今年5月，国务院出台“中国制造2025”规划纲要，该规划被外界视作中国版的“工业4.0”，是中国完成从制造大国向制造强国转变的第一阶段路线图。
与德国的“工业4.0”、美国的“工业互联网”、欧盟的“IMS2020计划”一样，“中国制造2025”同样强调要顺应“互联网＋”的发展趋势，探索信息化与工业化的深度融合，将智能制造作为实现从制造大国向制造强国转变的重要推手。
在此背景下，我国航空工业如何抓住机遇，借鉴他人的成功经验，充分发挥后发优势，快速实现智能制造，缩短与强者的差距，无疑是当下面临的重大挑战。
智能工厂的“样板间”
智能工厂是智能制造系统的核心，也是未来智能制造基础设施中的关键组成部分。在智能工厂，人、数据、资源深度融合，产品的制造过程全面优化，真正实现了高能效、高柔性的智能制造。
在航空领域，波音、洛克希德·马丁等世界先进航空制造企业在实施新的战略规划时，都高度重视智能工厂的建设，认为其代表着航空工业的未来发展方向。GE公司近年来也已投入15亿美元，用于工业互联网开发，旨在实现数字技术与机器人技术在制造领域的深度融合。
与传统的数字化工厂、自动化工厂相比，标准的智能工厂“样板间”具备一些共同特点。
统一的数字化平台。在智能工厂中，产品设计、工艺设计、工装设计与制造、零部件加工与装配、检测等各制造环节均是数字化的，各环节所需的软件系统均集成在同一数字化平台中，避免了在制造过程中因平台不统一而导致的数据转换等过程。
虚实结合的制造过程。在智能制造背景下，产品生产之前，制造过程中所有的环节均在虚拟工厂中进行建模、仿真与验证。在制造过程中，虚拟工厂管控系统向制造现场传送制造指令，制造现场将加工数据实时反馈至管控系统，进而形成对制造过程的闭环管控。
决策过程智能化。在智能工厂中，“机器”具有不同程度的感知、分析与决策能力，它们与人共同构成决策主体。在“机器”决策过程中，人向制造设备输入决策规则，“机器”基于这些规则与制造数据自动执行决策过程，这样可将由人为因素造成的决策失误降至最低限度。此外，在决策过程中形成的知识可作为后续决策的原始依据，进而使决策知识库得到不断优化与拓展，从而不断提升制造系统的智能化水平。
加工过程自动化。为了能够准确、高效地执行制造指令，数字化、自动化、柔性化是智能制造单元的必备条件。智能加工单元中的加工设备、检验设备、装夹设备、储运设备等均是基于单一数字化模型驱动的，避免了传统加工中由于数据源不一致而带来的大量问题。智能制造车间中的各种设备、物料等大量采用如条码、二维码、RFID等识别技术，车间中的任何实体均具有唯一的身份标识。在物料装夹、储运等过程中，通过对这种身份的识别与匹配，实现物料、加工设备、刀具、工装等自动装夹与传输。此外，智能制造设备中大量引入智能传感技术，通过在制造设备中嵌入各类智能传感器，实时采集加工过程中机床的温度、振动、噪声、应力等数据，并采用大数据分析技术来实时控制设备的运行参数，使设备始终处于最优的效能状态，实现设备的自适应加工。
服务过程主动化。制造企业通过信息技术、网络技术的应用，根据用户的地理位置、产品运行状态等信息，为用户提供产品在线支持、实时维护、健康监测等智能化服务。这种服务与传统的被动服务不同，它能够通过对用户特征的分析，辨识用户的显性及隐性需求，主动为用户推送高价值的信息与服务。面向服务的制造将成为未来工厂建设的一种趋势，集成广域服务资源的行业物联网将越来越智能化、专业化，企业对用户的服务将在很大程度上通过若干联盟企业间的并行协同实现。对用户而言，服务的高效性与安全性也随之提升，这也是智能工厂服务过程的基本特点。
航空业智能制造的瓶颈
航空制造业处于制造业的最高端，产品高度复杂、技术密集度极高。目前，我国在航空产品的研制过程中，尽管早已开始广泛使用数字化技术，但总的来说，产品设计、工业设计和制造过程还是被割离的，数字化技术远没有完全打通航空产品设计制造的全部流程。
目前，国内大多数企业对制造流程的管控依旧主要依赖经验丰富的工人，这种工作方式难以保证生产线的流畅运转，容易导致各生产环节产能失衡的情况出现。这就导致了我国目前很多航空制造企业都有高端的数控机床，但设备的综合利用率却不到世界先进水平的一半，生产效率则更低的窘境。
要改变这一现状，最重要的是要在顶层规划中，从信息感知网络、底层智能设计、生产系统集成做起，首先解决工艺装备、生产线和车间的智能化，完善基础物理环境，建立生产信息和数据采集系统。然后，推进从数控、管理到决策过程的智能分析决策系统的应用，实现虚拟环境下仿真分析和智能决策，形成企业内部的纵向集成，建立起智能车间、智能工厂。在此基础上，才能具备广域协同的基本条件，智能模式下的企业动态联盟也就在产品价值链的拉动下形成了。这三个方面不是各自孤立存在的，而是要统筹规划、循序渐进、协同发展。目前，我国航空工业的现状是企业的IT系统大多集中在管理层和决策层，处理的数据只是计划表达、状态描述，还不能提供系统、自主的设备和生产线控制，离智能制造还有较大的差距。
空客“未来工厂”的借鉴
今年4月，欧盟宣布将“未来工厂”（又称“智能工厂”）列为区域重要发展战略优先发展。欧盟希望通过这一战略帮助区域内工业部门集成新技术、管理方法，向智能工业系统转型。目前，已有180多个项目在欧盟区陆续启动。
“未来工厂”是一个欧盟范围内的公私合作计划，旨在支持先进生产技术的研究、开发与创新，以帮助实现欧盟2010年提出的“欧洲2020”战略目标。如今，“未来工厂”协会的主要会员包括罗罗、西门子、空客等著名制造企业。其中，空客关于“未来工厂”的设想与探索，对于中国航空工业来说极具借鉴性。
近年来，为了与波音抗衡，空客一直在不断追求技术进步，而“未来工厂”的探索和实践已经让其受益匪浅。
首先，“未来工厂”所采用的自动化流水线帮助空客以不断刷新纪录的方式提高生产效率。如今，空客飞机的月产量达到了55架的水平，这相当于空客刚成立的第一个5年内交付的A300型飞机总量。
空客认为，实现这一突破的关键在于设计观念的转变。在20世纪70到80年代，空客按照常规方法生产飞机，当时能达到的最高生产速率仅为每月4架。当时，工程师在设计飞机时，主要专注于飞机的性能，即便到1988年首架A320投入生产时，装配和工业化设计依旧被看作“次要问题”。但在生产A380时，一切都发生了巨大的转变。工程师们一开始就将工业化需求考虑在设计指标内。同时，飞机设计也从一开始就纳入了精益制造的原则。
2006年，以精益生产为基础的移动生产线在汉堡开始出现，这条单通道飞机生产线可实现平均每7个小时完成一个机身的组装。相较于原来生产线的生产速度，实现了50%的装配速率提升。
为了提升A350的生产效率，空客采用了A380制造前期就采取的“数字工厂”概念。在A350的生产过程中，空客采用了大量的虚拟仿真技术，通过给定一些关键信号作为指标，来设计数字化样机，并进行虚拟工艺规划。
其次，机器人系统也是不得不提的一个亮点。目前，空客已经研发了一个可以在机身上“行走”的小型机器人。通过脚上的吸盘，小型机器人可固定在某一位置钻孔并铆接，完成之后工人对其解锁，并自动移动到下一个位置。
此外，空客还研发了能与工人合作的协作型机器人。该机器人不仅能在机身内部完成加固、定位和清理工作，还可以在不改变基本设施的基础上完成工作站级别的工作。未来，协作机器人可以定位机身内部的支架，这项工作目前是由工人完成的。
另一个值得一提的创新技术是空客目前正在致力于研究如何通过手指和眼神跟踪、声音控制或通过3D图像来展示工作指令，以实现生产过程互动，解放工人的双手。
对于目前炙手可热的“电子商店”的概念，空客暂时还没有将其引入“未来工厂”中，但未来这将是其创新的重点。如果这项技术能够实现，那么全球相关实验室和公司就能为其提供与工厂流程相兼容的硬件或应用程序，这就像全球的软件开发商不断给苹果公司的应用商店提供应用程序一样，这将引发航空工业的革命性变革。
