SHANGHAI （CHINESE & ENGLISH） 面向多品种大批量生产的航天飞行器智能工厂 关键技术研究 刘骁佳 1，夏永江 2，戴 铮 1，王 堃 1，刘 晓 1，洪海波 1 （1. 上海航天精密机械研究所，上海 201600；2. 上海航天技术研究院，上海 201109） 摘 要: 我国航天领域的快速发展使得航天飞行器的品种和批量大幅增加，对其研制生产周期、成本和质量的 管控 管控能力提出了更高的要求。基于当前航天飞行器加工、装配车间发展现状，提出面向未来多品种、大批量生产的 航天飞行器智能工厂发展思路和总体架构，并从资源动态组织、人机协同制造、质量智能检验和产业链高效协同等 维度分析智能工厂的关键技术，通过将制造技术与数字化、智能化技术深度结合，为我国航天飞行器制造智能工厂 建设提供借鉴。 关键词: 航天飞行器； 大批量生产； 智能工厂 中图分类号: V 468 468 文献标志码: A DOI: 10.19328/j.cnki.2096‑8655.2025.02.007 引用格式： 刘骁佳，夏永江，戴铮，等 . 面向多品种大批量生产的航天飞行器智能工厂关键技术研究［J］. 上海航 天（中英文），2025，42（2）：58-66. Research on Key Technologies of Intelligent Factories for Multi-variety

产品创新：传统产品形式居多，附加值低，缺乏集成AI、 数据分析等增值功能。中小企业虽具创新潜力，但产业化与知 识产权转化率不高。 生产效率：工艺复杂（微米/纳米级精度），参数优化难； 生产设备相对落后，生产过程难以实时监控；多品种小批量模 式导致生产管控复杂、效率低。 - 5 - 质量合规：产品高精度与高稳定性要求下，质量管理体系 可能不完善，缺乏先进检测设备与方法，全流程（原材料、过 程、终检）风险管控存挑战。 时，通过软件定义仪器（如集成多模态AI功能），拓展精密仪 器设备人机交互模式，提升精密仪器设备产品性能及产品附加 值； 二是针对精密工艺参数优化难，多品种小批量导致排产混 乱。数字化转型可有效提升设备综合效率（OEE），基于多条 件约束性动态计划排程，实现多品种小批量订单的规模化定制 生产。 - 6 - 三是针对检测依赖人工，过程质量失控率高，追溯体系不 完善导致合规成本攀升。数字化转型可形成质量追溯机制，有 采购管理七大场景，编制了数字化转型分级指引及典型案例。 - 7 - 图：精密仪器设备行业中小企业数字化转型典型场景金字塔图 - 8 - （一）产品生命周期数字化 1.产品设计 痛点需求： 一是定制化响应滞后。多品种小批量需求下，缺乏参数化 设计能力，难快速响应客户定制需求。二是产品附加值低。传 统产品缺乏AI与数据分析增值功能。 应用场景： 一级：CAD/CAE 辅助部件微米级建模与验证。应用 CA

分钟 秒一 1 小时 1 2 小时 1 削峰填谷 分钟 激励型需求 响应机制 DR 信号 - 系统状态 价格型需求 响应机制 DR 信号 - 价格水平 电力 市场 交易 品种 响应 时间 持续 时间 调控 价值 调频 分钟级 1 小时 1.0651 元 0.8057 元 0.6867 元 尖谷价差 峰谷价差 尖平价差 8 1012141618202224 约束，使得这一问题的优化算法、闭环控制通信和设 备等方面极具挑战性。 1. 原始用电特性 III 源网荷储协同 仅调整生产流程 用电 特性 畅 电能量 辅助服务 需求响应 交易 品种 现货 调频 调峰 削峰填谷 备用 直控型 可中断 日前邀约 响应 时间 分钟级 分钟级 15 分 钟 15 分 钟 15 分 钟 秒分钟 通知后 2 小时 内 / 持续 用 电 曲 线 (MW) 批 发 盖 利 放 吧 残 实时电价曲线 要 售 赛 利 放 电 线 电 表 1 电 网 需求响应 容改需 电力市场 交易品种 现货交易 调频服务 盘活客户能源资产 交易平台 虚拟电厂软件 能源管理系统 软硬结合 全场景适用 硬件产品与通信协议 华 南 理工 大 学 South

投入不足、创新能力薄弱的问题，长期依赖低层次技术模仿，导 致产品同质化严重且迭代滞后，难以突破高端市场壁垒。在生产 效率上，新产品开发周期约 6 至 12 个月，受限于供应链管理分 散及小批量多品种生产模式，频繁的零部件更换与流程协同不足 显著推高成本。质量合规方面，不同国家和地区对电工工具产品 有不同的认证要求，因此国内的中小企业必须要充分满足相关要 求才能进入海外市场并避免法律风险。市场销售环节方面，多数 可以显著缩短无刷电机、锂电池管理系统等核心技术的研发周期， 降低试错成本，推动差异化产品开发，破解同质化困境并加速高 端市场突破。 二是生产效率优化。通过智能化协同与柔性生产，提升原材 料采购至成品交付效率，通过动态优化小批量多品种生产流程， 提升库存周转率，同时通过设备实时监控能耗与工艺参数推动生 产成本降低。 三是质量合规管控。通过供应链数字化平台可自动匹配全球 200 余项认证标准，实现测试数据自动采集与证书数字化管理， 产业链创新。 典型案例：浙江托马斯工具制造有限公司全域数字化设计平台 案例背景：浙江托马斯工具制造有限公司是一家从事园林 工具、电动工具和农林机械生产的企业，产品常年出口至北美、 南美、欧洲等地，产品种类多，托马斯工具产品设计面临困境： （1）数据管理混乱：海量图纸、BOM 分散存储，版本错误频发 导致设计失误与生产返工；（2）流程管控缺位：从市场调研到 试产的 13 个环节缺乏标准化，进度不可视、瓶颈难定位；（3）

17 表 3-1 2015-2050 年中国工业园区碳减排路径参数设置 ...................................... 21 表 3-2 不同情景下能源结构与分品种能源生命周期碳排放因子 ........................ 22 表 3-3 六种非化石能源占比提升的碳减排贡献 ................................. 转换、工业过程、废弃物处理以及其他生产活动的分品种能源消耗。能源消费的 统计品种包括一次能源（煤、天然气、原油、煤制品、油制品、煤矸石、生物质、 生活垃圾、工业废料等）和二次能源（电力、热力、煤制品、石油制品等），共 计 35 个细分种类，在附表 1 中详细列出了能耗数据采集清单。采集园区分品种 能源消费数据时，以企业为基本单元，收集每个企业的分品种能源输入量和输出 量，再将各企业数据加总得到园区分品种能源输入量和输出量。 工业园区能源输入输出示意图 7 为更清晰地表述园区能源消费的核算范围，运用园区能流示意图进行表达 （图 2-1）。图中假设园区包含 3 家企业，A、B、C、D 表示分品种能源输入流 和输出流。由于园区各能源品种的输入、输出量为企业输入输出量的加总，因此 总输入为 A + B + C，总输出为 C+D，则该园区净能源消费 = 能源总输入(A + B + C) - 能源总输出(C +

8-12 小 时 ● 盘点 : 规定克重 实际操作超标，盘点损 失。 ● 品种：少，新品更 新慢。 ① 冷藏盒饭 ● 保质期： 36 小 时 ● 损耗大： 10- 20% ● 毛利低： 35% 便利店餐饮现状痛点 各大巨头目光聚焦 冷冻“中食”店铺拓展 无食品安全隐患！ 高毛利、多品种、 0 损耗、 0 培训、 0 人 工占用 适合中国人的便利店餐饮！ 便利店餐饮追求的目标 • 全国各地需求不一 ， 我们的餐饮解决方案 能满足中国各地的区 域化需求，实现定制 化研发、 OEM 加 工。 便利店餐饮解决方案 —便利店 + 餐饮店 品种 1000+ 历经 20 多年的餐饮市场验证 日 式 拉 面 五彩鱼馄饨 蔬菜鲅鱼饺 鸡肉拌面 酸辣粉 … … 为便利店专属研发打造的餐饮智能烹饪机 利用 2-4

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数 据驱动下的迭代运营让中小企业能够不断提高客户黏性和品牌 忠诚度。 典型案例：维燕机械构建适配农机定制化生产的数字化营 销管理体系 湖南维燕机械科技有限公司在营销管理中面临小批量、多 品种订单管理难题，客户定制化需求响应不及时，销售与生产 协同效率低下，导致订单处理缓慢、交付周期延长，制约营销 效能提升和客户满意度改善。 公司部署智邦管理系统销售模块，构建适配农机定制化生 产 配；系统支持全流程订单跟踪，可视化展示从订单确认到成品 出库的执行状态；客户信息管理模块规范化记录农户、合作社 等客户的需求、历史采购及服务反馈，形成客户画像库；销售 数据与生产、仓储数据闭环联动，有效解决"小批量、多品种" 订单管理难题。 — 11 — 订单处理效率提升 20%，定制需求响应时间缩短 30%；销售 与生产协同准确率达 85%，订单交付周期缩短 15%；客户信息完 整度提高至 98%，二次销售转化率提升 — 度数据不透明，管理者无法实时掌握各工序完工数量和下道工 序等待情况，计划与执行脱节。中小企业迫切需要数字化手段 优化生产计划与排程，实现柔性高效的生产执行，以适应市场 的季节波动和小批量多品种的订单需求。 应用场景：数字化的计划排程可大幅提升中小企业生产运 营效率，主要应用分级如下： 一级：使用电子表格排产，辅助人工制定农机生产计划 基础阶段是使用电子表格等工具辅助人工编制生产计划、

概况：步科是国内领先的人机界面产 品服务商，以智能制造为方向，提供 聚焦行业的自动化和智能化解决方案。 自动化设备 高新技术企业 业务痛点和需求 1 ② 多品种小批量， 1 小时换线 1 次， 8 天的制造周期无法保障 2 天的交期 个性化订单繁多，现场生产、物料管理繁杂，存在 产品库存风 险 ( 成品库存 5000 万 ) 3 生产过程缺乏必要过程质量管控流程，进行质量追溯困难 ◎ 2 提高生产柔性能力，面对多品种小批量业务实现产 供销的高效协同。 数字精益提升经营质量 实现生产、仓库的全过程数字化，并结合精益管理思想，利用生产数据的价值流分析指导不断对生 产 现场进行精益改善，大幅度降低制造周期，实现生产计划的日清日结，消除浪费，提升产能，满 足客 户交期的需求。 控和数字化，实现下线不良品为 0, 快速实现质量追溯，实现多品种、小批量业务下柔性生产的过 程 精细化管控。 实现数字精益管理，依据数据驱动精益改善， 6 年 来实施多次现场精益，消除生产中的浪费，生产 工 人的人均产值提升 95% 。 ④内部公开请勿外传 24 面对多品种、小批量、短交期的订单，生产过程敏 捷调度，产供销高效协同，实现多订单多品种混线 生产，从而实现柔性生产。 模式创新 生产管理模式变革 ① 3 ① 1 ① 1 400+ 供应商全球协同 采购效率提升 30% Aotecar

C397 电子器件 制造”“C398 电子元件及电子专用材料制造”等多个细分行业。 2.行业范围 电子器件制造行业是电子信息产业的基础，涵盖了电子元器 件的研发、设计、生产和销售。 行业产品种类繁多、更新换代快，工艺工序复杂，对生产效 率、质量控制和供应链管理要求极高。其核心产品包括半导体芯 片、集成电路、电容、电阻、电感、连接器、传感器等，广泛应 用于消费电子、通信、汽车电子、工业自动化、医疗设备等领域。 和异构集成成为重要方向，对企业的工艺精度和研发协同能力提 出更高要求。智能化和柔性化制造则表现为产线逐步向智能化、 可重构方向演进，通过工业物联网、机器视觉和数字孪生技术实 现生产过程的实时优化与故障预测，以适应多品种、小批量的市 - 3 - 场需求。产业链协同与生态化发展趋势要求企业更深度融入上下 游合作体系，从单一产品制造向提供“硬件+软件+服务”的整体 解决方案转型。这些趋势对电子元器件制造中小企业在技术迭代、 的市场竞争中实现降本增效和可持续发展。 - 7 - 三、电子器件制造行业中小企业数字化转型场景 当前，电子器件制造行业正朝着高度集成化、智能化和柔性 生产的方向飞速发展。面对产品迭代加速、工艺复杂度攀升、多 品种小批量订单成为常态的产业趋势，广大中小企业普遍面临研 发设计周期长、生产协同效率低、品质控制难度大、供应链响应 迟缓等核心痛点。数字化转型已成为企业突破发展瓶颈、构建核 心竞争力的必然选择。通过引入先进的数字化解决方案，企业能