数字军工 | 美国洛马公司四座新建数字工厂全揭幕

    导读：

    在美国防部数字转型的浪潮席卷下，洛马作为美国乃至全球的头部军工公司，正在推进“任务驱动的转型”战略。2021年，该公司计划新建四座数字工厂，目前已全部落成，并已经或即将接入其“智能工厂框架”（IFF）中，各个工厂实现“万机互联”指日可待。近年来，洛马持续致力于“编织”从产品设计一直到生产和维护的连续的数字线索，引领制造业数字转型，以响应客户所需的速度、敏捷性和洞察力，领先于不断发展的威胁。投资建设“集最先进的软硬件技术于大成”的数字工厂正是洛马战略转型的重要体现。

洛马数字产品“元宇宙”的DNA动了！！

（洛马臭鼬工厂图片）

    一、何谓智能工厂框架（IFF）

    随着工业物联网的不断成熟，洛马公司的生产线正在采用越来越多通过网络连接的物联网设备。设备的大量涌入，提升了生产能力和对制造过程的管理效率，但同时也为车间运转带来网络风险。为此，洛马开发了名为“智能工厂框架”（Intelligent Factory Framework，IFF）的边缘计算网络平台，该全新的、网络安全的和基于标准的网络正在用于保护、扩展和标准化设备连接。作为未来全公司范围的工业物联网解决方案的基础，“智能工厂框架”解决方案将以数字方式连接生产设施，并实现对工况、状态和优化情况的前所未有的洞察。“智能工厂框架”的开发和初步应用被洛马认定为2020年的工作亮点。

    运用应用程序编程接口（API）、机器学习和软件定义网络等现代平台技术，接入框架中的机器会自动实时报告其性能数据和状态，“智能工厂框架”网络可以自动预测维护需求、分析生产性能和监控质量，可用于避免生产问题、提高效率，并获得从概念到产品的设备操作指标。这些数据以前需要数小时甚至数天才能收集和分析。正如洛马公司智能工厂和工业物联网业务主管杰夫·丹尼尔斯博士所说：“在某种程度上，我们正在教这些机器与我们交谈。现在，他们可以告诉我们什么时候需要维护，什么时候预计可能会出现零件故障，以及我们如何可以使它们更加高效。”

    “智能工厂框架”网络的核心是安全性和标准化。该框架建立在符合美国国家标准与技术研究院（NIST）800-171 和美国防部新制定的网络安全成熟度模型认证（CMMC）标准的网络安全基础上。框架的设计还考虑了通用数据标准。每台机器都以一致的数据格式发送健康和状态更新，无需进行转换即可共享和分析。这些标准实现了更高的自动化，为未来应用人工智能驱动的分析来获得关于提高制造速度和敏捷性奠定了基础。

    2020年，洛马已“智能工厂框架”部署到了7个制造业务现场，并启用了185个工业物联网设备。2021 年，洛马计划迅速扩大其设施和网关支持的设备的覆盖范围，开设基于“智能工厂框架”的数字工厂便是这一“Flag”的重要体现了。

    二、四座数字工厂一览

洛马于2021年建成的四座数字工厂分布图

洛马公司图片

    投资建设数字工厂是洛马推进以使命任务为驱动的转型的关键事项，旨在提供其生产劳动力当前和未来所需的柔性、智能和技术支持的空间。于2021年完工的四座全新数字工厂均基于已经公司范围内验证的技术。四座数字工厂分别是太空部在佛罗里达州泰特斯维尔市开设的STAR中心、航空部在加利福尼亚州帕姆代尔市臭鼬工厂开设的数字工厂、太空部与导弹和火控（MFC）部在阿拉巴马州考特兰联合开设的高超声速打击数字生产基地、导弹和火控部在阿拉巴马州特洛伊新建的联合空对地防区外导弹（JASSM）数字工厂。

    1佛罗里达州STAR中心

佛罗里达州“STAR”中心工厂简介

洛马公司图片

    2021年7月，洛马公司正式开设其“航天器试验、组装和资源”（STAR）中心，该先进制造设施主要用于扩大NASA 猎户座航天器的生产规模。这座5.5万平方英尺的建筑曾是佛罗里达太空营和宇航员体验景点，经过为期18个月、耗资2000万美元的改造和现代化，该设施将成为猎户座飞船的尖端生产中心。对于猎户座项目，STAR中心将负责：

    装配和试验猎户座外壳隔热板和后壳板，包括热保护系统的安装

    乘员舱和乘员舱适配器线束的生产和测试

    推进、环境控制和生命维持系统的装配和测试

    电气地面保障设备的生产

    本着将数据视为战略资产的理念，STAR中心的30余台机器，以及NASA O&C的机器均将接入“智能工厂框架”，这种互联性使STAR中心和运行与检查（O&C）人员能够实时访问有价值的数据，提高效率、管理能力和监控工作流程、系统和设备。STAR中心还积极整合了在O&C中使用的智能工具，包括虚拟现实（VR）和增强现实（AR）工具。

    2加州棕榈谷“臭鼬工厂”智能工厂

加州棕榈谷“臭鼬工厂”智能工厂简介

洛马公司图片

    2021年8月，洛马公司宣布其位于加州棕榈谷“臭鼬工厂”厂区的“智能-柔性工厂”已完成基础设施建设，该厂区也是“臭鼬工厂”航空开发中心的总部。这座占地 21.5万平方英尺的工厂具备数字基础设施，能够集成智能制造手段（如机器人、人工智能和增强现实技术）、搭载物联网并快速、经济地提供尖端解决方案。工厂已接入“智能工厂框架”，并融合了先进制造环境和柔性的工厂结构。

    这座新工厂将用于为哪位客户生产何种装备仍是机密，但“臭鼬工厂”副总裁兼总经理杰夫·巴比奥尼表示，新工厂的技术让“臭鼬工厂”进入了下一个数字革命，他希望工厂能建造战斗机、侦察机以及高超声速导弹。巴比奥尼拒绝透露美国空军的“下一代空中主宰”（NGAD）项目是否会在这里建造，但该工厂可以同时批量生产多个项目。

    3阿拉巴马州高超声速导弹工厂

阿拉巴马州高超声速导弹工厂简介

洛马公司图片

    2021年10月，洛马公司在阿拉巴马州考特兰建成了 6.5万平方英尺的高超声速导弹装配大楼 （MAB 4），这里曾是二战时期美国空军基地的旧址。该“数字优先”工厂汇集了洛马公司所有最好、最先进的生产技术，意味着洛马可以充分利用数字工程实践，彻底改变在美国本土开发和生产高超声速系统的方式。

    MAB 4的技术团队将利用机器人涂层、智能扭矩工具、人工智能、增强现实和基于模型的数据应用等尖端技术，为生产环节构建数字线索。基于数字化制造能力，团队已经为国防部交付了多用途高超声速打击项目，包括常规快速打击（CPS）、远程高超声速武器（LRHW）和空射快速反应武器（ARRW）。该设施中的机器将在2022年初连接到公司的“智能工厂框架”。

    4阿拉巴马州联合空对地防区外导弹工厂

尚未完整公布的阿拉巴马州联合空对地防区外导弹工厂简介

洛马公司图片

    洛马尚未正式公布第四个数字工厂的开启，从其已披露的信息可以看出，该工厂位于阿拉巴马州特洛伊市，占地22.5万平方英尺，是四个数字工厂中面积最大的。工厂主要用于为美国空军生产联合空对地防区外导弹（JASSM），具备先进的工厂仿真、增强现实、机器人喷涂等技术。该设施中的机器也将在2022年连接到洛马公司的“智能工厂框架”。

    在美空军2022财年预算申请文件中，空军重点增加防区外打击武器采购量，AGM-158B增程型联合空地防区外导弹数量增幅超25%，并申请1.41亿美元采购首个生产批次的12枚AGM-183A空射快速响应武器高超声速导弹，阿拉巴马州新建的这两座专注于生产高超声速导弹和联合空对地防区外导弹的数字工厂无疑为空军采购更先进的弹药提供了坚实的供应保障。

    除了这四个新工厂，洛马的其他工厂也正在保留现有项目基础设施的同时，进行部分的数字化转型。德克萨斯州沃斯堡的F-35“闪电”II工厂就是典型案例。总的来说，这些新工厂和正在升级的工厂代表了洛马公司对美国工业制造能力的投资，正在以不断进步的速度生产负担得起的尖端产品。在现实世界中开工之前，数字工程就把制造专业知识带入了产品生命周期。通过数字模型，可以模拟工厂流程，并在实物生产之前进行虚拟的制造、组装、检查和测试。在未来三年里，洛马计划投资超过3.3亿美元用于现有工厂的新设施和数字化能力建设。除了输出高质量的硬件产品和平坦的首件学习曲线外，数字工厂正在使用数字线索来交付产品的数字孪生，客户可以使用这些数字孪生获知维护规划。

    洛马将F-35的数字线索定义为在工程和下游功能（包括制造和保障）中对三维模型的创建、使用和重用

    三、创新技术赋能数字工厂

    无论是由全自动机器还是人机协作，自动化技术正在被用于标记、喷漆、焊接和胶接，虚拟现实和增强现实技术的应用范围也不断扩展。智能工具包括所有可移动的、数字化的、可联网的、能够上传到数据存储库的设备或系统；可追溯的校准召回系统；能够度量特定的属性、特征或工艺过程的手段。具有这些功能的智能工具正越来越多地集成到培训、生产和质量保证中，例如使用数字计量手段进行虚拟检测。此外，智能工具还被用于电子线束板、全厂范围的项目仿真等。总的来说，洛马对这些工具的投资具有深远的意义，并有可能获得指数级的回报。

    洛马正在为技术人员提供智能工具、联网机器、网络化供应链和AR/VR技术，以加快生产和提高质量（洛马公司图片）

    洛马公司的制造专家经过不断交流经验教训，确定和采用了在航空航天和国防领域可以应用的最佳的技术，并进行标准化。四个新工厂的能力已经在整个公司的现有设施中得到了证明。例如，增强现实技术是位于科罗拉多州丹佛市的航天器洁净室的优势技术；沃斯堡的第五代战斗机工厂应用了数百台先进的机器人；在数字工程的帮助下，数字工作指令每天都会被发送到康涅狄格州CH-53K “种马王”直升机的制造技术人员手中；在康涅狄格州的先进复合材料中心，被收购的西科斯基公司已经完全融入了“智能工厂框架”，该公司的工作人员将设计环境与集成的工具、制造过程和计量进行数字化连接，为数字环境提供数字孪生。

    四、结束语

    洛马公司“任务驱动的转型”战略重点以数字工程、敏捷软件开发、数据收集分析等为抓手。软实力方面，洛马已经积累了丰富的经验和技术储备，从“智能工厂框架”物联网平台到“星驱动”数字工程工具集，再到开发-安全-运维一体化的“软件工厂”，为数字转型提供了高效、安全、敏捷的数字能力基础；硬实力方面，功能多样灵活的机器人、具备互联条件的先进机器设备，以及今年开设的多处大型工厂设施，更是为其战略愿景提供了坚实的条件保障。

    数字工厂既存在于实体工厂，也存在于基于云的数据池中，是智能、柔性工厂和数字集成生产设施的深度融合。洛马新建的四座数字工厂全面集成了经验证的最佳实践和先进技术，并且全方位覆盖了航天器、高机密等级的尖端武器、高超声速导弹和联合空对地防区外导弹等被美军视为应对复杂安全环境、长久保持军事优势的重器，是对美军顶尖装备工业基础和供给能力的进一步改造强化。数字工程已深入人心，且看接下来洛马如何在美军拟建的数字转型“工业界联盟”中发挥引领作用，以及如何利用这几座先进摇篮为客户孵化利器。