材料加工智能制造技术及应用

文/余心宏·西北工业大学材料学院

航空锻造知识管理系统研究及应用

针对航空锻造企业对航空锻造知识管理及应用的需求，搭建航空锻造知识管理系统，使得锻造企业可以通过计算机数字化的方式积累以往的材料冶金知识和锻造工艺技术知识，实现锻造知识的共享和利用，提高技术人员工作效率和设计水平，控制锻造加工质量，从而提高整个企业的竞争力。该系统涉及的关键技术包括以下四项。

⑴面向对象的综合航空锻造知识表示及分类技术。

采用面向对象方法，结合语义网络、产生式规则等多种知识表示方法，从知识的计算机数字化角度对航空锻造知识进行分类和表示，建立面向对象的航空锻造对象知识模型，采用对象的继承性实现航空锻造知识的分类，采用对象的属性、实例和方法结合规则等知识表示方式实现航空锻造知识的表示，构造航空锻造知识组织体系。

⑵基于工作流的航空锻造知识获取技术。

在航空锻造知识对象模型的基础上，基于工作流技术的航空锻造知识获取方法，通过对知识的获取、校对、评估、审核和批准等过程控制，实现航空锻造知识的录入、校正和发布生效，建立航空锻造知识获取控制机制，并在此基础上建成航空锻造知识库。

⑶基于知识的航空锻件研发、工艺设计和制造支持技术。

基于航空锻造知识库，针对航空锻件的研发、工艺和制造环节，研究实现基于知识的航空锻造研发和工艺支持技术，包括基于锻造知识库(如材料库、设备库、锻造参数库等)的锻件快速研发和工艺设计、基于典型锻件的快速研发和工艺设计、基于参数化的锻件快速研发和工艺设计等技术，实现基于知识的航空锻件研发和制造，提高锻件设计和工艺质量，缩短研制周期。

⑷基于Webservice 的航空锻造知识快速检索和使用技术。

基于面向服务(SOA)的思想，研究Webservice知识访问接口，在根据航空锻造知识组织体系建立的知识地图支持下提供航空锻造知识资源总目录，并在系统身份认证和权限控制下，实现对航空锻造知识的快速检索与再用，支持航空锻造企业技术人员学习、交流和工作能力提升，支持航空锻件的快速研发、工艺设计和制造。

航空材料知识库管理系统研究

针对航空制造企业对材料数据管理与应用的需求，搭建材料数据综合管理系统，实现材料数据及相关信息的系统管理、分析计算和综合利用，逐步建立满足适航要求的航空材料体系和选用规范，为产品设计、制造与维护提供有力支持。该系统涉及的关键技术包括以下七项。

⑴采用B/S 模式，搭建材料数据综合管理系统整体架构，实现材料数据的入库、存储、计算、分析、查询及使用等管理。

⑵建立系统平台门户，实现基于产品零部件信息、材料种类和牌号、材料标准、工艺方法、材料性能属性等多形式的材料信息查询、统计报表生成、看板管理和任务提醒等功能。

⑶根据航空制造企业工作流程，实现材料原始数据产生、分析处理、审批入库、查询应用、审批使用、数据升级等全流程的材料信息及数据信息管理及选用管控，并充分体现适航对材料数据可靠性和溯源性的要求。

⑷实现材料数据的统计分析和设计许用数据生成，满足材料鉴定评价及设计许用基值数据计算的要求。

⑸实现材料测试过程数据的管理与控制，包括测试任务管理、测试资源管理和相关知识管理。

⑹实现UG、ANSYS 等设计分析软件在线浏览、调用MDMS 中的材料数据，实现MDMS 获取材料测试设备端测试数据的集成接口，实现MDMS 与产品管理系统的集成接口。

⑺满足涉密信息系统分级保护测评安全要求，实现用户权限管理、角色管理、密级管理、审计管理和日志管理等。

航空锻造企业信息化系统

针对航空锻造企业对CAD/CAPP/CAM 系统集成及企业信息化管理的需求，搭建基于CAPP 系统的企业信息化集成平台，利用计算机技术辅助产品设计、工艺编制、产品管理和控制产品加工过程，提升企业的信息化水平，提高制造效率和性能，保证产品质量，降低生产成本。该系统涉及关键技术包括以下三项。

⑴基于航空锻造特点的CAPP 系统应用。

建立以锻造工艺典型化、标准化(成组化)为基础的检索式CAPP 系统，建立设备库、工装库，实现工艺规程设计优化与标准化(成组化)，应用CAPP系统完成机加及装配工艺的编制，实现计算机辅助的材料定额计算及汇总，缩短工艺设计周期。

⑵实现CAD/CAPP/CAM 的系统集成。

建立三维CAD 设计系统(平台)，建立通用图形库、数据库及常规设计计算系统，实现产品设计系列化和通用化，解决部分产品设计中的重复劳动，实现CAD 系统内部与外部数据共享以及集成运行，为实现CIMS 奠定基础，缩短设计周期，降低设计成本，降低产品成本。

⑶实现与PDM/ERP 系统的信息集成。

基于产品数据生命周期管理，开展项目流程管理，建立图库快速检索系统，实现产品结构配置，解决CAD 系统内部与外部数据共享和集成运行，实现PDM 为CAPP/ERP 提供产品设计信息，为ERP 提供CAD/CAPP 信息。

结束语

以上研究成果已应用于多个航空制造企业(贵州安大航空锻造有限责任公司、陕西宏远航空锻造有限责任公司、贵州航宇科技发展股份有限公司、上海商用发动机制造公司等)，取得显著的应用效果。结合科研与教书育人工作，西工大在此研究方向已培养研究生50 余人，发表学术论文50 余篇，为航空企业智能化与信息化发展做出了一定贡献。