數(shù)字化制造系統(tǒng)在某航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)的應(yīng)用

亢亞敏++龐丹

數(shù)字化制造系統(tǒng)是工廠實(shí)現(xiàn)全方位、高效率和穿透式管理的重要信息化手段，涵蓋了項(xiàng)目管理、技術(shù)管理、制造執(zhí)行管理和設(shè)備自動(dòng)化管理等產(chǎn)品形成的全部過(guò)程。本文將重點(diǎn)闡述該數(shù)字化制造系統(tǒng)總體架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)特點(diǎn)及技術(shù)路線。

一、引言

1.項(xiàng)目背景

某航空發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)多年來(lái)在信息化建設(shè)取得了豐碩成果，在航發(fā)行業(yè)內(nèi)起到了典型示范作用。企業(yè)實(shí)施了PDM、ERP、MES和綜合協(xié)同平臺(tái)，初步實(shí)現(xiàn)了 PLM系統(tǒng)與 ERP和 MES系統(tǒng)的集成。這些技術(shù)的應(yīng)用，有效支撐了企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新。

數(shù)字化制造系統(tǒng)項(xiàng)目是信息化建設(shè)向數(shù)字化工廠推進(jìn)過(guò)程中重大措施，建立基于現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的數(shù)字化制造平臺(tái)，支持科研型號(hào)的快速研制，為批產(chǎn)線的數(shù)字化制造進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備，最終全面提升企業(yè)的制造能力與科學(xué)管理。

2.現(xiàn)狀分析

航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)平臺(tái)由三部分組成：設(shè)計(jì)平臺(tái)、試制平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，目前我國(guó)最急需的是試制平臺(tái)。為了中國(guó)航空動(dòng)力事業(yè)的發(fā)展，加強(qiáng)中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)試制平臺(tái)建設(shè)，該企業(yè)孕育十余載，打造了科研試制中心。該部門(mén)以科研為主，生產(chǎn)具有明顯的多品種、小批量、隨機(jī)性大和變化大等特點(diǎn)，需要在項(xiàng)目管理、技術(shù)管理和生產(chǎn)管理三個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新和探索，借助信息化的管理手段，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理、技術(shù)管理和生產(chǎn)管理的自動(dòng)化和透明化。

在科研試制項(xiàng)目管理方面，為了達(dá)到以最短的時(shí)間、最低的成本實(shí)現(xiàn)科研項(xiàng)目的快速研制產(chǎn)成的目的，通過(guò)“項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)管理”來(lái)適應(yīng)科研試制小批量、低速率生產(chǎn)的特點(diǎn)。該模式是一種以柔性的組合，以最少的人員構(gòu)成，采用各種先進(jìn)的管理方法、技術(shù)、知識(shí)，對(duì)項(xiàng)目各要素和各階段高度集成、持續(xù)創(chuàng)新性的管理模式?？傊哂小靶F(tuán)隊(duì)，高集成，全過(guò)程，創(chuàng)新性，柔性化”等特點(diǎn)，通過(guò)和技術(shù)管理進(jìn)行“一體化”的高度集成，對(duì)組織管理、范圍管理、時(shí)間管理、成本管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、溝通管理和采購(gòu)管理八個(gè)項(xiàng)目管理方向進(jìn)行全面管理。

在科研試制技術(shù)管理方面，基于MBD的設(shè)計(jì)制造協(xié)同，技術(shù)人員參與設(shè)計(jì)的總體方案論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)的工藝性審查，進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、數(shù)字化工藝編制、工裝設(shè)計(jì)以及數(shù)控編程和仿真。通過(guò)設(shè)計(jì)與工藝并行、工藝與工裝設(shè)計(jì)并行、工裝設(shè)計(jì)與制造并行及工藝與編程并行，提前啟動(dòng)生產(chǎn)準(zhǔn)備，縮短型號(hào)研制周期。

在科研試制生產(chǎn)管理方面，以科研生產(chǎn)項(xiàng)目為目標(biāo)，通過(guò)研制生產(chǎn)能力負(fù)荷分析、研制完工節(jié)點(diǎn)計(jì)劃制定、 “1”級(jí)里程碑研制計(jì)劃下達(dá)、研制日班產(chǎn)和研制現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度、工序檢驗(yàn)和不合格品處理、研制數(shù)據(jù)收集及研制產(chǎn)品入庫(kù)管理等，對(duì)產(chǎn)品制造的全生命周期進(jìn)行綜合管控，達(dá)成科研試制快速反應(yīng)目標(biāo)。

在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行方面，以研制任務(wù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)快速的技術(shù)準(zhǔn)備、生產(chǎn)準(zhǔn)備為前提，應(yīng)用了 PDM/MPM系統(tǒng)工藝編制、工藝審批等現(xiàn)有的功能。完成了制造資源管理、DNC、設(shè)備數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控等基本功能實(shí)施，并實(shí)現(xiàn) DNC與 PDM系統(tǒng)的信息集成。

3.建設(shè)思路

數(shù)字化制造系統(tǒng)總體建設(shè)原則為：分條線、同推進(jìn)、多論證和備預(yù)案。

分條線：以其功能范圍和實(shí)施主體主要分為如下 4個(gè)條線：項(xiàng)目管理系統(tǒng)、PDM/MPM系統(tǒng)、MES/MI系統(tǒng)及系統(tǒng)集成。

同推進(jìn)：4大條線同時(shí)推進(jìn)，同步實(shí)施，保證系統(tǒng)建設(shè)的完整性、統(tǒng)一性。

多論證：各個(gè)條線在同步實(shí)施的過(guò)程中，無(wú)論遇到任何的技術(shù)要點(diǎn)、難點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，及時(shí)與技術(shù)專家進(jìn)行會(huì)談、論證，評(píng)估后方可繼續(xù)實(shí)施。

備預(yù)案：各個(gè)系統(tǒng)在實(shí)施前，分別提前準(zhǔn)備風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案，重點(diǎn)關(guān)注安全性、穩(wěn)定性、可靠性要求。

二、主要業(yè)務(wù)需求分析

1.業(yè)務(wù)流程分析

研制生產(chǎn)線主要業(yè)務(wù)流程包括任務(wù)接收、工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程與切削仿真、數(shù)控測(cè)量編程與仿真、生產(chǎn)過(guò)程仿真、生產(chǎn)排程、工裝準(zhǔn)備、生產(chǎn)投料、加工操作、數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)品檢驗(yàn)及成品入庫(kù)等環(huán)節(jié)。任務(wù)的開(kāi)始和接收、項(xiàng)目進(jìn)度監(jiān)控與公司 ERP系統(tǒng)和項(xiàng)目管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交換，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程有如下幾項(xiàng)。

項(xiàng)目管理：提供工作計(jì)劃制定、任務(wù)分解、資源協(xié)調(diào)及進(jìn)度監(jiān)控等功能。上接公司 ERP系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)的主生產(chǎn)計(jì)劃和主項(xiàng)目計(jì)劃，下接 MES系統(tǒng)的車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃。

工藝工裝仿真與優(yōu)化：接收并執(zhí)行公司下發(fā)的工藝、工裝設(shè)計(jì)任務(wù)；依據(jù)設(shè)計(jì)所下發(fā)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行工藝、工裝設(shè)計(jì)及仿真優(yōu)化，包括 NC編程與仿真、CMM編程與仿真。

生產(chǎn)管理與制造執(zhí)行：接收并執(zhí)行快反線項(xiàng)目管理下發(fā)的生產(chǎn)任務(wù)，依據(jù)工藝、工裝仿真與優(yōu)化下發(fā)的制造數(shù)據(jù)包（工藝路線、物料需求、工時(shí)定額、操作說(shuō)明及檢驗(yàn)要求等數(shù)據(jù)）進(jìn)行車(chē)間加工計(jì)劃排程、調(diào)度執(zhí)行、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)分析、過(guò)程監(jiān)控、物料管理和計(jì)劃完工等生產(chǎn)線制造執(zhí)行與生產(chǎn)管理工作。實(shí)做數(shù)據(jù)保存到公司工程數(shù)據(jù)中心。

尺寸公差質(zhì)量管理：接收設(shè)計(jì)所產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，獲取設(shè)計(jì)質(zhì)量要求，結(jié)合工藝質(zhì)量要求定義質(zhì)量規(guī)劃，在產(chǎn)品制造過(guò)程中通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)在關(guān)鍵環(huán)節(jié)獲取質(zhì)量信息，記錄超差品的處理過(guò)程和數(shù)據(jù)，在統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上提供改進(jìn)或優(yōu)化建議。實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息在各相關(guān)部門(mén)間的共享和圖形化展示。

系統(tǒng)集成：提供快反線信息化平臺(tái)與公司 IT系統(tǒng)的集成功能。包括快反線項(xiàng)目管理與公司項(xiàng)目管理系統(tǒng)的集成；快反線與公司 MES系統(tǒng)的集成；快反線與公司 ERP系統(tǒng)的集成。

2.業(yè)務(wù)需求分析

（1）項(xiàng)目管理需求。

作為型號(hào)工程研制階段重要產(chǎn)品零部件的試制單位，由于試制零件種類(lèi)多、數(shù)量少、要求高、首次制造和進(jìn)度緊等方面的特點(diǎn)，需要在企業(yè)內(nèi)部建立基于零部件的項(xiàng)目管理模式，來(lái)應(yīng)對(duì)試制零部件業(yè)務(wù)特點(diǎn)，滿足試制零件項(xiàng)目的立項(xiàng)管理、團(tuán)隊(duì)管理、里程碑計(jì)劃管理、監(jiān)控及反饋管理（包括進(jìn)度反饋、質(zhì)量反饋和成本反饋）。