航天海鹰(镇江)特种材料有限公司(简称“海鹰特材”)是国家级高新技术企业和国家级专精特新“小巨人”企业。公司成立于2011年4月，隶属于中国航天科工飞航技术研究院，注册资金3.15亿元人民币，主营业务为高性能结构复合材料和隔热保温材料两个领域。公司占地面积155亩，厂房面积87000余平方米，员工600余人。拥有国家级技能大师工作站、省首台套重大关键部件认定企业和苏南国家自主创新示范区瞪羚企业等称号，获得江苏省智能制造示范工厂和示范车间、五星上云等荣誉，并承担过多20余项国家级省级科研项目。

数字化转型特点及难点

海鹰特材公司在民用航空复合材料制造的数字化转型方面，具有以下特点和难点：

航空制造业在装配、金属件制造和管理方面数字化程度高，但是在民机复合材料的数字化方面处于摸索阶段，面向数字化、智能制造方面无案例可循，公司处于大飞机研制生产到批产的转换期，同时公司在承担其他型号的研制工作，这对于数字化转型来说，需要自主创新能力，同时适应研制和批产的需求。

民用飞机的机身结构件形状多样且大小不一，涉及到工艺创新也较多，在核心工艺制造和工艺衔接上，目前主要通过人工的方式，这些都决定了短时期内难以形成大规模的自动化生产线，在自动化、数字化融合方面更是需要不断摸索和创新，这是一个长期的过程。

民用航空行业规范和行业标准在数据追溯上要求严格，与一般制造业不同的是，需要无差别地建立每个零件的生产过程质量档案，数据采集的准确性、精细化、实时性一直是行业痛点和难点，行业内较多工序均是通过人工目视的方式进行采集和记录，结构化数据较少，不仅不能形成数据资产，还需要大量人力物力，需要创新数据采集、存储、应用的方式方法，建立从原材料到零件反向追溯和从零件到原材料的正向追溯能力。

实施路径

引入自动化装备，通过物联网技术,实现制造过程全要素数据采集

航空碳纤维复合材料机身结构件涉及小型连接件、帽形筋、长桁、壁板等等，形状多样且大小不一，小的零件只有0.1米左右长，大的零件有10多米长，生产制造过程主要依据工装的流动而流动，没有固定位置。

图1 智能装备与信息系统在各工序创新应用情况

在关键工序上引入了多台套智能化设备和自研软件：在材料出库环节，引入自动上料工装，有效记录材料出入库过程信息;在解冻与下料环节，引入自动排版软件，有效降低生产成本，以适应柔性生产的需要;在铺层环节，引入自动铺带机、翻转机器人、热隔膜机等智能化装备;在封装环节，设计和创新应用了自动封边工装;在机加环节，设计和创新应用了自动靠模铣工装;在型面检测环节，自主设计了智能力控加压系统，解决了壁板检测力控加压过程无法精准施力和量化的问题，大幅提升了复合材料加筋壁板的检测效率和精确性;在超声检测环节，引入AI技术，实现超声检测孔隙率的智能化分析与计算。

针对复合材料生产过程和原材料对于环节参数敏感的行业特点，设计和开发了环境参数自动采集系统、仓储与材料寿命计算系统。

针对民用航空机构复合材料对于行业规范要求高、过程记录管控严格、分析验证难、追溯性要求高等特点，自主开发了固化成型数据分析系统、工装管理系统、在线测量与结构化数据管理系统、自动化配胶系统等。

图2 热压罐固化成型工艺自动分析系统

图3 智能力控加压设备

实现“人机料法环测能”的在线化管理与互联互通，构建从企业销售、生产制造、产品交付与维护到经营决策的数字化管理能力

构建了以ERP/PDM/MOM为主干系统的互联互通模式，车间通过MES系统实现了工序级的实时管控，实现生产过程透明化管理，ERP系统通过数据集成平台与各系统集成互联，打破业务数据、流程和财务割裂的现状，以数据贯通和数据应用为关键，实现原材料采购、外协、生产、半成品与产成品、能耗到成本核算的一体化在线化管理，实现材料定额管理和分项目、分架次乃至分部段的精细化成本核算，从而实现公司业务财务一体化。

图4 信息系统内外联动协同示意图

图5 精细化仓储管理与材料寿命自动计算系统逻辑

图6 材料寿命预警/计量具定检预警/能耗等看板

通过知识图谱和AI融合应用，构建碳纤维制造过程质量大数据模型

航空碳纤维制造数据具有资源种类繁多、文件格式多样、数据信息异构、数据体量巨大、关联关系复杂等特点，通过物联网实现移动产品压差、温湿度等数据源采集和边缘计算，通过建设在线测量数据管理系统，实现每个零件、工装的轮廓度、型面公差、厚度、超声等检测数据的自动化采集和结构化存储，通过引入智能力控加压，实现承力结构件力学数据的结构化存储，利用知识图谱技术，从各个系统抽取数据，建立各个系统各类数据之间的关联关系，建立多维度关联的符合民机制造规范的各类主题数据库，实现C919批产生产过程各类数据的跨库关联一键检索，实现完整的生产过程数据、质量数据的追溯和应用体系。

成效与亮点

提升了公司的质量管控水平，在遵循民机适航过程“制造符合性”与“可追溯性”的基本要求下，实现了工时、定额、质量数据的全过程的数字化在线化采集和管控，为精益提升提供量化的科学依据，不仅提升了生产效率、检测效率和准确性，而且通过不断完善的制造过程的工艺参数设定，能够在制造阶段就能识别可能存在的质量风险，进行提前防范和诊断。