周炜 谷牧 杨灵运 王梓淼

摘要：基于云制造技术，面向航天产品智能总装生产的计划、生产、测试、外协管理等生产运营过程，解决跨系统及应用、跨企业、跨云域、IT与OT的数据集成及融合问题。研究新一代信息技术与专业技术深度融合下的企业数字化融合集成架构。研究多云协同技术，解决航天产品装配过程跨企业、跨业务域生态协同场景下统一数字模型的跨阶段传递及融合。提高航天器产品装配效率、质量一致性，及运维服务保障效率。

Abstract： This research is oriented to intelligent assembly process for aerospace products based on cloud manufacturing theory. For sake of solving the syncretic integration across multiple applications， enterprises， cloud service and IT/OT field. Considering syncretic integration structure based on new generation of information technology and subject technology. Based on multi-cloud collaboration technology， this report supporting transmit the unified digital model cross lifecycle. Improve the efficiency of assembly， quality and smart maintenance of aerospace products.

关键词：融合集成;云制造;多云协同

Key words： syncretic integration;cloud manufacturing;multi-cloud collaboration

中图分类号：F407.67                                     文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）05-0181-03

0  引言

工业领域当前正在发生一场重大变革，如美国等国家相继出台了“再工业化”战略，我国提出的新基建战略，支撑经济社会数字化转型和新旧动能转换。技术创新需要结合围绕数据资源开发、感知、收集、传输、计算、调用、存储、分发、处理和分析，构建“万物智联”的信息网络体系、战略计算平台、开源社区和数字孪生体，塑造数字产业化及产业数字化生态。在这一过程中，需要通过新一代人工智能技术的应用，引领信息技术和数字化生态系统在智能制造模式中不断创新，解决航天产品生产模式与数字化集成平台的融合升级。

航天产品的集成化、智能化要求以及复杂度越来越高，其定制化、小批量、高可靠性等特性，对于装配过程的拉动性及柔性智能要求逐步提高。为此，建立适应柔性智能总装及IT/OT集成的融合集成架构，以及基于数据与模型融合的多云协同技术应用，支撑建立高效的全生命周期产品线到數据网络的链路，促进构建数据驱动、自主创新、跨界融合为导向的云制造生态体系，以及融合集成的社会化协作云制造模式。

1  研究目的

1.1 研究背景

总装/测试过程涉及的产品品种多且结构复杂，外协配套生产多，针对系统生产过程中存在的总装/测试过程质量数据采集不全、利用率低，数据服务支撑能力弱等问题，通过创新的融合集成架构，基于云制造技术、基于数据与模型融合的多云协同技术，实现总装智能生产线系统横向和纵向的一体化。融合集成平台提供应用系统的集成接口、数据接口、流程引擎、模型管理工具等，满足面向不同应用系统（跨阶段多类业务）间、IT与OT间、企业间的多元异构数据的集成、交互，实现总装生产过程的监督管理和核心业务的紧密耦合，增强总装生产核心业务的稳定性，提升总装智能生产线的信息化整合能力。

通过各个系统集成建设，快速实现各系统之间的数据共享和协同应用，实现面向云制造融合集成架构的应用，实现横向和纵向的业务流转和数据交换需求。

1.2 现状与问题

总装产品品种多且结构组成复杂，外协配套生产单位多，跨企业间、跨云域协同管理应用场景多、提升数字化系统应用的需求强。同时，产品总装/测试过程涉及各业务应用系统之间的业务集成及数据集成，产生海量多元异构的数据，包含成本、计划、工艺、质量等，目前大多各自存储、应用、各业务之间、应用系统之间具有孤岛效应，未形成基于统一集成平台的数据清洗、处理及分析应用，缺乏模型跨阶段连续传递、数据和模型驱动的虚实融合的能力。研究面向智能总装生产线的融合集成架构研究及应用，以支撑跨域协同研发管理体系，实现跨企业、跨地域的全面研发协同，提升总装过程生产效率、提升质量管控能力。

1.3 研究目标

研究设计融合集成架构及其应用验证，解决数据、服务、消息、设备等多种集成方式配合使用，研究跨云域的数据与模型融合协同，打通云上云下企业应用、数据、设备及合作伙伴之间的信息孤岛。提供集成、共享、协同的工作环境，最大限度地实现信息化与业务工作的融合，使信息系统适应不断变化的业务应用需求。同时将各部门之间的试验业务流进行整合，使各个部门能够基于统一的平台在试验各阶段进行协同配合，并将各单位的试验方法、项目管理、流程管理、数据安全管理、数据分析处理、数据挖掘等诸多方面提升到一个全新的管理水平;实现模型跨阶段连续传递、数据和模型驱动的虚实融合的能力，跨域协同研发管理体系，实现跨企业、跨地域的全面研发协同。推动航天产品装配作业的生产效率、提升产品质量、降低生产成本、加快产品创新速度。

2  研究内容

2.1 基于云制造的智能总装集成应用

通过对总装、测试过程多元异构数据的实时动态感知及接入云平台，应用融合集成架构进行数据分类、清洗等数据处理，建立数据与工艺指标的关联关系模型，提高优化决策依据。

通过总装全生产流程中所有供应商-企业的集成，实现物流信息与资源共享、物流过程跟踪与监控、物流服务能力评价、物流信息安全传输等，减少物流活动中的错误发生率，提升物流效率，推动精益智能物流管理水平提升。

产品交付后的远程运维及智能服务系统，通过分析产品交付后的检验、维护、测试数据等，为客户提供产品维护预警及远程运维指导，实现厂内航天产品智能总装生产线的价值提升。

2.2 面向智能总装生产线的融合集成架构设计

面向智能总装生产线的的融合集成架构，解决数据、服务、消息、设备等多种集成方式配合使用，研究跨云域的数据与模型融合协同，打通云上云下企业应用、数据、设备及合作伙伴之间的信息孤岛。提供集成、共享、协同的工作环境。通过基础层、数据层、服务层、应用层、展现层的融合集成设计。联接企业内所有分布在不同云域的内部IT、OT数据，并通过统一的标准化规范开放至其他应用系统。建立基于统一数据模型的核心数据链融通，反哺业务的闭环。解决多种业务系统（ERP、物联网平台、互联网高清地图），多种异构数据源（MySQL、MongoDB、Restful API等）采集数据，为统一的数据层汇聚数据。

2.3 基于数据及模型融合的多云协同研究

基于统一数据及模型融合，研究跨云域的多云协同。解决不同云域间数据集成、互联与协同。面向航天器总装跨企业（云域）、跨地域、跨业务阶段的协同场景，基于消息分布式集成，打通地域限制实现，实现区域业务集成自治。基于融合集成平台及融合节点，实现与下游配套企业的业务系统跨网络对接，打通上下游销售、供应用链、服务等业务集成，解决数据孤岛。

3  基于云制造总装拉动协同应用

基于云制造的总装拉动协同场景（图1），实现面向融合集成架构的集成应用。

建立外协配套厂商与厂级数据中心的集成，对生产计划订单以及订单计划完成情况进行监控和管理，对外协配套厂商的质量数据、测试数据进行统计、分析，实现对测试、总装过程的产品一致性等分析，提高产品质量。

建立产品总装智能生产线的设备信息、质量信息、计划信息等与融合集成平台的对接，对融合集成平台设备信息、产品质量、产品测试等信息进行分析，实现对产品系统总装、测试等环节的在关键指标采集分析，实现总装/测试过程可视化分析和辅助决策管理。

建立产品客户与云制造服务平台的产品维护服务信息集成，生成售后维护计划，缩短产品维护服务响应周期，提高产品售后服务质量;完成产品维护数据与融合集成平台对接，对产品维护质量数据等信息进行统计、分析。

4  基于统一数字模型的融合集成架构

面向智能总装生产线的的融合集成架构（图2），解决数据、服务、消息、设备等多种集成方式配合使用，研究跨云域的数据与模型融合协同，打通云上云下企业应用、数据、设备及合作伙伴之间的信息孤岛。提供集成、共享、协同的工作环境。通过基础层、数据层、服务层、应用层、展现层的融合集成设计。通过应用与数据链接、业务关系链接，实现面向不同业务场景和业务应用的资产汇聚、沉淀，支持基于数据和模型的统一业务流、资金流一体化管理。

一是联接企业内所有分布在不同云域的内部IT、OT数据，实现IT、OT集成，不同应用之间集成，设备数据、供产销数据可通过融合集成平台汇聚到统一的数据层里，提高生产过程的安全性、可预测性及可持续性。

二是支持通过统一的标准化规范开放至其他应用系统。建立基于统一数据模型的核心数据链融通，反哺业务的闭环。解决多种业务系统（ERP、MES、物联网平台等），多种异构数据源（MySQL、MongoDB、Restful API等）采集数据，为统一的数据层汇聚数据。

5  基于数据及模型融合的多云协同技术

基于统一数据及模型融合，探索跨云域的多云协同（图3）。解决不同云域间数据集成、互联与协同。面向航天器总装跨企业（云域）、跨地域、跨业务阶段的协同场景，一是探索跨域集成，基于消息分布式集成，打通地域限制实现，实现区域业务集成自治。二是基于融合集成平台及融合节点，实现跨云集成，打通与下游配套企业的业务系统、云间核心业务、SaaS、等业务间无缝对接。

基于总体思路，多云架构融合集成平台上使用时，采用RPC 框架，以及基于 RPC 框架做的服务治理能力，包括服务注册发现、熔断容错、限流等机制。技术选型上使用微服务框架的技术底座，都可以基于 Spring、 Spring Boot技术栈来构建。

多云协同平台的构建方法及系统，可将系统的基础功能提炼封装成固件以作为构建平台的基础设施，部署方式、集群、性能、用户、权限、协作授权等基礎功能的开发，简化了开发难度、工作量又能实现平台式统一管理，实现多云协同管理和场景应用。

6  应用构想与结语

在融合集成平台上，面向航天产品装配过程的计划、排程、库存、测试、外协过程管控、质量管理等跨阶段业务，基于开放接口向下接入制造资源、服务，全面感知制造过程状态，向上承载各类应用，打通全链条数据通路，复用工具组件灵活构建APP，基于人工智能模型和算法，进行异地协同设计仿真、动态调度生产、智能服务管理等关键过程，提升产品设计效率、缩短研制周期、降低运营成本、降低产品不良率，实现生产过程透明化、智能化管理，助推企业构建智慧云制造生产模式。

参考文献：

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