材料加工智能制造技術及應用

文/余心宏·西北工業大學材料學院

航空鍛造知識管理系統研究及應用

針對航空鍛造企業對航空鍛造知識管理及應用的需求，搭建航空鍛造知識管理系統，使得鍛造企業可以通過計算機數字化的方式積累以往的材料冶金知識和鍛造工藝技術知識，實現鍛造知識的共享和利用，提高技術人員工作效率和設計水平，控制鍛造加工質量，從而提高整個企業的競爭力。該系統涉及的關鍵技術包括以下四項。

⑴面向對象的綜合航空鍛造知識表示及分類技術。

采用面向對象方法，結合語義網絡、產生式規則等多種知識表示方法，從知識的計算機數字化角度對航空鍛造知識進行分類和表示，建立面向對象的航空鍛造對象知識模型，采用對象的繼承性實現航空鍛造知識的分類，采用對象的屬性、實例和方法結合規則等知識表示方式實現航空鍛造知識的表示，構造航空鍛造知識組織體系。

⑵基于工作流的航空鍛造知識獲取技術。

在航空鍛造知識對象模型的基礎上，基于工作流技術的航空鍛造知識獲取方法，通過對知識的獲取、校對、評估、審核和批準等過程控制，實現航空鍛造知識的錄入、校正和發布生效，建立航空鍛造知識獲取控制機制，并在此基礎上建成航空鍛造知識庫。

⑶基于知識的航空鍛件研發、工藝設計和制造支持技術。

基于航空鍛造知識庫，針對航空鍛件的研發、工藝和制造環節，研究實現基于知識的航空鍛造研發和工藝支持技術，包括基于鍛造知識庫(如材料庫、設備庫、鍛造參數庫等)的鍛件快速研發和工藝設計、基于典型鍛件的快速研發和工藝設計、基于參數化的鍛件快速研發和工藝設計等技術，實現基于知識的航空鍛件研發和制造，提高鍛件設計和工藝質量，縮短研制周期。

⑷基于Webservice 的航空鍛造知識快速檢索和使用技術。

基于面向服務(SOA)的思想，研究Webservice知識訪問接口，在根據航空鍛造知識組織體系建立的知識地圖支持下提供航空鍛造知識資源總目錄，并在系統身份認證和權限控制下，實現對航空鍛造知識的快速檢索與再用，支持航空鍛造企業技術人員學習、交流和工作能力提升，支持航空鍛件的快速研發、工藝設計和制造。

航空材料知識庫管理系統研究

針對航空制造企業對材料數據管理與應用的需求，搭建材料數據綜合管理系統，實現材料數據及相關信息的系統管理、分析計算和綜合利用，逐步建立滿足適航要求的航空材料體系和選用規范，為產品設計、制造與維護提供有力支持。該系統涉及的關鍵技術包括以下七項。

⑴采用B/S 模式，搭建材料數據綜合管理系統整體架構，實現材料數據的入庫、存儲、計算、分析、查詢及使用等管理。

⑵建立系統平臺門戶，實現基于產品零部件信息、材料種類和牌號、材料標準、工藝方法、材料性能屬性等多形式的材料信息查詢、統計報表生成、看板管理和任務提醒等功能。

⑶根據航空制造企業工作流程，實現材料原始數據產生、分析處理、審批入庫、查詢應用、審批使用、數據升級等全流程的材料信息及數據信息管理及選用管控，并充分體現適航對材料數據可靠性和溯源性的要求。

⑷實現材料數據的統計分析和設計許用數據生成，滿足材料鑒定評價及設計許用基值數據計算的要求。

⑸實現材料測試過程數據的管理與控制，包括測試任務管理、測試資源管理和相關知識管理。

⑹實現UG、ANSYS 等設計分析軟件在線瀏覽、調用MDMS 中的材料數據，實現MDMS 獲取材料測試設備端測試數據的集成接口，實現MDMS 與產品管理系統的集成接口。

⑺滿足涉密信息系統分級保護測評安全要求，實現用戶權限管理、角色管理、密級管理、審計管理和日志管理等。

航空鍛造企業信息化系統

針對航空鍛造企業對CAD/CAPP/CAM 系統集成及企業信息化管理的需求，搭建基于CAPP 系統的企業信息化集成平臺，利用計算機技術輔助產品設計、工藝編制、產品管理和控制產品加工過程，提升企業的信息化水平，提高制造效率和性能，保證產品質量，降低生產成本。該系統涉及關鍵技術包括以下三項。

⑴基于航空鍛造特點的CAPP 系統應用。

建立以鍛造工藝典型化、標準化(成組化)為基礎的檢索式CAPP 系統，建立設備庫、工裝庫，實現工藝規程設計優化與標準化(成組化)，應用CAPP系統完成機加及裝配工藝的編制，實現計算機輔助的材料定額計算及匯總，縮短工藝設計周期。

⑵實現CAD/CAPP/CAM 的系統集成。

建立三維CAD 設計系統(平臺)，建立通用圖形庫、數據庫及常規設計計算系統，實現產品設計系列化和通用化，解決部分產品設計中的重復勞動，實現CAD 系統內部與外部數據共享以及集成運行，為實現CIMS 奠定基礎，縮短設計周期，降低設計成本，降低產品成本。

⑶實現與PDM/ERP 系統的信息集成。

基于產品數據生命周期管理，開展項目流程管理，建立圖庫快速檢索系統，實現產品結構配置，解決CAD 系統內部與外部數據共享和集成運行，實現PDM 為CAPP/ERP 提供產品設計信息，為ERP 提供CAD/CAPP 信息。

結束語

以上研究成果已應用于多個航空制造企業(貴州安大航空鍛造有限責任公司、陜西宏遠航空鍛造有限責任公司、貴州航宇科技發展股份有限公司、上海商用發動機制造公司等)，取得顯著的應用效果。結合科研與教書育人工作，西工大在此研究方向已培養研究生50 余人，發表學術論文50 余篇，為航空企業智能化與信息化發展做出了一定貢獻。