（CHINESE & ENGLISH） 面向多品种大批量生产的航天飞行器智能工厂 关键技术研究 刘骁佳 1，夏永江 2，戴 铮 1，王 堃 1，刘 晓 1，洪海波 1 （1. 上海航天精密机械研究所，上海 201600；2. 上海航天技术研究院，上海 201109） 摘 要: 我国航天领域的快速发展使得航天飞行器的品种和批量大幅增加，对其研制生产周期、成本和质量的 管控能力提 管控能力提出了更高的要求。基于当前航天飞行器加工、装配车间发展现状，提出面向未来多品种、大批量生产的 航天飞行器智能工厂发展思路和总体架构，并从资源动态组织、人机协同制造、质量智能检验和产业链高效协同等 维度分析智能工厂的关键技术，通过将制造技术与数字化、智能化技术深度结合，为我国航天飞行器制造智能工厂 建设提供借鉴。 关键词: 航天飞行器； 大批量生产； 智能工厂 中图分类号: V 468 文献标志码: A A DOI: 10.19328/j.cnki.2096‑8655.2025.02.007 引用格式： 刘骁佳，夏永江，戴铮，等 . 面向多品种大批量生产的航天飞行器智能工厂关键技术研究［J］. 上海航 天（中英文），2025，42（2）：58-66. Research on Key Technologies of Intelligent Factories for Multi-variety

SDMS° 柔性破局标杆 市场需求变化导致离散制造的核心竞争力变成柔性智造 离散型制造业的生产方式逐步由批量生产转变为多品种、小批量、定制化、多变更的精益生产模式 批量生产方式 精益生产方式 标准化 大批量 小批量 多品种 个性化 变更多 做加法：如何提升加工效率 1 、按单生产 ( 拉动 ) 2 、排程排产 ( 提高资源利用率：单 ) 2 、按箱流转 ( 流动：物 ) 批量生产的核心问题：如何提高资源效率 精益生产的核心问题： 如何消除浪费 效果： 60 分 ☑ 效果： 90 分 生产方式，给企业生产管理带来极大挑战 管理复杂度剧增 人 / 机 / 料 / 环 / 法 / 测、 生产 / 物流 / 质量 / 自动化： 管理复 杂剧增产生 80% 浪费 市场需求转变 小批量、多品种、定制化、 多变更 德 国： 自动化技术路线 高端装备、机器换人、新 工艺、新材料、智能物流 1000 秒的生产时间： 只有 200 秒是增值加 工 800 秒都是浪费 !

描述对某一项目 如何进行检验 资格 文本 有效期 分类 怎样对待检测客体作某 个项目的检验 QM 主数据 - 采样过程 取样过程 与批量相关 与批量无关 % 自定义 ISO 3951 ISO 2859 固定样品 自定义 Q101 采样类型：  全检  固定采样  百分比采样  使用采样方案的采样 量： 900 单位 样品数量： 25*1 单位 例 2 ： 批量数量： 20kg 样品单重： 5g 批 量： =(20kg*1,000)/5g =4,000 样品数量： 50*5g 注：如果检验批的计量单位不是可数单位 ( 如公斤，升 等 ), 则批量由检验批的数量除以单个样品的大小计算而来 采样方案（ Sampling Scheme Overview 当前检验批： 1317 生产版本 批次物料的周期检验 QM 主数据 质量 检验 检验批 检验批 计划 调度 检验批创建 检验批判定 物料 主数据 批量 作业 批次 批量作业 手工执行 最后期限监控程序检查两 种情况： A ：货架寿命过期日或批 次过期日是否已经到达； B ：下次检验日期是否已 经位于特定的时期内，此 项检查由程序定期执行； 上述情况“

工业传输协议 DATA Collector DATA Collector 网络传输协议议 ERP ERP CRM CRM OA OA 设 备 数 据 增量数据导入 增量数据导入 批量数据导入 批量数据导入 系 统 数 据 DATA AGENT DATA AGENT ETL ETL 离线计算 引擎 离线计算 引擎 分布系统 文件 分布系统 文件 工业流数据实时分析 工业流数据实时分析 支持到多种数据源，支持到各种关系型数据以及 MongoDB/HBase 等 NoSQL • 支持全量 / 增量 / 定时各种传输模式 • 采用 ETL 方式接入数据，数据接入的过程中可以进行清洗和整合 1. 数据采集 - 批量数据接入处理 2. 大数据基础平台 - 数据分析能力  历史数据分析，通过对历史数据进行整合和分析，建立工业级 的预测模型，以进行更有效的生产和运营。  实时数据处理，通过分析实时数据检测设备状态、预防设备故 、处理和储存。 数据接入 数据处理 数据储存 对数据进行处理，例如 对传感器数据进行标签 处理、资产数据与 ERP 数据相结合等。 支持多渠道多类型的 数据接入，包括实时 数据接入和批量数据 接入。 可根据需求选择存储方式： 时间序列存储传感器实时数据 BLOB 数据库存储图片式数据 关系型数据库存储其他数据 3. 大数据应用 - 数据管理与服务 实时数据分析 通过对历史数据

也 能方便快捷地对其进行设置和操作，降低了使用门槛。 ➢ 灵活性：相比于传统固定在某个工作站上的工业机器人，协作机器人通常更轻便且 布局更为灵活，可以快速重新部署于不同的生产任务中，适应小批量、多品种的柔 性化生产需求。 基于以上特征，协作机器人极大地促进了人机之间的交互和合作，不仅提升了生产线效 率，还能在诸多应用场合中替代或辅助人类执行重复性、精确度要求高或者对人体有害的工 这种生产模式。无论是多品 种、小批量的生产，还是快速的产品迭代，协作机器人都能有效支持，帮助制造商快速响应 市场，降低库存成本，提高整体运营效率。 图表 4 协作机器人与传统工业机器人产品特点对比 协作机器人 传统工业机器人 目标市场 大企业、中小企业(SMES)、商业领域 大规模生产企业 生产模式 任务形式灵活多变，适合小批量多品 种柔性生产 重复性任务为主，标准化生产 新产品的可靠性。不同规格的关节经过组合，配上相应的连杆，即可组成一款新的机器人， 45 无需从底层模块开发。同时，不同机器人共用相同的关节，关节的使用数量会有大幅提升， 更有利于关节的成熟。此外，关节的批量使用也使企业的采购成本降低，进而降低了机器人 整机的成本，从而大幅提升机器人的性价比和竞争力。 六、免编程、免示教 人工智能技术的持续突破，正推动免编程、免示教技术的不断发展，使其在工业场景中

在生产的执行过程中，考虑到生产效率或经济批量的问题，工单会灵活的进行拆分与合并。  解决方案 1 、 ERP 只管理物料，不管理具体工艺进度，因此， Routing 的工序只设置有投料点的工序 16 主工艺 投料点 1 投料点 2 投料点 3 关键解决方案 4- 工单拆分 / 合并  问题 / 需求现状  在生产的执行过程中，考虑到生产效率或经济批量的问题，工单会灵活的进行拆分与合并。 2 投料点 3 替代工艺 1 投料点 1 投料点 3 投料点 4 …… 关键解决方案 4- 工单拆分 / 合并  问题 / 需求现状  在生产的执行过程中，考虑到生产效率或经济批量的问题，工单会灵活的进行拆分与合并。  解决方案 1 、 ERP 只管理物料，不管理具体工艺进度，因此， Routing 的工序只设置有投料点的工序 2 、投料点的工序如果不同，将设置替代工艺路线区分差异工序 18 主工艺 投料点 1 投料点 2 投料点 3 主 BOM 替代 BOM1 关键解决方案 4- 工单拆分 / 合并  问题 / 需求现状  在生产的执行过程中，考虑到生产效率或经济批量的问题，工单会灵活的进行拆分与合并。  解决方案 1 、 ERP 只管理物料，不管理具体工艺进度，因此， Routing 的工序只设置有投料点的工序 2 、投料点的工序如果不同，将设置替代工艺路线区分差异工序

渗 透率快速提升，应用场景从上下料及简单组装，逐步向如柔性装配焊接、打磨、 涂胶、喷涂等更多复杂的作业场景中渗透。除此之外，协作机器人在新能源领域 如光伏、锂电等开拓新的应用场景，头部客户开始批量导入，规模效应快速形成。� 非工业领域则是协作机器人另一个竞争新高地，相关市场份额正在快速放大。 各厂商通过 �� 大模型及各类传感器提升产品的智能化、人性化、便捷化，在康 复理疗、新零售、教 应用场景� ① 汽车、电子、一般工业、新能源等绝大部分工业场景 中的搬运、装配、检测、焊接等� ② 新零售、医疗健康、教育等非工业� 市场定位� 在工业及非工业场景有诸多批量化落地的成熟案例，具 身智能批量化落地的先行者和重要参与者� ���� 年 全 球 协 作机 器 人 产 业 发展 白 皮 书� � � ��� � ��� � � �� 通用智能机器人� 作为智能 为和智能协作能力，可在非结构的环境下与人配合完成复杂的动作和任务，使机 器人真正成为人的合作伙伴，解决传统工业机器人应用的局限性。� 协作机器人应用过程中具备安全、灵活、易用优势，适用于空间有限、人员 密集的产线以及“小批量、多品种”的柔性产线，同时在环境复杂、需求多样且 人员接触压力更高的非工业场景中优势更为明显。而在通用智能属性的加持下， 更是让协作机器人的核心优势实现了质的飞跃，从“辅助协同”向“主动适配、

的摆放能使容积空间的 利用最优化。比如，一个形似曲棍球的零件就很难实现高效包装。 ·可叠加。设计的集装箱，可以与其他装有零件的集装箱叠加，还 要保证互相连接，不会在运输中出现滑动。 ·批量。采取小批量频繁运输的策略。 ·质量。保证零件不会因运输而损坏。 4.采购与整体流程 采购部门负责采购零部件和组件，采购工作必须与工程质量紧密相 关。采购部门挑选供应商时，应考虑很多因素，如供应商的质量和数 将一切变化的需求控制在萌芽状态。这种混合规划让稳定性不断上升， 让我们更加关注于通过改善的经营思想提高质量，降低成本，并最终给 客户创造更高的价值，满足客户需求，维持稳定的客户源。 研究表明，与其他中等价位的大批量汽车相比，丰田汽车能给客户 提供2500美元的附加值。同样，与业内大多数其他制造商相比，丰田汽 车的这种附加值能直接转化为更高的转售价值。我们认为，这种价值源 自整个供应链中差异性的缩减、对变化的控制、可视性的改善和速度的 固定的。[1]因此，第一步就是在没有任何保证的前提下，阻止设计师们 增加车型。此外，零件的普遍适用性有利于原始部件、备用零件具备更 高的库存周转率，有利于供应商和整装工厂的生产灵活度和采购、设计 和生产部门规模的精简。 ·考虑将大批量的配件标准化（正如95%的汽车都内置空调，那么这 些空调都应具有同等标准特性）。消费者面对众多配件进行预测时，显 得十分茫然；客户面对众多标准化的特性时，能够感知更多的价值，这 种标准化的步骤可以

打 造 更 多 功 能 性 衍 生 品 ， 威 图 可迅速提供各种标准配套附件，帮助客 户实现 产品增值以及设计优化，这些标准品 不仅获得 了多项认证，而且已经经受了国内 外市场的考 验，可以快速实现批量化应用， 从而降低产品 创新的试错成本，缩短新品研发 和制造时间。 凭借深耕风电行业多年的经验，威图提供的 TS8 机柜系统、 AE 小箱体及附件，通过与电气集 成 商进行整体配套集成后，为客户大功率机 一更替简单快捷，且并不影响该 面板和其他标 准件的匹配，既体现出标准件 的高效、稳定、 认证等优势，又兼顾了灵活 的个性化需求。 在样机完成测试后，如何保证批量交付的产 品质量也是考验生产商的重要维度。 值得一提的是，威图通过标准化、系列化、 信息化、流程化等方式，在大批量生产中依 然能实现出色的品质管控。 在能源行业转型的背景下，客户的新产品种 类明显增加，威图正在致力于满足用户在转 型中不断变化及升级的各类需求，与合作伙

国内市场消费升级的显著特征，体现在消费者对个性化定制产品（如定制家居、个性化运动鞋）与智能网联产品（如智能家电、新能源汽 车）的需求日益旺盛。这一趋势正驱动着制造模式发生根本性转变，即从传统的大规模标准化生产，转向以小批量、多品种为特征的柔性 制造。 PART 1 | 智能制造发展背景 2019-2024年我国制造业物流需求总量及增速 （基于工业品物流总额统计口径） 单位：万亿元 数据来源：国家发展和改革 管理散：纸质合格证存档难， 调取与关联效率低下。 支持商品条码、生产批次、不合格原因（如“冲压 损伤不达标”）等多维度信息录入，构建可追溯的 电子化质检档案，落地更精准高效的数据管理。 支持电子合格证批量上传存储，可与质检数据联动， 实现合格证的快速调取与核验，从而替代传统纸质 存档模式。 PART 3 | 质量控制与追溯场景-全链路可视化追踪 作业单视频回放，问题追溯有据可查 视频覆盖 监控画面 矿270万吨/年、硫酸142万吨/年、磷酸40万吨/年、磷酸一铵15万吨/年、磷酸二铵65万吨/年、复合肥20万吨/年。 升级需求 • 矿石入库流程，现需实现入库重量的自动采集。 • 统计员每日需汇总各供应商的批量到货数据，并提交实 验室安排化验。 • 系统需具备与多个外部业务系统对接的能力，保障数据 互联互通。 解决方案 • 无人值守过磅，矿石以实际过磅重量为准，其他只要是 磅差范围内都是以供应商送货重量为准。