1  项目背景介绍

空间站建设、探月工程、深空探测等国家重大航天工程是列入“十四五”规划和2035年远景目标纲中的重大科技前沿攻关领域。液体火箭发动机是弹、箭、星、船、器等航天装备的动力装置，是我国航天工程以及战略威慑的重要动力支撑。在生产任务剧增、多型号并举的新形势下，液体火箭发动机制造在满足型号发展和提高产能方面的任务艰巨而紧迫。我国长期沿用单件研制的固定站位集中装配模式，要求每名装配工人熟知发动机整体结构，对操作者技术水平要求极高。新一代大推力液体火箭发动机与常规运载发动机相比，其设计指标、系统方案、结构布局、工艺和材料需求等的差别，决定了其装配难度远高于其他系列火箭发动机。面临生产任务急剧增长的压力，增加装配工、检验员、焊工等人员数量将带来人力、装配场地爆发式增长的问题，也增加了现场工艺、生产情况处理以及工装、量具等资源状态管理难度。能力扩张型发展并不能完全化解任务需求增加与生产能力的矛盾，同时还增加了产品质量问题隐患，亟需通过智能制造推动向体系效能型升级，实现航天制造技术发展与管理模式创新。

2  项目目标与原则

面向国家重大航天工程的战略需求，根据液体火箭发动机自身的装配工艺流程、装配特点，建立我国首条新一代大推力液体火箭发动机总装脉动生产线，解决任务持续增长与资源约束冲突，实现国家重要战略型号与智能制造体系的创新融合。

3  项目实施与应用情况介绍

本项目实现了产品信息数字化、全流程控制智能化、多专业制造协同化和各业务系统集成化。其主要创新如下：

（1）提出了并行制造的脉动式装配作业模式，提升流程科学性与资源协调性

本项目阐明了并行协同的作业模式思路与工艺规划原则，创新装配工艺理念，重构装配流程，主线流程负责发动机总装及测试工作，支线流程负责组件提前装配和定制化导管生产工作，形成主线拉动支线、支线支撑主线的工艺流程架构。产线平衡率达到86.47%，单工序作业时间缩短60%以上，彻底解决了总装过程中调整环、定制化导管加工等环节串行生产面临的瓶颈难题。

（2）攻克了基于数字孪生的位姿调控与定位补偿关键技术，保障装配质量一致性

航天受限于制造工艺，推力室等主要部件的实际产品与设计模型存在较大误差。本项目突破了大尺寸空间多视角测量与配准技术，构建数字孪生体，在虚拟空间解算位姿关系。通过目标点追踪实时进行重负载机器人位姿调控与定位补偿，完成涡轮泵与推力室的精准对接。两轴线平行度不大于0.3mm、间距偏差不大于±0.2mm，对发动机装配的一致性有决定性作用。

（3）解决了模型与数据驱动的虚拟装配核心难点，改变人工试错修磨的作业方式

基于激光与图像融合方式测量导管接口与导管管型，并实现管路数字化重构。在虚拟环境下，加载数字孪生体，模拟导管装配过程，实现复杂约束条件下导管余量去除计算与装配效果仿真。在多标定系统下完成机器人规划路径，完成导管自寻位切割。改变了人工多次比试，并通过锯切、打磨、锉修等方法去除导管待焊端面预留余量的作业方式。

（4）建立了虚实结合的智能化生产管控体系，推进生产现场的精益管理

以液体火箭发动机的装配过程为主线，管控软件基于数据构建虚拟产线运行模型，实现装配线及生产全流程进行整体管理配置。在生产线各单元信息化系统部署终端，完成装配管理、数据采集、问题跟踪与处理、定制化生产数据传递等，关键参数数据采集率覆盖100%，实现脉动、并行的生产过程的数字化管理，同时支撑决策层、管理层、执行层的业务与数据贯通。

4  效益分析

本项目充分体现了动态感知、实时分析、自主决策、精准执行等智能要素，是几十年来传统总装模式的根本性变革。项目规划了基于并行工程的脉动式装配模式，在关键工艺指标控制、产品装配一致性、关键环节生产效率提升方面发挥了巨大的作用，产能提升300%以上，一次装配合格率从60%提升至98%，单位产值能耗降低15%，为航天任务实施提供高质量、高稳定、高安全度的液体火箭发动机产品，产生了重要的经济及社会效益。

液体火箭发动机是弹、箭、星、船、器等航天装备的动力装置，是我国航天工程以及战略威慑的重要动力支撑。本项目面向国家重大航天工程的战略需求，根据液体火箭发动机自身的装配工艺流程、装配特点，建立我国首条新一代大推力环保液体火箭发动机总装脉动生产线，实现了产品信息数字化、全流程控制智能化、多专业制造协同化和各业务系统集成化。创新技术充分体现了动态感知、实时分析、自主决策、精准执行等智能要素，是几十年来传统总装模式的根本性变革，实现了国家重要战略型号与智能制造体系的创新融合，为航天任务实施提供高质量、高稳定、高安全度的液体火箭发动机产品，产生了重要的经济及社会效益。