導讀

美國雷神技術公司（以下簡稱雷神公司）是世界最大的導彈生產商。在提升導彈性能技術能力的同時，雷神公司持續推動先進設計與裝配技術的發展與應用，雷神的導彈工廠正在逐步朝向智能化邁進。

一、CAVE沉浸式設計中心

沉浸式設計中心（CAVE）利用先進的3D建模、虛擬現實和遠程協作相結合，創造了一個設計和工程環境，使雷神的工程師和其他人員仿佛看到該公司的某一種導彈就在他們眼前，并且深入每一個細節。在CAVE空間里，他們可以在導彈原型的虛擬模型內部進行組裝，然后再到現實世界中進行操作。這使該公司能夠在完成任何裝配之前發現潛在的設計缺陷，并且向裝配車間的操作員提供反饋，以使制造過程更順暢。

Part.01：一切設計都在虛擬樣機中進行，不需要建造任何實體物理模型

在美國亞利桑那州圖森市雷神導彈與防御系統園區深處，有一間擁有黑色墻壁的屋子，被稱為“CAVE”（CAVE Advanced Virtual Environment，意為“沉浸式先進虛擬環境”），其中配備了許多應用在好萊塢工作室和高端游戲中的先進設備：5臺3D立體投影機，1臺帶有轉換軟件的超級計算機，一塊可伸縮的天花板和一面巨大的顯示屏幕。

這些定制的設備是雷神公司沉浸式設計中心的一部分。工程師或設計師戴上頭戴式設備，就可以審視新工廠布局——重新安排虛擬原型工廠內的各個工作站位置，或者改進產品的設計——直接走進一枚虛擬導彈內部去直接測量并進行設計評估。這一切都在虛擬樣機中進行，并不需要建造任何實體物理模型。

當工程師可以“進入”導彈并操縱他們所看到的東西時，就可以更好地避免工程設計事故（“啊，這條線路離那個光學傳感器太近了！”），或者可以在狹小的空間里安裝更多的電子設備，比如導彈的鼻錐。

沉浸式設計中心經理肯達爾·盧米絲（Kendall Loomis）負責領導一個6人團隊。她表示，通過CAVE虛擬現實可視化系統，員工可以親自“站在”電路板或電池中，使用控制器或通過運動跟蹤來操縱模型，更精通游戲的人也可以不用頭戴式設備，直接通過手柄控制器從不同角度查看模型。

CAVE中心的高科技設備還包括一套3D打印機，一臺可以在幾個小時內創建工廠虛擬3D模型的激光掃描儀，以及兩套運動捕捉套裝——在紅外攝像頭的幫助下，可以跟蹤工人執行任務時的運動（用于預測人體工程學問題，或者找出使流程更有效率的方法等），這些設備在Part.05予以介紹。

Part.02：利用CAVE進行協同設計/審查優化了跨部門協作的能力

沉浸式設計中心將不同地理位置的用戶聯系起來的能力類似于網絡游戲。多個沉浸式設計中心互聯，就像網絡游戲玩家可以通過Internet與其他人競技一樣，使雷神的工程師和運營商可以審查相同的設計并從各自的CAVE中進行實時協作。雷神公司位于圖森和波士頓工廠的設計師可以通過CAVE輕松地參加虛擬領域內的協作活動，就如同他們在同一個房間一樣。盧米絲說，“虛擬現實可視化打破了各部門間的隔閡，改變了傳統那種埋頭設計各自的部件最后到會議室中通過PPT演示進行跨部門評審的方式，通過CAVE，跨部門人員可以聚在一起，共同審查并探討項目不同階段、不同領域的設計，并在虛擬環境中移動部件來進行修改。”

CAVE空間的追蹤攝像機可將模型調整至單個評審者視角，并且能夠將零件設計的細節放大至實際尺寸的三倍，讓在場人員都可以參與進來談論“黃色的線”和“紅色的盒子”這些細節，而不必非要成為技術專家。盧米絲說，“當我們邀請工廠的主要員工們來進行評審時，這一點非常受他們歡迎，他們說，‘現在我也可以參與部件設計的討論了，我也可以貢獻意見出一份力了’。”

參與人員都可以談論導彈內部的各種細節。佩戴了3D眼鏡的工程師和其他工人可以近距離觀察導彈的內部，并精確地布置電子和機械裝置。動態視覺使裝配者能夠及早發現潛在問題

盧米絲說，“當我們將跨部門、跨職能的一群人聚集在最多可容納70人的可視化‘小劇院’時，我們取得了最佳效果。通過大規模可視化的力量，他們能夠看到降低風險和成本的機會。可視化能夠跨越從供應鏈到質量管理的所有平臺，它的聚焦點在于對話。在這里，我們可以邊說邊迭代，并且把方案一夜之間進行3D打印。”

Part.03：雷神利用CAVE設計了亨茨維爾擴建的新導彈裝配工廠

2014年，雷神導彈系統部門運營副總裁金·恩岑（Kim Ernzen）選擇使用CAVE來配置雷神位于阿拉巴馬州亨茨維爾的新導彈裝配工廠的內部布局。在一根大梁都未鋪設之前，她的團隊便獲取了工廠的二維設計圖，創建為一個三維模型，并顯示在CAVE系統中。工作臺、工作站、一應俱全。在設計中，吊車被自動導引車（AGV）取代，沿著工作臺之間的長走廊運輸重型導彈，在整個工廠的各個工作臺上實現導彈裝卸。

“除了機械工程師，”盧米絲說，“我們還會叫來熱能工程師、電氣工程師、建筑工程師、高級裝配工和測試人員站在虛擬工廠的地面上，他們可能會提示我設計中缺少扭矩扳手的擺放位置;我們也會邀請健康及安全監督人員來看新的虛擬工廠，他們則可能會提示我工廠沒有明顯的安全出口標志;我們可能會向他們探討，‘有這樣幾個設想……’，并在真正使用混凝土拆毀或重建一堵墻之前，通過虛擬現實技術模擬其效果進行展示。”在導彈工廠實際建設前，團隊已經通過CAVE確認了各類生產要素的空間布局，合理而頗具效率，并且降低了調整風險。

CAVE正逐漸成為一種工廠設計的專業設計師工具。可以看到圖中人物背后顯示的虛擬導彈裝配臺等元素布置。雷神后續還應用CAVE繼續規劃了多處其他工廠建筑

以前設計一座工廠的做法可能是在桌面上試著擺放紙人偶和紙板模型。所以，對雷神來說，VR技術強大而實用，它能夠幫助工程師弄清楚所有設備該如何正確安裝在某個空間內。在57次虛擬迭代之后，雷神的新工廠開始動工建造。

Part.04：利用CAVE加強與供應商的合作伙伴關系，提高了工作效率

在雷神的一個更為成熟的導彈設計案例中，負責為導彈制導部分傳輸信號與電力的電線束方案在使用40年后需要重新設計以實現現代化。由于圖紙包超過了400頁，起初供應商是沒有信心完成這項升級工作的。雷神利用虛擬渲染（Virtual Render）技術將亞利桑那州圖森工廠的可視化中心連接到位于供應商所在地的遠程系統，并在重新設計工作中進行實時虛擬協作，而供應商可以通過一個可移動的、非立體顯示的CAVE系統與雷神團隊遠程連接。盧米絲說：“每星期二晚上，他們都會把最新的圖紙發給我們;每星期三早上，我們就會把它顯示到CAVE里然后邀請他們遠程連接，以便一起討論。供應商表示這是他第一次感受到他們真真正正的是我們在設計工作上的合作伙伴。

由于虛擬渲染技術的幫助，從雷神設計工程師到供應商的制造人員的各種專業人員在諸如夾點以及對工具和裝配過程的熱危害等問題上都可進行虛擬協作。最終，最初的設計方案被完全轉換成了一個靈活的新線束，不僅有效，而且比18個月的原計劃時間提前了8個月完成，節省了40%的時間。

“通常，當我們可以遠程合作時，就不需要預訂航班，”盧米絲說。“與其等待幾周去坐飛機，我們完全可以第二天再聯系！虛擬現實意味著從日程中抽出的時間更少。我們可以實時操作自己的模型，并立即看到這些變化的結果。我們還可以向客戶展示更多迭代的進展，并讓他們全程參與。在這個過程中，我們展示了自己的決策過程，并通過交流對產品的成熟度不斷增強信心。”

虛擬渲染技術旨在促進小組工作或在公共虛擬環境中與遠方的同事合作。它的適應性意味著虛擬渲染可以作為一個快速的決策平臺來執行詳細的設計評審。雷神所使用的虛擬渲染技術解決方案來自于VR公司Virtalis的Visionary Render VR軟件。

使用虛擬渲染技術的目的是提高接受和交付供應鏈項目的效率和效力，并以更低的成本最大限度地減少對生產計劃的負面影響。較短的周期時間意味著高質量的產品更快地到達作戰人員手中，同時降低了承包商和國防部門的監督成本。美國國防合同委員會（DCMA）也對雷神導彈系統部的創新實踐大加贊賞，并打算以此為基石，支持使用虛擬遠程技術進行國防合同監督工作的開展。

Part.05：構建“實物-虛擬模型”雙向映射來優化設計和裝配流程

激光掃描儀器可以穿透墻壁掃描，這樣人可以看到所有的管線、空氣處理系統等，然后使用者可以將數據整合，這些無縫銜接的像素可傳達空間、深度和顏色信息。利用激光掃描儀能夠檢驗經過虛擬現實設計后的產品，確保最終得到的符合設計細節。

在一個案例中，激光掃描儀與圖森工廠一個綽號為“Hotshot”的新廠房進行了一次“配合演練”。（這個設施翻新過“毒刺”導彈，建造過“獅鷲”導彈，還組裝過“小直徑炸彈Ⅱ”。彈頭供電與性能測試室位于廠房兩端長走廊的盡頭，以防發生任何爆炸傷及人員。在將導彈與測試設備連接后，測試工程師返回主樓進行測試。）

當Hotshot廠房建成時，盧米絲的團隊就對其進行了激光掃描，以確保與設計思路的一致性。激光掃描顯示，通往試驗箱的走廊不是像計劃的那樣筆直，而是有一個2°的微小弧度，這樣當運行程序時，問題墻壁很可能會撞壞自動導引車或者刮過導引車碰掉導彈。由于提前發現了問題，便能夠提前重新編程，使自動導引車能夠正確通過彎弧。

雷神導彈系統部還投資了一些更小的激光掃描儀來掃描導彈。這些導彈中有很多是四五十年前的，圖紙很舊，所有當時的項目專家都退休了。但是通過掃描技術，雷神可以遠程向供應商展示他們具體正在處理什么對象，以及可能會出現什么問題。

沉浸式設計中心的動作追蹤裝置與電影產業聯系緊密。這和制作電影時用到的綠幕技術是相似的（注：綠幕技術可剝離前景和后景，比如下圖）。所以在CAVE里從上到下都有紅外攝像頭，動作追蹤裝置能追蹤到衣服上的標記器。在這里模仿組裝流程，就像在工廠里走動一樣。

還有一套動作追蹤服沒有標記設備，被稱為“慣性服”，它內部有電線和測量身體運動的電子設備（IMU），一般被用于收集身體在車間中的動作信息。盧米絲把它帶到工廠，放在裝配機上，讓操作員裝配并測試一個制導部分，一旦收集到數據，團隊可以根據這些動作構建一個虛擬人體，并將其放入工廠環境或者虛擬環境中。然后回到現實，對其進行人為因素分析，看看身體是否有任何壓力和緊張，看看工作人員操作時施力是否合理，是否總向同一方向施力或移動過多。

根據收集的運動數據，雷神團隊最終在工廠設計方案中發現了有21處錯誤，包括從缺少腳部安全標識到地面安全帶標識錯誤。

這一技術非常好用，雷神公司正在探索使用CAVE進行培訓的方法。可能會要求工人在虛擬工廠中發現問題。雷神還為新兵開發虛擬現實訓練器，以修復戰斗機的電路板。

Part.06：CAVE短評——虛擬現實真正成為生產力

CAVE的應用案例充分踐行了雷神公司“面向制造及裝配的設計”（DFMA）理念。現在，虛擬現實和虛擬渲染平臺已經是雷神的成熟解決方案，可在整個產品生命周期中進行虛擬協作。波士頓和圖森工廠記錄顯示，虛擬現實技術幫助雷神導彈系統部在降低風險和成本方面提高了25%，這意味著每年節省了數百萬美元。

虛擬現實技術并非獨一無二，但雷神使用它的方式卻是獨一無二的，這項技術被用在需要實干的日常工作任務之中，而不是每天用的不多專門在關鍵時刻擺放到顯眼處給客戶做做樣子來爭取個訂單。正如雷神導彈系統部的高級制造總監鮑勃·埃里克森（Bob Erickson）所說，虛擬現實是雷神真正不可忽視的生產力。

雷神團隊還在努力將更多的數據分析納入其中，包括結構、熱、機械和電子數據，以進行復雜的建模。在這種沉浸式環境下，采用多個不同的軟件應用程序，并在一個小劇場通過視覺將它們交織在一起，大規模的數據分析非常前沿，足以讓全世界大開眼界。

二、自動化裝配生產線

雷神公司采用定制了一些專用裝配機器人，在高度自動化生產制造中實現了人力解放。自動化裝配系統可以無差錯地無休止地執行最詳細的任務，這些技術降低了雷神導彈系統的成本，并顯著縮短了周期時間。

關鍵詞：變革;自動化;柔性裝配;生產管控

Part.07：從紅石導彈工廠開始，雷神放棄了使用35年的傳統裝配生產技術

2012年11月，在阿拉巴馬州亨茨維爾的紅石兵工廠陸軍基地，世界上第一個用于大型導彈組裝及測試的自動化工廠正式建成。廠房占地70，000平方英尺，采用了當時最新的機器人技術和計算機控制技術，打造出雷神導彈業務中最現代化的制造流程。

這家自動化工廠生產“標準-3”和“標準-6”導彈。在這里，一隊激光制導機器人車輛滑過工廠閃閃發光的地板，將大量導彈組件運送到組裝所需的準確位置。在工廠的地板上，機器人手臂正在制造單元和測試單元之間傳遞部件。不涉及叉車或起重機。機械臂周圍的操作區域是一個無人區域。如果有任何東西穿過不可見的光束，被稱為“光幕”的設備就會自動關閉。這是一個安全機制，在人和機器共存的地方，正是需要這樣的邊界。

雷神的紅石導彈工廠專門測試和組裝在其他廠生產的導彈系統部件。雷神公司制造創新總監史蒂夫·拉森（Steve Larson）說：“我們放棄了已經使用了35年的生產技術來創建這個自動化工廠。”

那么傳統的組裝廠是什么樣的？

與大多數適合自動化的應用不同，雷神的導彈生產是一個非常小批量的應用。導彈組裝可能需要幾周時間，在任何給定的工作站上都可能需要幾天時間。

在傳統的導彈裝配工廠中，在工作站之間移動零件是一個耗時、勞動密集型的過程，可能會出現錯誤和人體工程學壓力。手動推車用于將產品從一個地方運送到另一個地方，由于產品具有爆炸性，安全法規要求組裝區域與測試區域保持一定距離。這意味著需要體力勞動來將成品導彈推上長達300英尺的手推車，以及從倉庫中取出零件。

拉森說：“我們用了很大的力氣和機器-人互助來把這些部分推到一起并移動它們。僅僅做這樣一件簡單的事情——比如把東西從一個地方搬到另一個地方，就需要大量的規劃和人員，這對我們來說不是最有效的時間利用。”

雖然這樣的移動很少，但是一定有更好的方法，而不是用四到六名熟練的技術人員來手動搬運材料。“我們正在用一種勞動密集型的、基于紙張的、依賴人的過程來移動一些非常昂貴并且有爆炸物的東西，”拉森說。“直到我們意識到，通過引入一些自動化，我們可以更好地防止錯誤。”

Part.08：來自廁紙廠的AGV撐起了Zero-lift理念，不再需要叉車和起重機

最終，紅石導彈工廠使用兩輛24英尺的自動導引車（AGV）和一輛10英尺的自動導引車在測試區和19個裝配工作站之間運送材料。

與任何行業一樣，產品損壞和缺陷可能會給雷神帶來巨大的成本。雷神公司以前在一些產品運輸中使用笨重的橋式起重機，AGV的出現則讓他們得以實施零人力托舉（Zero-lift）化的組裝過程，并且在組裝區域再也看不見起重機和叉車。導彈部件現在只被提升一次——從本廠的拖車到裝卸碼頭——然后自動導引車就可以把它們運送到其他地方。這些車輛被編程為遵循一定的路徑，但具有激光制導技術，可以感知地面和機組頂部的障礙物。

最初考慮自動導引車時，首先考慮的是導彈部件的重量。成品導彈重達數噸，拉森并不知道AGV是否能完成任務。運載多噸重的貨物實際上是一個不小的工程挑戰，需要知道如果自動導引車突然停下來，負載會發生什么變化。直到AGV供應商將拉森帶到一家使用自動導引車運輸廁紙和其他商業產品的工廠。雖然產品風馬牛不相及，但廁紙測試廠的那些的原材料經常超過10，000磅，這證明了AGV可以處理雷神的導彈。

在確定自動導引車可以承受重量后，下一步就是為它們配備獨特的有效載荷。雷神公司還為他們所謂的“滑橇”申請專利，這是一種鎖定在導彈運載工具支架和環上的滑動機構。

自動導引車僅用于產品移動;AGV上的產品不進行裝配工作。拉森說：“我們不會將某臺自動導引車專用于特定的導彈部件處理，因為裝配的周期很長（會占用AGV很久）。它的用處不是作為工作站，它只負責產品移動。”而滑橇會將整個導彈或部件從自動導引車移動到工作站，在那里，AGV暫時停靠充電塢，以獲得電力、壓縮氣和數據傳輸的供應。

自動導引車依靠強大的鋰離子電池運行，并有自己的內部定位系統，以及一個內置的安全系統，如果有人靠近，該系統會停止車輛移動。每輛AGV還配備了雷神設計的甲板加強板、非車載自動充電器和地板充電靴。這些AGV可以7×24小時不停歇地工作。

除了在生產過程開始時打開部件包裝箱的工人之外，機器人將在整個生產和測試過程中處理導彈，直到導彈離開工廠大門。

自動導引車消除了工人在抬放東西過程中犯錯誤的任何機會，同時讓工人專注于更優先的任務。拉森也曾在評估過傳送帶方案，這種傳送帶通常用于雷神公司其他工廠的較小組件，但他表示，（相比傳送帶方案）自動導引車能夠賦予雷神更大的靈活性。AGV系統更容易重新配置。拉森說：“目前AGV是為兩種導彈平臺設置的，但是硬件、工具和軟件都是可擴展的、模塊化的和具有強適應性的。為工廠改裝新導彈的成本非常低。”

Part.09：AGV在裝配流程中提供精確可追蹤的部件運動軌跡

雷神紅石導彈工廠最先進的生產核心就是這批定制的、完全集成的自動導引車輛（AGV），這也使得零托舉（Zero-lift）理念、顯著的人體工程學改進和整個裝配過程的可追溯性成為可能。

節省勞動力已經證明了自動導引車部署的重要性，但是這些節省只是AGV作用的一小部分。“任務保證才是真正的關鍵，”拉森說。“導彈每次都必須絕對完美地工作，我們需要在導彈使用之前知道它們一定會工作。任何的返工和缺陷成本都非常昂貴。”

紅石導彈工廠給雷神的制造時間只有一年，雷神公司通過與自動化集成商JBT公司合作，在六個月的時間里開發了新設施的工作流程，并在其他地點模擬測試了這一流程和所有自動化設備。完全集成的AGV系統為裝配過程的每個步驟提供了詳細的跟蹤和追溯功能。

拉森說：“自動導引車是整個系統架構的一部分。“對于每一步，我們都有‘誰做的，如何做的，什么時候做的’的歷史記錄和驗證，直接人類脫離這個循環，以便進行非常徹底的驗證。”

Part.10：像“標準-3”導彈一樣精確制導對接的柔性裝配生產線

在紅石導彈工廠，雷神建成了全世界最大的自動化導彈柔性裝配生產線，下圖所示即導彈柔性對接裝配生產場景，該生產線的對接執行機構為直線導軌式數控對接平臺工作站，該數控對接平臺在空間的三個移動自由度與三個轉動自由度上均有適量的調整能力。數控對接平臺上也裝有環狀的支架工具，用來夾持、運動與裝配導彈艙段。

采用激光制導的高精度自動導引車（AGV）作為導彈部件的轉運裝置，可運送重達5t的艙段，通過使用特殊的激光制導軟件，自動導向車與工作站的對準精度達到0.0001英寸（2.54μm）以內。在工作站上，特殊的環形接口適配器支撐著導彈，允許工人旋轉導彈并上下移動它以達到最佳的工作位置。整個導彈的對接過程盡量減少了人為操作，保證對接的高度一致性，且大幅節約了成本。

在導彈部件流轉過程中，自動導引車代替人進行導彈艙段和成品的運輸，并提升和放置到負責組裝的工作站上，通過激光傳感器實現了精準定位，并通過覆蓋整個工廠WiFi網絡與信息數據系統通信，在系統的控制下實現無人干預下的部件自動運輸操作，在危險部件運輸和人為操作失誤控制等方面起到了良好的風險控制作用。通過應用該方式，物流運輸實現了高度自治。

裝配完畢后，自動導引車將每枚完成的導彈運送到距離工廠250英尺的導彈測試室。這些特殊的混凝土和鋼結構被設計成通過將爆炸向上偏轉并從測試單元后部轉移到樹林中來抵抗導彈的意外爆炸。

Part.11：工業機器人讓導彈裝配高精度、高靈活度、高效率、高度自動化

雷神公司已經實現了大范圍的生產自動化，在圖森太空工廠，一個個亮黃色的工業機器人系統幫助人類來測試和校準制造的每一件武器，而不僅僅是每20件中抽查1件。

例如，導彈導引頭包含精密傳感器，通常需要高強度、高技能的勞動力。在裝配導引頭方面，傳統模式主要依靠手工完成，嚴重依賴裝配人員的技藝。然而，雷神公司通過機器人加速了這一精密制造過程。為提升裝配效率，降低誤差，雷神公司進行了大量行業分析研究，開發了一套能夠滿足導引頭生產要求的工業機器人。在圖森工廠，發那科（Fanuc）六軸機器人利用機械運動優勢，實現高精度重復裝配工作。并且機器人的末端執行器（安裝機械臂末端的可更換工具）配備視頻檢測系統，能夠在導引頭安裝中不斷校準誤差，保障其精細化裝配效果。

在工廠的原型實驗室里，機器人被編好程序為游客進行演示：它的視覺系統為導彈導引頭識別正確的鏡頭，然后，機器人使用真空吸盤將鏡頭撿起來，并以正確的方向安裝。手臂移動到工具包，分離真空附件，并連接一個薄的粘合劑注射器。手臂可以360°自由旋轉。如果人類在做這項工作，估計只有柔術演員才能實現它的角度。

雷神公司的這些機器人以流暢、近乎怪異的效率工作，不僅僅是在無聊、重復的裝配線上工作。在一個場景中，一個巨大的機器人手臂將六枚“魔爪”激光制導火箭彈的零件架運送到一個爐箱，以測試它們對酷熱的耐力。爐箱的門在手臂接觸到它時自動打開，當零件在里面時自動關閉。

在“小直徑炸彈Ⅱ”的裝配、檢測流程中，雷神公司將AGV和工業機器人引入裝配生產線。各種零部件由AGV運送到各個制造單元和測試單元，工業機器人則在超凈間實現各類產品的準確移動、裝配。在機器人工作區，沒有或是僅有極少人員介入。

從制造效果看，機器人參與的自動化裝配能夠完成人類難以完成的動作，能夠勝任許多人力所不及的場景，大幅縮短了裝配周期，同時又實現了人與機器活動分離，避免了人在特殊空間內以及危險測試環境作業時的安全隱患，減少了人對危險爆炸品的接觸。同時，機器人裝配具有更高的精確度，利于實現裝配標準化、規模化，能夠更好地控制制造過程。此外，機器人結合制造執行系統（MES）和制造創新智能系統（MII）還可滿足生產控制標準化要求，實現全生命周期的數據追蹤記錄。

Part.12：生產管理軟件記錄導彈大數據，以嚴格的標準打造絕對的質量

雷神公司（Raytheon）位于美國阿拉巴馬州亨茨維爾的新導彈工廠就使用到了“大數據”。雷神導彈系統部的高管蘭迪·史蒂芬森（Randy Stevenson）舉例說，如果一顆螺絲釘需要擰13次才能夠上緊，但事實上只上了12次，錯誤的信息便會發出，導彈或配件的制造就將被終止。

市面上能夠提供這套制造執行系統（MES）軟件提供商包括美國的Apriso公司、通用電氣公司、羅克韋爾自動化公司以及德國的Simens公司和SAP公司等，這類軟件在上世紀80年代便已出現，最初的采用者是半導體制造商和其他高科技公司，但目前正在被越來越多的航空航天制造商所采用。

同時，雷神公司還運用了制造創新智能系統（Manufacturing Innovation and Intelligence，MII），以提升機器人在生產過程中的智能化水平，力爭實現對人員干預的需求降至最低。

零部件裝配流程和方法被寫入了機器人程序，一旦出現任何失誤，哪怕一個螺絲擰松，MII系統都會發出警告，并立刻暫停生產線，不讓零件移動到下一工作站，直到問題解決。通過應用自動裝配機器人生產線，導引頭光學部件裝配過程的精確性、靈活性以及效率得到了較大提升。

史蒂芬森表示，新能力意味著雷神能夠捕捉到更多存在的瑕疵。過去，一些瑕疵只有在隨后的安全檢測中才能被發現;其它一些可能永遠也無法知曉。史蒂芬森說，螺絲釘在國防工業中不只是一個小細節。如果導彈制造商未能使用正確的緊固件或是安裝方式不正確，都可能導致武器的失敗。每年整個導彈產業花費了數百萬美元用于返工、維修和更換安裝不正確，或是不符合要求的螺絲、螺栓和其它緊固件。存有缺陷或錯誤規格的螺絲釘是不能用的。這不是錯與對的問題。

雷神同時還自動保留了每個導彈的數據，其中包括每個配件及其操作員的姓名，以及制造過程中每一步的濕度和溫度。當錯誤發生時，有助于雷神找出究竟是哪里存在問題。過去，這些數據必須人工輸入，這也增加了錯誤出現的可能。

這套系統不只可以快速組裝導彈，還能夠快速拆解導彈。由于導彈生產后，到美國軍方往往需要好幾年的測試才能真正投入使用。一旦零部件出現問題，又要返廠拆解檢測。

Part.13：自動化生產線短評——機器人幫助實現規模經濟

這些AGV和六軸的發那科機器人構成的裝配生產線在現在看來依然十分先進。雷神紅石導彈工廠還在繼續改造，讓AGV滑橇與用于零件存儲的自動垂直轉盤系統直接對接。這將消除另一個人類的接觸點，并進一步實現準確、無縫的產品移動，提高勞動效率。

大部分時間，雷神公司的技術人員都在和機器人協同工作。當一個機器人需要學習新任務時，技術人員會先在軟件平臺上進行一次模擬，然后再傳輸至機器人。這樣一個過程通常只需幾個小時或者一天時間，而一旦機器人完成實際測試，整個工廠的其他機器人就可以快速地完成新任務部署。

機器人和其他的自動化技術帶來諸多好處，產品的質量指數反映出雷神在非自動化操作方面的每一項改進。同時機器人幫助實現了規模化經濟，投資回報率非常可觀。

在2012年11月的剪彩儀式后，紅石導彈工廠于2013年第一季度末生產了第一枚導彈。作為雷神公司最現代化的導彈集成設施，紅石導彈工廠被視為自動化產品生產流程的模版屢獲殊榮。2014年初，紅石導彈工廠應用虛擬現實技術進行了擴建（見前文Part.03），并增加了一個新的測試單元，以提高產量，容納不斷增長的導彈需求。

未來，雷神以現有自動化裝配生產線為基礎，還可能通過改變控制程序，進一步拓展到為其他導彈或航天產品制造領域，進而達到軍品生產中多品種、快響應、易排故的需求目的。目前，雷神的圖森工廠已經開始生產美國國防高級研究計劃局（DARPA）的小衛星。用于導彈產品的測試線也適用于小型衛星，因為它們與導彈制造過程中的小型電子組件、小型制導部件和小型導引頭形狀相似，非常適合導彈生產線。

小結

近年來，雷神公司利用虛擬現實可視化技術、運動追蹤技術、激光制導技術和工業機器人技術等在仿真設計、自動化裝配、物流運輸和產品全生命周期管控等環節應用了大量先進制造技術，實現了高度自動化，大大提升了設計能力和生產效率。這些先進的設計和方法和技術裝備吸納了科技發展的最新成果，也代表了航天軍工制造行業的頂級水平。我國也有航天企業正在發展其中一些類似的技術，具體發展情況未知。期待我國有更多的企業參與進來，促進航天軍工智能制造體系的構建。