物聯網是指通過信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。物聯網的研究和應用日趨廣泛，包含有電子標簽識讀器硬件、物聯網軟件、電子商務相關研究等眾多方面。

航空制造業是一個關系國家安全的高技術產業，是知識密集性、技術密集性、綜合性強、多學科集成的產業，同時是高投入性、高附加值和高風險性的產業。其最典型的特點是離散式生產，產品結構、工藝流程十分復雜，產品配套的零件種類和數量眾多，尤其是大量的結構件需要機械加工與裝配，使得生產過程、協調關系非常繁雜且生產周期長^[1]。這些特點使得航空制造業成為物聯網技術最有潛力的應用領域之一，從飛機數萬個零部件的制造、運輸，到飛機的飛行、維修，物聯網技術的應用空間無處不在。它可以大大提高供應鏈的自動化能力，保障飛機零部件的供應，使得航空部件的狀態可實時監控，提高航空飛行和航空服務的安全性與保障性，使飛機部件的維修保養和更換變得非常方便，其最終目標是保證持續的空中安全^[2]。
 
國內物聯網技術應用現狀

目前，物聯網技術在國內航空制造業中僅有個別企業開展試點應用，大規模的行業應用尚未展開，但是在汽車制造業有了廣泛的應用。汽車制造業由于產品批量大、自動化程度高，普遍采用物聯網的射頻識別（RFID）技術，用于生產過程中的流程控制與生產信息的控制，實現物流與信息流的同步^[3]。國內外汽車廠商在汽車制造的四大工藝段沖壓、焊裝、涂裝、總裝及發動機的裝配制造過程中，廣泛采用RFID產品。很多汽車零部件供應商及OEM設備商也都普遍采用RFID，用于生產制造，顯著提高了生產效率。

在汽車零件制造環節，上海通用公司為實現在同一條生產線上生產4種不同平臺的車型，通過AVI系統完成了不同工藝段車體的自動識別跟蹤和生產過程的控制^[4]。AVI自動車身識別系統控制焊裝、車體分配中心、涂裝的車體直到車體運送到總裝。每個AVI系統通過以太網連接到工廠信息系統FLEX/SFE。AVI系統從FLEX/SFE系統請求生產數據，或把車身的信息送FLEX/SFE系統。FLEX/SFE通過系統可知某輛特殊的車體的位置，并且處于什么生產階段。通過安排從車體分配中心過來的相同顏色的車體一起噴涂來提高生產效率。

在汽車涂裝工藝方面，奇瑞二廠為實現車身自動轉接、存儲功能，并通過PLC控制自動化設備根據存儲在滑橇載碼體中的生產指令進行相應的操作，最終實現柔性自動化生產，運用物聯網技術控制系統控制車身的自動運行、自動存儲和自動轉接，大大提高了生產效率，為生產的良性循環提供了保障。

在汽車裝配環節，上海瀚鵬公司將RFID技術應用于發動機泵裝配線（圖1）。在汽車發動機泵的生產過程中，按照生產工藝流程可分為10多個裝配站點。在每一個站點，需要對所裝配泵的編號進行識別與確認，并在每個站點的工序完成之后，需要將完成的工序對應的站點編號寫入到泵所在托盤上。在泵進入到下一個站點時，先要對泵已經完成的裝配工序進行確認，即保證前面的工序已經完成后，再轉入下一工序的裝配。通過將RFID產品引入到泵的裝配過程中，使得泵的裝配狀態實時地記錄到系統中，并由系統程序來保證泵裝配的正確性。通過泵裝配過程中泵的識別與確認的自動化，提高了泵的生產效率。

在整車物流方面，安吉物流^[4]將一系列物聯網技術通過系統一體化的集成，開發了整車交接電子簽收系統，以電子交接的方式取代傳統的紙質交接方式將交接信息同現有的調度系統、倉儲系統、經銷商的管理系統相連接，形成數據鏈路，大大縮短供應鏈的響應時間，從而滿足公司管理需要并為客戶提供更為個性化的服務。

物聯網在電動車上也得到了廣泛的應用，通過物聯網的應用，可以實現不同控制系統之間的信息傳遞和共享，減少傳統電動汽車電器系統設計中的線束和接觸件，并且線束和接觸件的布置更加容易，提高各系統的可靠性、穩定性及安全性等。河南某公司^[5]自行研制了電動汽車物聯網系統，該系統主要利用CAN接口實時采集車輛狀態信息，并將數據通過公用無線通信設施發動到監控中心，監控中心將車輛的狀態數據存儲到數據庫。針對純電動車零部件生產中我國電池生產企業目前所提供的大容量、高功率、高電壓鋰離子蓄電池生產一致性差問題，可通過利用無線射頻識別（RFID）技術管理產品相關信息，從而實現自動化生產線運作，智能監控，智能診斷，加強產品質量的控制^[6]。

南京航空航天大學唐敦兵等^[7]將物聯網技術運用到循環經濟中，結合汽車產品的全生命周期中各個環節的特點，建立了一套完整的智能生產、消費、回收系統。通過在汽車零部件上安裝智能節點將汽車組建成為一個大的智能體，并以移動網絡為平臺，汽車整體為一個網絡節點，通過物聯網技術，將其與生產商、服務商、車主及網絡運營商等相關單位整合成一個完整的可循環經濟的物聯網絡模式，有效地解決了可循環經濟中產品回收循環困難的問題，并對物聯網技術在生產、消費、回收環節中的具體技術應用進行了深入研究。

另外，物聯網在智能化的物流配送^[8]、智能倉儲^[9]及企業生產管理等多個方面也得到了廣泛的應用。馬鋼^[10]應用物聯網技術實現了生產全程管理和企業綜合自動化，其RFID系統主要包括：智能門禁系統、考勤系統、食堂售飯就餐、消費等。另外，還可按用戶要求，在現有基礎上擴充其他應用子系統功能，如物品領用、小門禁子系統，充分發揮非接觸ID卡的一卡多用功能。馬鋼RFID卡管理系統的特點是各應用子系統可自成管理體系，也可以通過網絡互相溝通，既滿足各個職能管理的獨立性，又保證企業整體管理的一致性。各應用子系統的安裝和使用并不要求時間上的一致性，一卡多用功能也可以是一個延續實現過程，非常靈活，便于操作，方便今后系統擴充。

物聯網技術在國內航空制造業的應用前景

全球最大的兩家飛機制造商波音和空客在業內是競爭對手，但在RFID技術的發展和應用方面形成了高度的共識，正致力于將RFID技術應用于其供應鏈（見圖2）和飛機制造過程，為全面提升航空制造業的質量和水平作出重要的探索。RFID技術的日漸成熟，為航空制造業的發展提供了十分難得的遇。

隨著國內經濟的快速發展及國家政策的支持，航空市場的需求迅猛增長，給國內航空制造業帶來了強勁的需求拉動，航空制造企業生產任務的大量增加，再加上航空制造業自身特點，使生產管理變得更加復雜，也由此暴露出諸多問題：生產現場各種資源狀態難以及時地準確掌握，無法保證信息的繼承性與可追溯性；生產加工過程中產生的數據信息與問題反饋較慢；依然需要大量紙質文件，自動化程度低；倉儲管理自動化程度低，難以實現信息的同步更新，錯誤率較高；尚未打通數字化制造生產線，模擬量傳遞依然大量存在等^[11-12]。因此，建立一套先進有效的信息集成、實時監控的航空制造體系，增強決策部門在生產過程中的迅速反應能力，為決策者提供實時、準確、詳細的現場資料，及時解決現場問題，顯得尤為重要，這些需求使得物聯網技術必將在航空制造業大放異彩。

隨著物聯網與制造業技術的融合，其在生產線智能管理、貨物識別與跟蹤、倉儲智能控制、售后服務等方面的優勢正逐漸展現出來。航空制造業作為高端制造業之一，物聯網技術的應用勢在必行。將物聯網技術用于航空制造業，將會給國內航空制造業帶來巨大收益。

（1）生產線智能管理。

飛機零部件的生產過程十分復雜，一般分散在許多不同的工序環節，每一道工序完成不同的加工過程。因此可在生產線的各個環節布置讀寫器，建立信息采集點，在物料進入生產線之前，通過傳感器、電子標簽等對各種資源（如設備、工夾量具等）進行在線監測和實時監控，確保具備開工條件；當零部件進入加工點時，讀寫器即可以讀取到零部件標簽內的信息，包括材料規范、規格、尺寸、制造路線等，并將這些信息實時反饋到后臺管理系統中，以確保工裝設備等與加工零部件的正確配合使用；同時管理者還能夠動態監控零件質量趨勢，避免產品的批次質量事故發生，并由此追溯產品質量問題源頭，從而能夠循序漸進地改進生產工藝，以提高產品質量^[13-14]。有了這種及時準確的生產線管理，使得無紙化生產成為可能，省去了過去隨零件流動、手工填寫的紙質零件狀態記錄單（MPR），這樣可以減少人為錯誤，大大減少生產線停機現象，提高生產效率。如有數批略有不同的產品，需要使用同一生產線進行加工，便可將不同產品的相關信息寫入電子標簽。當產品進入加工工位時，讀寫設備通過讀取電子標簽內的信息，從而使加工設備確認加工哪種產品。如此將物聯網和現有的制造信息系統MIS等相結合，實現生產中物聯網與其他系統的協同工作，及時傳送準確的數據，從而提高生產效率并有效控制產品質量。

物聯網技術的應用為生產管理者提供了企業業務流程所有環節的實時數據，可允許結合各工序設備的工藝特點和相關的工藝、質量指標參數，進行各生產重要環節的工藝參數和設備運行參數等生產信息的在線監測和分析，幫助企業實現生產過程中半成品工序、成品工序的計量，供應鏈的自動實時跟蹤，讓管理者可實時掌握流程信息，并對生產進行監督管理。

（2）物料的識別、跟蹤及實時監控。

航空制造業用到的原材料品種繁多，價格昂貴且質量要求嚴格，因此這些物料的識別、跟蹤和實時監控非常重要。在原材料進廠入庫時在恰當的位置安裝電子標簽，標簽記錄其屬性信息，如原料名稱、牌號、規格、熱處理狀態等，在隨后庫存、備料等過程中，倉儲智能管理系統，結合生產線的智能管理系統，使物料的配送與生產節拍相匹配，以保證生產線物料的正常供應。在生產線上，當配置有電子標簽的物料進入生產線時，生產線入口處的識讀設備即可以讀取到標簽內的信息，并將這些信息實時反饋到后臺管理系統中；當物料進入每個工位時，每個工位處的識讀設備自動讀取本工位的零部件信息，工作人員按照相關信息提示進行加工，同時標簽自動記錄該工位處零件的相關信息，以指導下一工位的加工操作。如生產中有漏掉的工序，讀寫器就會發出警告并通過互連的計算機管理系統將信息發送給工藝人員，這樣可以保證在每一個工位上的加工和裝配的正確性^[15-16]。

另外，在可視化管理的基礎上，通過RFID實時監控裝配件在任意時刻的位置與工藝狀態來獲取每一個產品的歷史記錄，包括加工時間、產品批次、加工工位號、加工設備號等詳細信息，使得產品的生產全過程具有信息可追溯性，為及時分析產品質量問題、改進工藝、分析事故原因等提供強大的決策支持，形成基于RFID的在線物料跟蹤與產品質量信息追溯系統^[12,15]。

（3）倉儲智能管理。

倉儲管理系統（WMS）的工作流程包括入庫、出庫、盤點、提貨和分類等環節。

入庫/出庫：在倉庫入口/出口配有類似門禁系統的系統或者倉庫工作人員利用手持式無線終端，當配有電子標簽的物品進入倉庫時，即可記錄入庫信息。與手工錄入時的入庫記錄和盤點不同，庫存控制可大大簡化并更為精確；

倉庫盤點：在倉庫中，為了保證庫存記錄的精確性，保持適當的庫存水平和貨物的自由轉移，通常需要大量的工作。這些工作可以連同入庫發貨工作一起全部交由WMS系統管理，從而確保物流的優化配置。通過自動跟蹤，可以極大地提高清點的透明度和工作效率；

提貨和分類：WMS系統可以指導和跟蹤物品運輸到分類地點，并且可以實時地收集物品信息，調度和分配叉車的有效工作時間^[17-18]。

另外，倉儲車間還安裝多個攝像頭或視頻傳感器以及溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器等，加上相應的讀卡器等構成無線傳感器網絡，并使其基本覆蓋所有盲區，這樣工作人員可以在監控中心隨時了解倉儲車間的情況，并及時處理。這樣就在高效、準確、快捷的基礎上，進一步提高了倉儲管理的安全性^[9]。

（4）售后服務。

物聯網技術的使用并不會隨著飛機最終交付而終止，在運營期的維修保養（MRO）中也還需要用到。一架飛機可能由幾十萬個零部件組成，例如波音787里面需要用RFID管理的零部件多達2000多種，RFID在確認這些零部件的使用期限、召回缺陷零部件等方面將起到關鍵的作用。零部件的標簽跟蹤也能夠減少偽劣品的生產，并為供應商提供利益^[19]。通過在產品中置入物聯網連接功能，使得維修人員能夠遠程連接已經銷售出去的產品，并實施定期遠程檢測和必要的維修服務，從而降低了維修成本和對客戶的影響。

結束語

作為航空產業鏈的核心組成部分，航空制造業是航空新技術發展和應用的重點領域。正在全球范圍內其他行業廣泛應用的RFID技術，以其具有重量輕、小型、數字信息、無線通信傳輸以及加密技術應用等諸多優點，應該在國內航空制造業中發揮至關重要的作用。

盡管航空制造業有區別于汽車工業的行業特點，但汽車工業的物聯網技術應用對國內航空制造業有較大的參考借鑒作用。本文對物聯網技術在國內制造業，特別是汽車工業方面的應用進行了綜述，從汽車零件制造環節、涂裝工藝、裝配環節、整車物流及企業綜合管理等多個方面，對國內多個企業和研究機構的物聯網技術應用情況，進行了詳細的闡述和分析。分析結果闡述了物聯網技術應用有著廣闊的前景，而且隨著制造業與物聯網技術的進一步融合，未來的物聯網技術將無處不在。

目前，物聯網技術在國內航空制造業的應用遠落后于汽車工業及其他領域。采用物聯網技術可以對航空制造業生產線智能管理、貨物識別與跟蹤、倉儲智能控制、售后服務等方面進行優化與改進。物聯網技術不僅可以解決航空制造業在生產、倉儲管理等諸多方面的問題，還可以為航空制造業的發展提供更廣闊的思路。