近年来，在全球新一轮科技革命和产业变革融合促动下，美国波音公司（Boeing）、洛马公司（Lockheed Martin）、雷神公司（Raytheon）、欧洲空客防务与航天公司（ADS）、泰雷兹- 阿莱尼亚航天公司（TAS）等先进军工企业积极布局智能工厂，创新航天研制生产模式，深化机器人与增材制造装备技术应用，推进数字孪生、增强现实等新一代信息技术与航天研制生产紧密融合，加速航天制造业智能化升级转型，对保障新型航天装备研制生产，增强企业核心竞争力，提升企业质量效益等具有重要意义。

一

布局智能工厂，创新航天研制生产模式

智能工厂建设已成为美欧推进智能制造发展的重要抓手和着力点，旨在形成工厂信息物理融合系统，优化生产过程和要素配置，实现智能化生产制造。洛马公司、空客防务与航天公司、雷神公司等军工巨头采取现有工厂设施升级改造或新建工厂等方式，布局智能工厂，推进新一代信息技术、增材制造、智能装备等应用，创新卫星、导弹等航天装备研制生产模式，引领美欧航天制造业创新发展。

1. 洛马公司投资建设多尺度卫星柔性制造智能工厂

为推进机器人、增材制造、虚拟现实、智能载荷等新兴技术与卫星研制生产的融合应用，洛马公司于2017 年8 月投资3.5 亿美元启动卫星制造“门廊中心”（Gateway Center）建设，旨在形成卫星敏捷、高效、高精度的大中小多尺度柔性制造能力。2018 年7 月，“门廊中心”完成基础建设，预计2020 年建成并通过安全标准认证。

2. 雷神公司发展兼具导弹与微小卫星制造能力的智能工厂

近年来，雷神公司引入机器人、计算机控制、精益生产、柔性制造等先进技术和理念，通过多种措施推进基于物联网的导弹智能工厂建设，在各个工厂部署多种机器人与工人协同作业，如自动导引车、导引头装配机器人、测试机器人等。其红石导弹总装厂（Redstone Arsenal）是世界上第一个用于大型导弹组装的自动化工厂，采用洞穴式自动虚拟环境技术进行生产线建设布局，实现了智能物流和全自动化组装，推进导弹研制生产智能化转型。

雷神公司于2014 年开始考虑使用导弹装配、集成和测试生产线发展微小卫星制造能力，并在位于图森市的导弹智能工厂启动了下一代航天智能工厂建设，用于制造和测试微小卫星与传统导弹产品。2018 年12 月，雷神导弹智能工厂生产的“看我”（SeeMe）计划微小卫星成功发射。

雷神公司智能工厂制造的“看我”微小卫星

3. 空客公司与一网公司合建微小卫星快速批量生产智能工厂

空客公司通过建设智能工厂，推进模块化设计、协作机器人、增强现实、智能装配、增材制造等技术的工业化应用，实现了工厂高度智能化，制造效率和质量大幅提升。2018 年7 月，空客公司与一网公司（OneWeb）联合建设的美国佛罗里达智能工厂完成主体结构建设，后续将安装2 条OneWeb 微在保证质量和可靠性的同时，大幅缩短量产微小卫星的制造周期并降低生产成本，推动卫星制造向流水线作业转变，为构建超大规模微小卫星星座以及实现卫星快速补网发射提供有效保障。

空客公司与一网公司合建卫星智能工厂示意图

4. 波音公司、空客公司布局可制造航天器的未来智能工厂

为实现智能制造工业化应用，波音公司、空客公司等企业面向未来布局智能工厂。波音公司与英国谢菲尔德大学（University of Sheffield）联合成立先进制造研究中心，面向航空航天等高端制造业，构建世界上首个可按照产品生产需求重组的“2050 未来工厂”（Factory 2050），将综合运用先进机器人技术、柔性自动化技术、无人工作区、即插即用机器人与虚拟环境下离线编程技术、增材制造技术、人机界面技术和新型编程与培训工具等先进技术。空客公司提出“未来工厂”（Factory of the Future）研发计划，主要研究机器人、虚拟现实、增材制造等智能制造技术的工业化应用，已开发出“逼真人机工程分析”工具，正开发多自由度协同机器人、可穿戴式外骨骼等，正在建造增材制造车间，旨在在24 小时内制造出定制零件，解决备件短缺问题。

二

推动机器人制造装备应用，

提升航天制造自动化智能化水平

为满足航天装备高效研制生产需求，洛马公司、雷神公司、诺格公司（Northrop Grumman）、泰雷兹- 阿莱尼亚航天公司等企业积极推动机器人技术应用，并逐步扩展到航天自动化智能化装配、增减材制造与检测、太空装配与制造等领域。

1.发展兼具增减材制造能力的智能化混合制造机器人

为解决增材制造零部件尺寸精度和表面光洁度低等问题，美欧军工企业通过发展智能化增/ 减材混合制造机器人，以期实现先用增材制造快速自动化打印，再通过自主切削加工确保精度及质量，加速增材制造推广应用。例如，洛马公司建成世界上首台“多机器人增减材混合设备”，该设备由2 个机器人串行工作，具备增材制造、减材加工和工艺过程监测、尺寸检查、热测量等多种功能，适用于多种材料加工，已经过卫星零部件制造的验证。

2.加速太空装配与制造机器人创新发展

为满足未来在太空按需制造零部件并实现自动化集成装配的太空制造的需求，在美国“凤凰”（Phoenix） 计划、“ 蜻蜓”（Dragonfly） 计划、“太空建筑师”（Archinaut）项目等太空装配与制造相关项目任务支持下，诺格公司、麦克萨技术公司（Maxar Technologies）、太空制造公司（Made In Space）等企业积极主持或参与太空装配、太空制造集成一体化机器人创新研究。例如，在“蜻蜓”计划支持下，麦克萨技术公司正研发通信卫星大型天线太空机器人装配系统，旨在实现卫星自行在轨装配和置换天线反射器，预计2020 - 2029 年间进行在轨演示验证；太空制造公司于2010 年开始发展太空机器人太空制造装配一体化技术，2019 年3月成功完成了太空机器人增材制造与装配能力地面验证，即将开展全系统飞行试验；诺格公司、马里兰大学（University of Maryland）等正参与“凤凰”计划提出的“细胞星”集成装配服务机器人研制，预计于2021 年开展在轨试验。

三

结束语

智能制造作为新一代信息技术与制造技术深度融合的产物，已成为全球制造业发展的共识，智能转型成为建设制造强国的关键。美欧军工企业持续推进以数字化、网络化、自动化和人工智能为代表的先进制造技术应用，改造传统制造业生产方式和发展模式，推动航天装备研制生产模式敏捷化、精益化、网络化、数字化，加速航天制造业智能化升级，对于推动航天装备升级换代，增强企业核心竞争力等具有重要意义。

来源：《卫星应用》201906期

作者：孙红俊、张文杰、张利艳