随着航天制造企业产品结构、工艺规划和功能要求越来越复杂,以二维工艺规程为基础的传统作业指导方式已经不能满足对工人的作业指导要求。随着产品设计、工艺三维化的实现,航天制造企业迫切需要实现制造执行的三维化,以打通产品全生命周期的三维数字化。要实现在全三维制造环境下的作业指导,首先需要解决两个问题：一是作业指导信息的快速获取、组织和展示；二是在车间制造环境下生产工人对三维作业指导信息的浏览和反馈。本文重点研究了航天企业车间制造条件下的作业指导系统信息组织和人机自然交互的问题。在对航天制造企业生产现状调研分析的基础上,明确了车间作业指导的功能需求,构建了面向航天制造企业的三维作业指导系统总体架构。研究了基于本体的作业指导信息组织方法,运用Protege本体建模软件构建了本体模型,并通过与工艺、制造资源等数据的映射完成作业指导书的快速自组织。在此基础上,以产品三维模型为核心研究了面向车间制造过程的作业指导系统人机自然交互方案,提出了基于Leap Motion体感传感器的自然交互方法。通过对车间生产角色的分析构建了车间自然交互用户模型,按作业指导信息展示特点和用户需求设计了交互手势库,研究了手势获取与识别方法,并对自然交互方案进行了用户测试,对自然交互效果进行了分析和评价。通过对上述关键技术的研究,结合航天制造企业的特点和需求,本文基于JAVA语言,运用JENA、Ajax、Dom4j等技术开发了作业指导软件系统,并基于Leap Motion体感传感器完成了系统的自然交互开发,并通过系统运行实例验证了系统的有效性和可行性。