用航空工業論壇暨第六屆航空制造系列論壇以“工業4.0”、“智能制造”、“立足于航空制造領域的技術更新”等為主題，吸引了來自國內外飛機設計制造領域150余位專家、學者和企業負責人共聚一堂。《大飛機報》記者應邀參加論壇，現場采訪了多位專家，深入了解目前我國民用航空制造業的發展現狀、難題和挑戰，分析全球產業發展的特點及趨勢，展望中國航空產業的未來。
當航空制造業遇上“工業4.0”
“工業正再次成為全球經濟穩定與發展的驅動力?！闭搲潦?，來自國務院發展研究中心產業經濟部王忠宏研究員就“經濟新常態下的中國高端裝備制造業的發展特點”發表主題演講。他指出，以高新技術為引領的高端裝備制造業處于價值鏈高端和產業鏈核心環節，是推動工業轉型升級的引擎。根據工信部2012年印發的《高端裝備制造業“十二五”發展規劃》，到2015年，高端裝備制造業銷售收入將超過6萬億，在裝備制造業中占比提高到15%；到2020年，這一占比將提高到25%，使之成為國民經濟的支柱產業。
根據《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，航空裝備、衛星及應用、軌道交通裝備、海洋工程裝備、智能制造裝備等五大領域是現階段高端裝備制造業發展的重點方向。
由德國政府提出的“工業4.0”概念，是指以智能制造為主導的第四次工業革命，或革命性的生產方法，被學術界和產業界認作一個高科技戰略計劃。
德國航空工業協會（BDLI）空中運輸、裝備和材料部部長斯蒂芬．寶迪（StefanBerndes）博士在論壇上解讀“工業4.0”概念及其對航空制造業的影響時表示，航空航天行業將發展成為“工業4.0”的一種特定形態。對民航業而言，如何用智能方式做集成，用資本進一步提高產效以及附加值，將成為尋求和獲得客戶的最終用途。過去幾年，很多歐洲領先的航空企業已經在產品的設計和開發，甚至適航方面，進行了大量嘗試。未來需要進一步協同，集成打造更加簡潔、透明的數字化供應鏈平臺。
寶迪博士強調，在集成整個供應鏈的同時，需要研發新的解決方案。在航空服務行業，智能服務可以通過智能4.0來提高。例如，通過增強零部件的可追蹤性，提高客戶與制造商之間的連接性；通過提升飛機上各種部件的傳感器，提高服務水平等等。另外，專注在航空行業領域當中的數據領域（這當中牽扯很多相關方，比如說航空制造商、機場等等），可以幫助航空企業優化業務模式。
中航工業發展研究中心的劉亞威研究員這樣談及“工業4.0”和與航空制造業碰撞出的火花：“航空是國家工業實力的體現，‘中國制造2025’未來一段主攻方向就是智能制造。國家出臺智能制造專項，航空作為離散業的代表，占有重要位置?！?/div>
劉亞威指出，“工業4.0”要體現在五個方面。第一個是供應鏈集成。第二是全價值鏈端到端的集成。第三是縱向繼承和網絡化制造系統，是指智能工廠內部所有資源柔性調配。第四是工作場所中新的社會基礎結構。當大量工作不需要人工實現的時候，產業工人新的角色是什么？第五就是賽博物理技術。
“目前，歐洲、美國大部分實現了工業3.0。在我國，即使在數字化做得比較好的航空工業也存在工業2.0，有的還沒有進行互聯互通，還沒有進行數字化處理。我國航空工業在智能技術和行業發展要兼顧行業發展水平，設定不同層次的智能化目標，優化實踐智能制造理論，完成系統事先預應用。針對智能決策和智能工藝過程進行深入、系統地研究?！睘榇?，劉亞威提出我國航空工業智能制造的5個路徑：首先實現智能機床，之后再把其連接成一個智能小的生產線。再之后數條生產線以及小供應鏈融合內部流動建成智能車間，接著在大工廠之間實現各個車間的動態集成，實現智能工廠，最后就是整個企業進行互聯，包括供應鏈集成智能物流服務，需求動態集成網絡等。
在主題為“飛行器設計和制造一體化”的小組討論上，當談到如何看待工業4.0實施的第一步時，中航工業西飛項目總工藝師邱晞表示，工業4.0離不開兩大概念，一個是云，另一個是智能。談及“中國制造2025”時也會提及智能制造。其中，云制造一定是多供應商協同的，全方位的，不僅只包括原材料的供應商，還應包括相應的成品系統供應商、機體結構供應商等。這些供應商憑借各自能力和特色在網絡化的平臺上，共享一個資源。智能制造，其核心關鍵環節是決策，要求生產線上有相應的信息化手段。在智能制造過程中，也會涉及云制造過程。中國制造2025、德國4.0，這些概念都要具體落實到實際的工作，新舟MA700飛機項目可能會是好的實踐。
中國商飛公司ARJ21飛機總設計師陳勇進一步強調，新的工業4.0應該是改善互聯網結合。對于全球協作的ARJ21項目而言，要從大數據入口，通過搜集飛機在制造，交付、運行中所出現的所有故障建立起有效的數據源及有效的數據分析手段，為飛機需求提供分析支撐。
民機適航取證與適航規章程序需要良性互動
會上，中國民航科技技術研究院航空器適航所所長路遙作了題為《民機適航取證與適航規章程序的良性互動》的主題演講。他指出，我國適航規章體系大致分為四個層級。最高是《民航法》，作為一部國家法律，由全國人大頒布，國家主席簽發。第二級是國務院管理條例，包括適航管理條例國籍登記管理條例，由國務院總理簽發。第三是民航規章或者是適航規章、標準，屬于部門和省一級政府頒布的規章，民航局頒布的規章叫中國民用航空規章，英文簡稱CCAR。由中國民用航空局頒發，由局長簽發。第四級是對規章支持解釋性的材料，主要包括適航管理程序和相關咨詢通告。這兩種文件是在民航局業務司一級頒發，和適航相關的管理程序和咨詢通告由中國民用航空局和適航審定司頒發。
路遙表示，去年年底取得中國民航局型號合格證的國產ARJ21-700飛機的審定基礎達到了美國聯邦航空局適航標準100號修正案的水平。憑借ARJ21這一型號的牽引，我國已經具備了基本完整的一整套適航管理程序，對于航空器的適航審定已經和美國、歐洲適航審定程序基本一致。
會上，來自中國商飛民用飛機試飛中心的副總工程師江卓遠從“現代民機試飛風險控制技術”等方面做了主題演講。他指出，現代民機試飛新形勢包括更多新技術的應用，安全管理標準不斷更新，試飛理念從“通過試驗發現問題”、“探索未知，完善理論”轉變為“通過試驗確認性能”和“驗證理論，優化算法”。現代民機試飛三大突破方向為試飛全周期規劃、試飛風險評估以及飛行中的實時支持。
針對我國適航標準和國際接軌是越緊密越好，還是保持一定距離，甚至保留一些中國特色哪種更好這一問題，路遙認為，從技術上縮小差異應該成為共識。我國適航規章程序的發展首先是要減少適航標準和國際的差異，這樣更有利于我國航空產品進入國際市場。
3D打?。汉娇疹I域的金屬增材制造技術
在全球范圍內，金屬增材制造亦即金屬3D打印是當下非常熱的領域。事實上，早在1994年羅羅公司便開始探索航空發動機零件增材制造。
與會的西北工業大學教授林鑫指出，我國政府從2012年開始，逐漸規劃3D打印技術路線圖以及中長期發展戰略。在航空航天領域，金屬增材制造技術是應對其追求極端輕質化和可靠化材料挑戰的最佳新技術途徑。特別是針對鈦合金和高溫合金，這些材料使用傳統熱加工和機械加工非常困難。
中航工業航空材料研究所李臻熙表示，雖然我國鈦合金發展已經歷50余年，但在航空領域的應用，尤其是航空發動機鈦合金的應用和發達國家相比存在很大差距。
林鑫介紹說，金屬高性能增材制造目前應用最廣泛的兩項技術一是同步材料送進成形，一是粉末選取熔化成形。前者效率高，多材料復合，無尺寸大小限制，高性能修復，結構復雜性受限。其他的金屬增材制造比如說電子束增材制造，還有等離子增材制造，還有電弧增材制造。目前在航空航天使用還是激光和電子束的增材制造。
同時，增材制造在航空制造更多應用于發動機，在真正航空上構件應用還是比較少的。不過最近，美國的FAA已經批準第一個應用于商用航空發動機G90的3D打印零部件。盡管這個零件還是一個非重要關鍵結構件，但它將對這項技術的應用和后續的認證起到一個重要的引領。
林鑫強調，正如美國國家航空航天局（NASA）提出的，現在對于3D打印不應關注如何取代傳統技術，“而應關注這項技術如何使以往不能制造的全新結構推向可能。”
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