肖世宏（中国航空制造技术研究院）
摘 要：航空制造业肩负着为国家提供先进航空武器装备、大型客机等各类国之重器的使命。持续推进产品创新突破、生产要素创新配置，实现以数字化和智能化为特征的产业迭代升级和高质量发展，是航空制造业发展的时代主题。智能制造融合了新一代信息技术、先进制造技术、智能制造装备，形成新的制造模式，可大幅度提升航空制造业的装备研制生产能力。本文通过对中国航空工业集团智能制造创新中心长期推进航空智能制造发展的实践进行总结和思考，提出打造航空智能制造创新策源地，构建航空“未来工厂”，以新质生产力加速生成航空未来制造模式，通过不断注入新内涵，实现航空智能制造的持续健康发展。
关键词：航空制造业；智能制造；创新中心；未来工厂
建设航空强国，构建先进制造技术和工程体系，离不开以数字化智能化技术为代表的新一代科技革命和产业变革的赋能。多年的探索和实践深刻揭示，推进智能制造在航空制造业的创新发展是一项复杂的系统工程，需要从强化战略规划牵引和一线应用实践两个方面着手，持续进行关键技术攻关和集成应用，从点到面构建和传播最佳实践，扎实推进标准体系和人才培育，才能将数字化智能化塑造成航空产业发展的基因，与业务双融双促，良性发展。
航空制造业是国家战略性高技术产业，航空制造技术水平是国家科技水平的重要标志之一。图/中新社
一、强化系统思维，统筹推进航空智能制造创新发展
系统思维和战略思维是统筹推进高度复杂工作的一体两面。推进智能制造必须首先从认清产业特点和现有产业基础出发，自上而下设计理论架构，识别工作层次和产业要素，兼顾目标导向和问题导向，这样才能做好系统布局和工作统筹，找到切入点和发力点。
作为高复杂度离散制造业的代表，航空制造业具有产品和技术复杂度高、制造和装配精度高、制造和服务周期长的特点，产业发展需要一个类似动态企业联盟的复杂组织体协作过程。在产品研制上，专业和工程门类众多，多学科协同的建模和仿真技术应用难度大，“数字样机”难以真实有效达成。在生产组织方式方面，作为一个典型的“长链条”产业，产品研制生产需要众多跨地域、跨厂所、跨专业的单位协同，具有技术链复杂、创新链分散、产业链冗长的典型特征。
就产业基础而言，相关调查结果显示，目前我国21%的企业达到了智能制造能力成熟度二级水平，12%的企业达到了三级，而四级及以上的企业只占到4%。在航空制造领域，创新中心对中国航空工业集团内具有行业代表性的单位进行了智能制造能力成熟度诊断和评估，结果显示目前大部分单位智能制造能力成熟度水平在2–3级之间，基本上实现了对核心装备和核心业务进行自动化和信息化改造、规范和集成，但智能化特征仅在制造系统的局部开始显现，且发展不均衡、聚力效应不强，引领支撑作用仍不足。
综合来说，航空制造业的产业特点要求智能制造的创新发展必须立足现有产业基础和需求，覆盖产业全价值链、产品全生命周期和企业运营的全业务流程。“十三五”初期，在创新中心的支撑下，中国航空工业集团在全国率先发布航空智能制造架构和推进计划，明确了“动态感知、实时分析、自主决策、精准执行”的航空智能制造特征，统筹推进智能制造，以加速航空装备研制与生产模式转变。在“十四五”期间，中国航空工业集团进一步强化顶层规划，提前布局先进、完备、自主的新质航空数字化能力，以数字化为手段、网络化为基础、智能化为方向，全面推进数字航空转型和数智能力建设。
依据数字化智能化航空能力建设顶层规划，以提质增效为中心，策划建成各类战斗机、直升机、运输机、教练机、无人机脉动式生产线，以及各类机载系统和武器系统的多品种批量智能生产线，探索建立少人化、高度自动化、高效批产的“黑灯工厂”，推动数字化转型和核心能力建设，有效支撑了一大批重点航空装备敏捷研制和高效批产，实现生产制造过程的进一步降本增效，数智能力体系初步形成。
二、攻克关键技术，全力夯实航空智能制造发展基础
2023年10月，习近平总书记在考察昌河飞机工业（集团）有限公司时指出，航空装备是我国制造业发展的一个重点。要坚持创新驱动，在关键核心技术自主研发上下更大功夫，面向未来需求出新品，努力构建先进制造体系、打造世界一流直升机企业。
航空制造业是国家战略性高技术产业，航空制造技术水平是国家科技水平的重要标志之一，智能制造装备、工业软件和智能制造技术作为先进制造体系的重要组成部分，是自主创新的主要发力点，需汇聚行业力量协同推进，加强智能制造成果共享。
一是在智能制造关键技术研制和智能制造装备研发与应用的需求侧和供给侧同时发力。在需求方面，世界航空工业发展历程表明，航空制造业无法从市场上直接采购全部的成熟软硬件货架产品来构建自身体系，必须将外部的软件和装备在自身体系中集成应用才能跨过工程化应用的门槛。在此过程中，有大量的关键技术需要攻克，大量的产业化应用模式需要创新。在供给方面，全行业需要自主构建学科交叉、多工艺集成、工艺与装备融合发展的模式来打通航空智能制造全链条。以国家需求为导向，航空制造企业持续将自身蕴含的丰富工业知识向制造装备和工业软件转化，在满足自身产业发展需求的同时，也向其他行业辐射应用。
二是立足智能制造关键技术原创策源地，推动核心关键制造技术及智能化制造装备自主化攻关。航空先进工艺与智能化制造装备耦合度高，先进材料、制造工艺、制造装备、工业软件必须要融合发展、相互促进，攻克各环节短板和不足，才能制造出高质量产品。中国航空制造技术研究院面向航空产品对先进碳纤维复合材料结构的应用需求，系统开展了以复合材料制造为代表的先进制造技术研究，突破复合材料、成型工艺、制造装备、工艺软件等关键技术，自主掌握了复杂复合材料构件自动铺放成型的整体解决方案能力，助力行业摆脱复合材料技术和自动铺放装备受制于人的被动局面。
三是开发应用系列化富有知识的工业软件，利用数智技术赋能产品研制生产。在先进制造技术数字化和智能化发展方面，中国航空制造技术研究院围绕机加、成形、焊接和装配等重点工艺领域，建立了面向航空典型结构件的工艺知识本体概念模型，搭建了自顶向下的正向创新设计软硬件环境，以知识和数据为核心驱动力，构建了航空工艺知识组织管理、虚拟制造工艺设计等通用平台，开发了工艺数据库与知识库、计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）、制造运营管理（MOM）、生产过程控制（PCS）、生产数据采集与监控（SCADA）等系列化工业软件，并围绕工艺设计和制造执行重点环节推动技术与软件示范验证，在行业内外多个制造企业工厂、车间和生产线实现了工程应用，助力装备研制生产提质、降本、增效。
四是积极推动科技成果转化，带动航空制造供应链产业链整体智能化水平提高。通过智能制造关键技术和先进工艺装备的研发和应用，先进制造技术、智能化制造装备和工业软件融合发展的深度广度进一步提升，有效应对了航空装备研制生产中敏捷开发、生产提速、规模化供给保障和供应链健壮性维持等新挑战，推动实现以工业互联网、区块链、物联网、5G等为代表的新一代信息技术与传统制造业紧密融合，成功向其他行业转化科技成果。例如，在常用的航空产品钛合金构件生产制造方面，中国航空制造技术研究院率先进行了数智化机械加工生产线技术和制造装备的研制和技术验证，后期为保证航空产业链的韧性和安全性，将该生产线的全套技术、标准和制造装备向外部企业进行“精确复制”，实现了供应链能力优化配置。
三、培育最佳实践，构筑先进能力体系和产业生态
航空制造业是科技密集型的高端装备制造业，涉及的专业门类和技术领域众多。鉴于其技术复杂度和资金投入的可承受性，难以一步到位地实现所有航空装备产品的设计、制造、运行、维护等环节的智能制造。因此，针对航空智能制造的关键或瓶颈环节，需要脚踏实地地以“建立一批数智化制造典型示范，复制一批数智化制造工程应用”的方式进行突破和推进，这样既满足型号研制和生产的急迫需求，也能引领和带动航空制造业整体的数字化、智能化转型升级。在实际工作中，中国航空工业集团创新中心采用了“选树示范标杆→培育最佳实践→建立标准体系→强化宣传培训”的行动路线，多措并举促进智能制造成果的复制和推广。
一是选树示范标杆，系统推进数智能力建设。中国航空工业集团已建成一批高水平的智能制造示范工厂、智能车间及产线单元，涵盖零件制造、部装、总装及综合性制造厂区等领域。当前，已有4家单位入选国家级“智能制造标杆企业”，6家单位入选工信部“智能制造示范工厂”，7家单位获评工信部“智能制造优秀场景”，展示了航空工业的智能制造新模式和新业态，为推进航空智能制造提供了大量技术积累和成功案例，为交流学习、复制应用提供了“现场教学”的场地。
二是培育最佳实践，打造典型场景快速复制推广能力。通过建设以航空智能制造创新工场、“黑灯工厂”、智能制造云平台为代表的智能制造新模式，并提炼成最佳实践，系统开展智能制造创新发展战略规划、共性关键技术攻关、智能制造工业软件开发、智能化工艺装备研发以及智能生产线集成等全链条研究工作，突破了牵引材料、工艺和装备等各项业务数字化智能化转型的关键技术，聚力打造出以先进前沿技术研究为引领、以制造技术软件化和工艺装备智能化为支撑、具备快速复制推广能力的智能制造解决方案。
三是建立智能制造标准体系，强化航空智能制造产业建设指导。为实现航空智能制造技术和案例推广，通过建立全层级全领域行业级智能制造标准体系，形成了相关标准体系架构和重点制修订标准清单，完成了智能工厂、数字化生产线、智能制造装备等数十项标准研制，为全行业开展智能制造工作提供指引。
四是强化公共服务与宣传培训，提升决策支撑和技术供给能力。创新中心为航空企业提供智能制造产业研究、技术与咨询、解决方案、人才培养、技术投资与孵化等公共服务，推动航空智能制造创新发展。通过团队的建立，以“试点—最佳实践提炼—编制实施指南—最佳成果推广”的模式快速复制智能制造成果，优选出具有鲜明时代性和较强针对性、典型性和指导性的智能制造案例，汇编形成《航空工业集团数字化转型最佳实践案例》，供航空工业各单位在工作实践中学习参考，取得了良好效果。
四、打造“未来工厂”，加快建立具有国际水平的航空工业高地
当前，航空制造业已进入智能制造能力建设深水区，现有的智能制造科技和产业基础已无法满足未来发展需求，亟须面向未来中长期发展需求，探索建设先进航空制造技术、智能工艺装备、新一代信息技术等新技术集成应用的航空“未来工厂”。其理念和技术水平应超越现有智能制造整体水平5–10年，并持续演进，体现航空未来制造模式的颠覆性创新、新质生产力的典型特征和发展趋势。对此，提出以下几方面建议。
（一）理念创新，下好航空“未来工厂”创新升级的先手棋
航空“未来工厂”要达到世界范围内智能制造技术集成应用的领先水平，无法一蹴而就，需要经历漫长的技术升级和产业转型过程。应结合新质生产力、未来制造体系的发展要求，以及用户需求、技术发展和管理创新的变化，构建集 “未来工厂”建设的前沿技术动态扫描、关键技术研究与验证示范、人才培养于一体的创新模式，不断创新迭代“未来工厂”理念和技术体系，始终以引领世界航空制造模式和技术的未来发展方向为目标。
（二）技术引领，实施航空“未来工厂”技术地平线计划
航空“未来工厂”应重点关注技术引领，面向航空装备高质量、高效率、低成本、绿色低碳等研制生产需求，超前思考航空未来发展方向，制定技术地平线计划。要联合行业内外智能制造创新主体，共同构建航空“未来工厂”技术创新策源地，整合行业核心数据、知识和资源，聚力打造创新探索新兴技术、颠覆性技术和商业模式，联合开展关键工艺、智能化装备、数字化工具集、工业网络安全防护等“未来工厂”关键技术攻关及验证，形成共性技术成果池，构建“未来工厂”技术保障能力。
（三）试点示范，打造航空制造未来发展最高水平范式
以航空未来制造模式创新和工业制造能力提升为目标，遴选航空制造业制造能力水平处于前列的企业进行试点，分类分批实施敏捷研发、智能单元、智能生产线及智能运行管控等典型应用的场景示范和“未来工厂”集成示范，短期内建成3–5家代表航空“未来工厂”最高水平的集成示范工厂，持续推动航空制造业向高端化、智能化、绿色化发展，将航空智能制造整体水平推向新高度，既能破解航空装备低成本、高效率、绿色制造等制约自身高质量发展的关键难题，又能辐射带动我国新型工业化基础优化升级，加快形成以高科技、高效能、高质量为典型特征的航空制造新质生产力。
五、总结
面对未来航空装备产业高技术、高质量、低成本、绿色低碳的中长期发展趋势，聚焦航空装备研制与生产环节，要强化统领智能制造技术发展的航空“未来工厂”发展模式及关键技术研究，探索数字孪生、人工智能等新兴技术与航空先进制造技术的集成应用，打造适宜航空装备研制与生产的未来制造模式，引领航空制造模式和技术的未来发展方向；要继续加强航空专用装备、工业软件、工业网络安全等领域的自主保障能力，持续推动航空制造数字化、网络化、智能化转型升级，塑造航空智能制造创新发展新动能，为实现新型工业化要求下的高效、高质、柔性生产制造奠定坚实基础。
（作者系中国航空制造技术研究院副院长、研究员）
Practice and Thoughts on Accelerating the Development of Aviation Intelligent Manufacturing
Xiao Shihong
Abstract: The aviation manufacturing industry shoulders the mission of providing the advanced aviation weapons and equipment, the large airliner and other national great powers. Continuously promoting product innovation breakthroughs, innovative allocation of production factors, and achieving industrial upgrading and high-quality development with digitization and intelligence, are the themes of the aviation manufacturing industry’s development. Intelligent manufacturing integrates new generation information technology, advanced manufacturing technology, and intelligent manufacturing equipment to form a new manufacturing model. It can effectively enhance the equipment development and production capacity of the aviation manufacturing industry. This paper summarizes and reflects the practice of the intelligent manufacturing innovation center (IMC) of China Aviation Industry Group (AVIC) in promoting the development of aeronautical intelligent manufacturing in the long run. It proposes to create an innovation source for aviation intelligent manufacturing, to build an Aviation Future Factory mode, and to promote the development of new quality productivity. These may accelerate the generation of new aviation future manufacturing models, and continuously inject new connotations to achieve the sustainable and healthy development of aviation intelligent manufacturing.
Keywords: Aviation Manufacturing; Intelligent Manufacturing; Innovation Center; Factory of the Future