本刊记者 谢玮
一枚运载火箭,零部组件以“数十万计”。传统模式下,为了完成一份整机质量资料的汇总,质量师、工艺员得在浩如烟海的纸质单据和分散的系统之间来回“搬运”,平均要花上约7天。
而在上海航天设备制造总厂有限公司(下称“上海航天设备制造总厂”)的智能工厂里,这一时间被压缩到了5分钟。
授权人员打开系统,几分钟就能追到全数据源头——从原材料检测、零件加工、部件装配到整机试验。这样的速度,并不来自加班加点,而是来自生产方式的重构。
日前,工业和信息化部等六部门联合揭晓全国首批领航级智能工厂培育名单,上海航天设备制造总厂凭借“高可靠规模化宇航产品全流程链动智能工厂”占据一席。

运载火箭舱体结构铆接 受访者|供图

运载火箭整体箱底镜像铣设备 受访者|供图
从火箭到螺丝钉都有“数字身份证”
在运载火箭总装区域,两个数十吨重的火箭子级正在对接。这里没有传统重工现场的嘈杂,取而代之的是电机轻微的嗡鸣。
一套“一站式”柔性自动对接系统,集成了大尺寸空间位姿测量技术。设备像长了“眼睛和手”,能自动捕捉位置、感知受力状态、自动调整姿态,像穿针引线一样,将数吨重的舱段严丝合缝地拼在一起。彻底告别了过去“靠人喊、靠眼看、靠手摇”的传统对接方式。
这种“举重若轻”,得益于工厂把复杂的“系统工程”搬进了数字世界。
在这里,每一件产品,大至整枚火箭,小到一颗螺丝钉,都拥有贯穿始终的唯一“数字身份证”。从原材料的成分分析、热处理过程的温度曲线,到装配时每一把扭矩枪的实时拧紧数据,乃至该部段经历的所有测试记录,都被自动汇集、动态关联,形成一个伴随产品终身的“全生命周期质量数据包”。
“我们交付产品的同时,也必须交付一套完整的数据包。”上海航天设备制造总厂研究员程辉告诉记者,假设某颗螺丝钉同批次材料出现波动,通过质量追溯图谱和AI技术的融合,系统能够从成千上万个零件中直接定位到受影响的具体零件,并判断出其所处仓库、哪台在制产品,或已装备于哪一枚火箭,“从以往依赖纸质档案、大海捞针到现在秒级响应”。
更重要的是,工艺知识不再止于文件归档,而是流转进PDM、MES等系统,在装配、质检、过程控制、追溯等环节持续发挥作用;对关键工序,先在虚拟环境中完成仿真、验证,再下发到设备端执行,减少返工和反复试错对周期的挤压。
以运载火箭动力系统的导管制造为例,其模式历经了“箭上取样+手工弯制”到“样管取样+数控弯制”,再到“数字取样+数控弯制”的跃迁。
如今,通过三维扫描获取实际装配空间数据,与设计模型智能比对、修复后,直接生成数控弯管指令,省去了实物样管反复试制的冗长环节。
这样的变革,使得导管数字取样效率提升120%,数字化工艺编制效率飞跃400%,数控弯管效率提高50%。通过智能工厂建设,上海航天设备制造总厂智能装备国产化率达到80%以上,生产效率提升40%。

运载火箭总装厂房 — 长征五号助推模块滚动装配工位 受访者|供图

运载火箭总装厂房 受访者|供图

运载火箭整体箱底充液拉深成形设备 受访者|供图
“光自己干得快没用,供应链得跟上”
当前,航天任务需求正发生深刻变化。一方面,国家航天任务对高密度发射、高可靠性的要求日益严苛;另一方面,商业航天蓬勃发展,对成本控制的敏锐度和供应链的响应速度提出了前所未有的挑战。
“光自己干得快没用,供应链得跟上。”程辉直言,要在商业航天时代保持竞争力,不能只是厂内闭环,必须带动全产业链协同。
“全流程链动”则建立起一套快速迭代的研制体系和开放式的供应链体系。“全流程”意味着覆盖和运载火箭相关的研发试验、产品生产、总装总测、出厂运输以及发射服务。“链动”则意味着以航天特有的组织生产模式作为输入,驱动全产业链上的企业业务关联流动,支撑航天产品的高质量、高密度研制。
在装备端,这种“链动”还体现在对国产高端装备的验证与反哺上。
航天制造大量涉及极端制造和极端环境服役要求,上海航天设备制造总厂通过与国内装备供应商的“伴随式”研发,将工艺需求转化为装备参数,联合研制了搅拌摩擦焊、自动化柔性总装、高精度镜像铣削等一批关键设备。
以火箭贮箱的制造为例,其箱底壁厚最薄处仅0.8毫米,且直径近4米,加工难度极大。高精度镜像铣削集成了距离、壁厚、线激光等多种传感器,在铣削过程中实时测量、实时反馈、实时调整刀具位置,实现了“边测边加”,将加工公差控制在正负0.1毫米以内。
工艺与装备的深度融合,攻克了长期困扰行业的弱刚性薄壁结构加工难题。
这不仅筑牢了产业链安全的“护城河”,也为国产高端机床和工业软件提供了宝贵的应用场景和验证数据,使其具备了向船舶、航空等其他高端制造领域推广的可能。
