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1  項目背景介紹

空間站建設、探月工程、深空探測等國家重大航天工程是列入“十四五”規劃和2035年遠景目標綱中的重大科技前沿攻關領域。液體火箭發動機是彈、箭、星、船、器等航天裝備的動力裝置，是我國航天工程以及戰略威懾的重要動力支撐。在生產任務劇增、多型號并舉的新形勢下，液體火箭發動機制造在滿足型號發展和提高產能方面的任務艱巨而緊迫。我國長期沿用單件研制的固定站位集中裝配模式，要求每名裝配工人熟知發動機整體結構，對操作者技術水平要求極高。新一代大推力液體火箭發動機與常規運載發動機相比，其設計指標、系統方案、結構布局、工藝和材料需求等的差別，決定了其裝配難度遠高于其他系列火箭發動機。面臨生產任務急劇增長的壓力，增加裝配工、檢驗員、焊工等人員數量將帶來人力、裝配場地爆發式增長的問題，也增加了現場工藝、生產情況處理以及工裝、量具等資源狀態管理難度。能力擴張型發展并不能完全化解任務需求增加與生產能力的矛盾，同時還增加了產品質量問題隱患，亟需通過智能制造推動向體系效能型升級，實現航天制造技術發展與管理模式創新。

2  項目目標與原則

面向國家重大航天工程的戰略需求，根據液體火箭發動機自身的裝配工藝流程、裝配特點，建立我國首條新一代大推力液體火箭發動機總裝脈動生產線，解決任務持續增長與資源約束沖突，實現國家重要戰略型號與智能制造體系的創新融合。

3  項目實施與應用情況介紹

本項目實現了產品信息數字化、全流程控制智能化、多專業制造協同化和各業務系統集成化。其主要創新如下：

（1）提出了并行制造的脈動式裝配作業模式，提升流程科學性與資源協調性

本項目闡明了并行協同的作業模式思路與工藝規劃原則，創新裝配工藝理念，重構裝配流程，主線流程負責發動機總裝及測試工作，支線流程負責組件提前裝配和定制化導管生產工作，形成主線拉動支線、支線支撐主線的工藝流程架構。產線平衡率達到86.47%，單工序作業時間縮短60%以上，徹底解決了總裝過程中調整環、定制化導管加工等環節串行生產面臨的瓶頸難題。

（2）攻克了基于數字孿生的位姿調控與定位補償關鍵技術，保障裝配質量一致性

航天受限于制造工藝，推力室等主要部件的實際產品與設計模型存在較大誤差。本項目突破了大尺寸空間多視角測量與配準技術，構建數字孿生體，在虛擬空間解算位姿關系。通過目標點追蹤實時進行重負載機器人位姿調控與定位補償，完成渦輪泵與推力室的精準對接。兩軸線平行度不大于0.3mm、間距偏差不大于±0.2mm，對發動機裝配的一致性有決定性作用。

（3）解決了模型與數據驅動的虛擬裝配核心難點，改變人工試錯修磨的作業方式

基于激光與圖像融合方式測量導管接口與導管管型，并實現管路數字化重構。在虛擬環境下，加載數字孿生體，模擬導管裝配過程，實現復雜約束條件下導管余量去除計算與裝配效果仿真。在多標定系統下完成機器人規劃路徑，完成導管自尋位切割。改變了人工多次比試，并通過鋸切、打磨、銼修等方法去除導管待焊端面預留余量的作業方式。

（4）建立了虛實結合的智能化生產管控體系，推進生產現場的精益管理

以液體火箭發動機的裝配過程為主線，管控軟件基于數據構建虛擬產線運行模型，實現裝配線及生產全流程進行整體管理配置。在生產線各單元信息化系統部署終端，完成裝配管理、數據采集、問題跟蹤與處理、定制化生產數據傳遞等，關鍵參數數據采集率覆蓋100%，實現脈動、并行的生產過程的數字化管理，同時支撐決策層、管理層、執行層的業務與數據貫通。

4  效益分析

本項目充分體現了動態感知、實時分析、自主決策、精準執行等智能要素，是幾十年來傳統總裝模式的根本性變革。項目規劃了基于并行工程的脈動式裝配模式，在關鍵工藝指標控制、產品裝配一致性、關鍵環節生產效率提升方面發揮了巨大的作用，產能提升300%以上，一次裝配合格率從60%提升至98%，單位產值能耗降低15%，為航天任務實施提供高質量、高穩定、高安全度的液體火箭發動機產品，產生了重要的經濟及社會效益。

液體火箭發動機是彈、箭、星、船、器等航天裝備的動力裝置，是我國航天工程以及戰略威懾的重要動力支撐。本項目面向國家重大航天工程的戰略需求，根據液體火箭發動機自身的裝配工藝流程、裝配特點，建立我國首條新一代大推力環保液體火箭發動機總裝脈動生產線，實現了產品信息數字化、全流程控制智能化、多專業制造協同化和各業務系統集成化。創新技術充分體現了動態感知、實時分析、自主決策、精準執行等智能要素，是幾十年來傳統總裝模式的根本性變革，實現了國家重要戰略型號與智能制造體系的創新融合，為航天任務實施提供高質量、高穩定、高安全度的液體火箭發動機產品，產生了重要的經濟及社會效益。