整体壳体类零件是航天产品的核心零件,其特征结构复杂,加工精度要求高。随着航天产品高强密度研制需求,航天产品壳体任务逐渐呈现出型号多、状态多、更改频繁、研制周期短、任务重、质量与可靠性要求高、研制和批产并存等特点,急需通过数字化、智能化制造手段改变制造模式。本文面向航天产品壳体生产线智能管控的需求,针对传统数字化生产线模式在应对航天产品壳体生产任务变动时的柔性和快速转换能力不足、无法实现生产线的精确有序排产、无法精确预测单位时间生产线产能、无法精确预知产品生产周期以及产品质量难以精准把握等一系列问题,开展航天产品壳体数字化生产线规划设计、智能排产和质量管控等关键技术研究,并在国内某大型航天制造企业实施应用。主要研究内容包括:首先,针对航天产品壳体制造特点,分析了构建航天产品壳体数字化生产线所需的关键技术组成,研究了航天产品壳体数字化生产线与其支持系统的构建方法。提出一种适合航天产品壳体任务特点的数字化生产线体系架构。通过物料编码管理技术、物料存储与自动配送技术、离线装夹技术、刀具管理技术的集成应用,实现产品加工过程自动化水平提升,物料准时化配送和产品全生命周期位置追踪,搭建生产线自动化体系,提升航天产品壳体生产过程的自动化能力。其次,重点围绕生产线管控系统建设,开展了数字化生产线制造资源数据体系结构研究,对生产线运转涉及的信息进行整体规划分类;在此基础上,开展了数字化生产线制造执行系统、数据采集系统和质量信息管理系统三大核心信息系统的整体技术架构研究。研究成果应用于某大型航天制造企业,实现生产线从接收生产计划到完成产品交付全过程的信息化集中管控,实现生产过程透明化管理,以及生产线内各类资源有效监控、生产异常快速识别等。第三,重点研究航天产品壳体多品种、小批量生产模式下的优化调度问题,考虑了实际生产车间的机器状态、班次等多种约束,建立了实际生产车间调度模型,采用进化算法进行优化计算,从而实现任务工序的合理安排和设备资源的高效利用。同时,综合考虑航天产品壳体生产的效率性和经济型指标,构建了混流排产的多目标优化模型,提出了一种知识驱动的多目标进化算法对问题进行求解。最后,针对航天产品壳体质量管理的特点,研究了数据驱动的航天产品壳体生产线质量管控技术。提出了航天产品壳体质量管控的总体框架和数据规划;在此基础上,研究了基于数据线传输、数字化设备测量数据采集、在机测量数据采集和多媒体记录在线采集等四种质量数据采集方式,满足各种类型数据的自动采集需求;研究了航天产品壳体生产线的质量数据应用技术,提出了基于质量数据的自动监控和异常预警、关联性分析和质量信息跟踪与追溯方案。开展了质量数据应用的实例研究,基于某产品的结构数据和仿真数据,对产品加工质量的关键性进行了分析,建立了质量的数学模型。本文研究成果对于丰富和发展航天产品壳体数字化生产线规划设计与智能管控,并推进航天产品壳体数字化生产线建设工程应用具有重要的理论意义和实用价值。