淺談如何構建轉包生產數字化制造集成系統

周敏芝

（上海飛機制造有限公司，上海200436）

1 緒論

1.1 制造企業數字化集成系統簡介。公司數字化集成系統總體戰略運用先進的信息技術和現代管理理念，統一規劃和推進公司數字化集成系統建設，建立能夠滿足異地協同設計制造需求的信息網絡體系，建立能夠滿足公司集中運營需求的管理網絡體系，建立能夠覆蓋所有用戶的客服網絡體系，建立能夠覆蓋所有供應商的供應鏈網絡體系，實現公司對所屬企業和供應商信息的全面掌控，提高公司的知識管理能力、供應鏈管理能力和研制生產效率，降低研發風險，全面實現公司發展目標。

1.2 某制造中心數字化集成系統的實例簡介。某公司某制造中心承擔轉包生產工作，目前與國際著名航空制造公司合作，在幾年的數字化制造集成系統建設中，轉包生產過程流轉過程實現了無紙化流程，制造車間內有OTS 跟蹤系統，辦公有OA 系統，文件、圖紙無紙化可以在網絡平臺系統上共享和查閱，正在進行DNC 機床聯網系統以及刀具立體庫的建設。

1.3 本文的主要分析內容。本論文通過正在運行及發展的某制造中心的數字化制造集成系統為例主要分析以下三個關鍵問題：第一，數字化集成系統的需求分析；第二，數字化集成系統的總體方案設計；第三，數字化集成系統的分系統方案設計。

在第二章中，主要介紹數字化集成系統的需求分析；

在第三章中，主要介紹數字化集成系統的總體方案設計；

在第四章中，主要介紹數字化集成系統的分系統方案設計。

2 需求分析

目前轉包生產已經達到一定規模，重要的是如何均衡生產，提高產品質量，提高客戶滿意度，隨著目前航空業的競爭愈加激烈，航空公司對于客戶的要求越來越高，客戶對它的供應商也提出了更高的要求；另一方面，降低成本提高效率也是在大批量生產后對客戶的要求。

2.1 縮短制造周期，縮短機加、裝配以及其他輔助，如零件轉運時間等。目的是減少各類庫存。

2.2 提高生產能力，通過系統，客觀的統計實際流程，找到瓶頸流程，有針對解決問題，而不是憑經驗解決，需要通過系統的分析。

2.3 提高產品質量，通過信息及時流通，對質量問題快速反饋和處理，并對其收集歸。

2.4 降本增效，對整個生產過程控制，分析周期長，易產生浪費的環節，有針對的進行管理和給出解決方案。

2.5 增加對原材料、在制品、零件、裝配件的實時掌握情況信息，實時跟蹤。

2.6 針對目前轉包生產，需要新的工作包，通過CIMS 發現以往生產過程的瓶頸，可以在新工作包分析中提出解決方案，以使對新工作包能力分析到位，有無能力承接新的工作包任務。

2.7 對于承接的新工作包，如何達到客戶要求的交付周期和客戶的技術質量要求，滿足客戶需求和客戶的滿意度是第一位的。

3 總體方案設計

構建轉包生產數字化制造集成系統，以數字化制造為主線，結合目前生產制造系統和公司內現有流程，目前一些流程需要優化改進，針對各個獨立的數字化環節，通過一條數字化制造鏈把這些獨立的環節更好的串聯起來，更好的收集制造過程的問題，分析生產能力，保證均衡生產，關注產品生命周期。

3.1 生產過程。制造系統：面向生產過程，目前制造單元不能達到柔性制造，在未來柔性制造單元、柔性裝配設備，以物流為中心，準時配送完成數控機加、裝配任務。

3.2 監控系統。利用電子信息網絡技術對第一個環節中的制造系統進行監視、評估與控制，實現對生產制造的監控。

3.3 CAPP（計算機輔助工藝）。為生產制造系統產生信息。

3.4 處理系統。主要通過計算機網絡實時地處理各種數據，并有初步分析建議。

3.5 信息交換。將3.1～3.4 節中所產生的信息進行收集、處理、分類和儲存，為管理者與操作員提供數據支持和查找、訪問和使用的可能。

3.6 決策系統。將由企業資源計劃（ERP）、決策支持系統（DSS）、專家系統（ES）等組成的決策層根據內外部資源、市場信息等因素所制定的計劃與方案輸入數字化系統中，對下級工作進行安排指導。

通過以上六個子系統的互相關聯，形成轉包生產數字化制造集成系統。

4 分系統方案

整個模塊由六個系統子模塊集成構成有的模塊可以單獨運作，有的模塊必須與其他模塊一起使用，當所有模塊有機的結合在一起使用的時候，才能更好的發揮作用。

4.1 生產過程系統。生產設備單元、物流單元、信息單元等構成了生產過程系統。主要包括自動化機床(CNC)、數控機床(NC)、分布式數字控制(DNC)，生產過程中及時測量工具，刷卡開工、完工記錄零件的工序時間，無紙化零件流轉。目前的問題是，現場文檔是電子版，母版仍需要紙質的，還需要工藝計劃人員蓋章，質量保證人員蓋章等，由于沒有CAPP 系統集成，不能實行電子圖章，網上操作，當然，也可以不與CAPP 集成，可以單獨開發。

4.2 監控系統。監控系統以計劃為導向，經過系統層層細分總的生產計劃后，細化為生產作業計劃、物流計劃、車間控制計劃等，下達到各部門去執行。監控系統，根據計劃，實時監控，對于超出節點的流程，需要亮紅燈報警，并且有專人立即到現場解決問題。在整個過程中利用各個子系統對生產過程進行監控。如：

（1）OTS 零件跟蹤系統，通過掃描條碼，準確定位零件，通過查詢零件號和系列號準確跟蹤零件定位，相當于對零件進行GPS 定位。

（2）機床問題反饋系統，監控機床運行情況，收集問題來源，分析并匯總易發生的問題，目前公司內許多機床使用時間比較長，使用的頻率較高，實時的監控可以更好的發現機床問題，避免零件損傷和人員受傷害。

（3）裝配周期控制系統，按照一定的節拍對裝配周期進行監控，合理控制好裝配的節拍，也是對自身能力的一種評估和控制。

（4）物料發放系統及配送系統監控，保證現場及時送料，保證庫房有能夠及時配送的零件，保證下到工序按期開工。

4.3 CAPP 工藝設計系統。作為制造過程中技術準備的重要內容，工藝設計在連接產品設計和實際生產中起到了橋梁作用，是一個對經驗要求高且根據外部要求的變更而實時變化的決策過程。

目前轉包生產工藝設計的任務主要是面向實際生產過程，因為是已經設計好的產品，基本上不存在并行工程，但是有工程更改的時候除外，這就需要并行工作，需要工藝的反復。

CAPP 對工藝過程、操作內容、相關設備和參數等進行了要求。計算機輔助工藝設計即通過使用計算機來制定工藝規程，計算工藝參數、生成工藝方案，最終得到完整的工藝指令，并將其作為產品生產加工的依據。CAPP 減少了工藝員重復繁瑣的手動工藝設計工作，并對設計過程及內容模板進行標準化，使工藝設計的效率和準確度大大提高。CAPP 的運用也使生產準備周期得以縮短，生產效率得以提高，工藝設計和生產制造的費用得以減少。

目前在轉包生產中還沒有真正的運用CAPP，這個在多品種的產品中應該是有很廣泛的用途。

4.4 處理系統。很多數據在生產過程中會生成，如何好的利用這些數據反饋于工藝和質量部門，反饋于生產過程需要很好的數據處理系統。

例如：測量結果反饋系統，以前很多數據需要手工處理，增加了工作量以及數據分析后可能存在誤差，最有可能的數據分析的滯后，導致了發生問題時沒有及時發現問題，而使質量隱患不斷傳遞，在這種需求的推動下，我們需要有一套即時數據處理系統，當有問題的時候，立即向相關人員發出警報。

根據監控系統數據及反饋，對質量進行檢測，根據數據采集，進行質量評估，質量控制，質量跟蹤，把相關的質量信息反饋到決策系統。測量數據處理系統流程圖見圖。

測量數據處理系統流程圖

4.5 信息交換系統。信息交換系統能夠將前面的信息進行收集、存儲、加工、傳輸、使用、查詢，為各級管理者與下層提供數據。

這個信息交換過程通過辦公自動化軟件（OA）和物料、資料信息集成系統（包括各種技術資料、標準、圖紙、質量信息），以及PDM管理系統。

4.6 決策系統。決策系統能夠優化組合并合理配置制造過程中的諸要素，使制造過程中的任務流、物料流、資金流、能量流和信息流均處于最佳狀態。這些要素包擴：庫存與物料管理、成本與財務管理、工藝與質量管理等，決策系統的數字化，可充分利用企業資源滿足顧客要求，以最少的資源實現顧客滿意度的最大化。

構建這個轉包生產數字化制造集成系統，最終是為了提高企業自身的能力，以強有力的產品質量保證企業在市場中的競爭力，以產品為導向構建先進的制造系統，保證產品質量，提高客戶滿意度，降本增效是企業不懈的追求和不斷努力地方向。