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大型客机装配技术、自动化码头装卸系统获得上海科技进步奖一等奖

日期:2018-04-03 15:45:52编辑作者:申搏


C919首架机机头部段装配下线。


洋山四期“无人码头”。

  去年“上海制造”有两件大事:C919大型客机首飞成功,上海洋山港四期自动化码头开港试运行。3月23日,这两件大事背后的科技成果——“大型客机机体数字化装配关键技术及集成应用”和“自动化集装箱码头装卸系统关键技术及应用”项目都获得了上海科技进步奖一等奖。如何打响“上海制造”品牌?两个项目的牵头单位负责人分享了他们的经验和观点。

  高端制造业要重视“基石”

  统计数据显示,大型客机的装配流程占制造总周期的40%左右,多数机体疲劳裂纹出现在装配连接处,可见机体装配对飞机安全性是多么重要。中国商飞公司制造总师、上海飞机制造有限公司总工程师姜丽萍表示:“通用设备可以进口,但装配工艺与集成技术无法引进。”通过关键工艺技术的自主攻关,她带领团队突破国外技术壁垒,建成了国内首条民机机身柔性、高精度、自动化装配线。C919大型客机101架次、102架次都从这条装配线上诞生。

  姜丽萍透露,公司在与外国设备制造商进行合作谈判时,能够“压”住对方,占据主导地位。这份实力和底气来自哪里?她给出的答案是“基础研究”。近年来,在国家大型飞机重大专项、“973计划”、“863计划”等项目支持下,上海飞机制造公司与上海交通大学、南京航空航天大学合作,开展了一系列机体装配工艺方面的基础研究和应用基础研究,部分成果达到国际领先水平。例如,飞机外壳的蒙皮厚度仅为2毫米,用手指摁一下就会变形。为了将这种柔性材料与刚性材料安全地结合在一起,科研团队提出了刚柔混合结构装配偏差分析方法,并开发出数字化装配偏差仿真分析系统,有效降低了装配误差。

  这一成功经验显示,基础研究和应用基础研究是企业进军高端制造的基石。研制出自动化码头装卸系统的上海振华重工集团,对这块基石也高度重视。振华重工总裁黄庆丰介绍,近年来,集团的工作重心逐步从制造转向研发,并在各项研发中对标国际先进水平。集团将在新加坡设立技术研发中心,利用这一全球大港的人才资源进行技术创新。

  实现智能化可借助“外脑”

  不断提升智能制造的比重,是两家企业负责人谈到的另一个共同话题。振华重工总工程师、获奖项目第一完成人严云福介绍,自动化集装箱码头装卸系统中的多种装备和装卸环节实现了智能化。如世界首创的自动化双小车岸边集装箱起重机,其中的门架小车无需人工控制,就能自主运行,将集装箱放到全电动无人驾驶集装箱拖运车(AGV)上。又如国内首创、国际先进的装卸设备远程控制与调度系统(ECS),能对自动化码头上的700多台设备进行智能调度,不但节省人力,也提高了效率。

  2012年至2017年,振华重工先后承担了厦门港、青岛港、上海洋山港四期3个自动化码头的装卸系统研发和建造。目前,该公司在阿联酋、印度、意大利等国家建造自动化码头,将“中国智造”输往海外。

  严云福告诉记者,智能技术在制造业有很大的应用潜力,首先应取代“危、累、重、苦”的人力劳动。而要完成这种取代,企业需持续研发。如振华重工花了两年时间,终于研制出会焊接厚钢板的机器人,已在斯里兰卡的岸桥建造中投入使用。制造业企业还要多借助“外脑”,与人工智能领域的企业合作。如在自动化码头的集装箱箱号识别方面,振华重工与以色列、印度的图像处理专家合作,取得了很好效果。在集装箱跨运车上,该公司与上海一家人工智能企业合作,今年实现了这种车辆的自主无人驾驶,成为世界第一。

  C919大型客机机体装配生产线也运用了不少智能技术。姜丽萍介绍,上海飞机制造公司在一些设备上安装了力传感器和激光跟踪仪,对部件装配进行智能化监控。如果装配时强度太大,就自动停止运行,为飞机安全性加上一道保险。“在后续型号研制过程中,我们会重点在生产线智能化改造、生产线元器件国产化等方面加快研究和实施,推动制造装配转型升级。”

  让上海制造商标现身全球

  强化品牌意识、重视质量管理,也是打响“上海制造”品牌的题中之义。严云福觉得,曾几何时,上海制造业有不少全国知名品牌,而今大多消散在历史长河中。“我们还是要打出一些制造品牌,比如‘ZPMC上海振华重工’,在所有振华重工的产品上,你都能看到这个醒目的商标。”一家航运巨头企业曾与振华重工商量,能否把商标“藏”到产品的里面?这家上海企业没有答应。

  一流的质量是品牌背后的有力支撑。作为中国质量奖得主,振华重工十分重视质量管理,要求上一道工序对下一道工序完全负责,每一个零部件都必须是精品。目前,公司正在测试无人机检测方案,让它们在巡航中查找起重机有无裂纹等缺陷。

  C919大量采用复合材料和铝锂合金等新型轻质材料,给制孔工艺带来很大挑战。飞机装配需要制孔100多万个,易使复合材料产生劈裂、毛刺、分层等质量问题,使铝锂合金产生微裂纹。为此,上海飞机制造公司建立了复合材料制孔质量稳定性控制体系,并提出无垫板支撑制孔方法,研制出新型偏心螺旋铣孔装置。经过质量管理和技术创新“双管齐下”,C919的制孔合格率达到了100%。

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