面向數字化的航空制造企業生產管控模式分析

任超 張帥 張菲

[摘 要]本文針對航空制造企業生產管控模式面臨的多層級、多環節、跨業務等問題，基于數字化轉型背景，探索建立以縱向單位協同為目標、以業務模型為驅動力、以制造過程全覆蓋為基礎、以互聯互通為手段的生產管控模式，推動航空制造企業數字化轉型。

[關鍵詞]數字化;航空制造企業;生產管控模式

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.20.035

[中圖分類號]F270.7;TP315 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2020）20-00-03

0? ? ?引 言

我國正逐步加快數字化轉型步伐，在“中國制造2025”戰略引領下，國內制造業紛紛開啟了數字化轉型之路。航空制造企業應順應數字化變革趨勢，積極利用物聯網、大數據等新一代信息技術，從各企業實際問題出發，陸續進行工程信息化、管理信息化及車間數字化等方面的系統建設，落實創新驅動發展戰略，實現工業轉型。以往數字化解決方案重在構建面向局部的封閉技術體系，如今需要構建面向全局優化的開放技術體系，使我國航空制造業面臨著由內部變革到外部協同、由單點應用到全局優化的壓力。其中，在模型基礎上實現信息的完整定義和持續傳遞，實現新一代信息技術和企業全業務融合，完成企業內部信息集成和企業外部上下游單位協同，形成一體化的生產管控模式，是航空制造業數字化轉型的驅動力。傳統的生產管控模式需要跨多部門、多環節，多級獨立、分散監控生產交付和配套情況，但由于溝通渠道和方式較多，無法及時解決配套缺件、缺料問題。針對以上問題，本文在數字化視角下分析航空企業未來應建立縱向協同、模型驅動、業務覆蓋、互聯互通的綜合生產管控模式。

1? ? ?以縱向單位協同為目標

航空制造企業形成了龐大企業網群，以生產交付為核心的生產管控模式大致包括集團公司、成員單位、成員單位生產部門、成員單位生產現場4層，而該模式天然面臨著信息上傳下達的難度：集團總部與直屬單位及各成員單位間分網管理，生產管控指令難以及時貫徹執行，下屬單位數據信息不透明，跨企業協調難度高，難以有效統籌管理;成員單位內計劃、物資、制造執行、制造資源等各系統數據缺乏整合應用，難以實現一體化的生產信息共享和整體管控;成員單位生產管理部門指揮調度主要通過傳統的電話、報表、會議方式，缺乏有力的溝通手段，且例會材料準備費時費力，難以滿足信息的實時性、準確性;成員單位生產現場缺乏問題上報、處理進展的跟蹤手段，缺乏物資配套、工藝準備、產品質量及設備狀態等相關信息的綜合分析與應用手段。

針對上述問題，航空制造業急需構建面向集團公司層、企業決策層、企業生產管理層以及車間執行層縱向貫通的一體化管控模式（圖1），以實現計劃高效協同、狀態同步掌控、異常跨域處理，全面提升企業生產管控能力。

2? ? ?以業務模型為重要驅動力

企業生產管控分析應突破單純應用BI技術進行綜合數據展示的認知局限，基于業務引入統計分析模型，實現數據深入挖掘，強化企業知識發現能力，提升企業數據價值。生產管控分析隨著技術更新不斷迭代，將描述統計與推斷統計有機結合，自動生成主題報告，產生良好的協同效應。其利用描述統計，通過圖表形式展現企業現有數據;利用機器學習，在經驗學習中改善算法的性能，使客觀、精準預測成為可能;利用推斷統計，通過分析企業歷史數據，預測企業未來發展趨勢。

為夯實分析模型應用架構的基礎，本文通過梳理以數據處理、數據分析、數據展現為主線的分析脈絡，結合企業重點關注的信息，如針對生產過程中關鍵資源模式、產品質量問題、保障模式、工藝模式等，建立相關的數據挖掘模型，該模型的應用場景如圖2所示。其中，典型的算法應用場景包括：從歷史生產信息及現有資源信息角度著手，構建統計模型，實現企業生產能力分析;從歷史故障單等問題信息角度著手，構建語義分析模型，實現生產問題多維分析;從實時采集設備運行數據角度著手，構建故障分析模型，實現設備故障預警功能等。

3? ? ?以制造過程全覆蓋為基礎

制造過程全覆蓋的精準業務分析，能夠拓寬各類基礎信息化管理系統覆蓋的業務范圍，實現一體化的生產信息共享，保證生產管控的整體性;生產管控分析力求以制造過程為主線，從業務邏輯貫通制造數據，實現基于3個維度的制造過程全覆蓋：業務維度全覆蓋，涉及生產過程、生產配套、物流供應、產品交付、技術管控、資源保障、制造成本、質量控制、異常管控、績效考核等10個業務域，貫通集團、戰略、管理和執行4個層級;能力維度全覆蓋，打造數據展示、分析決策、指揮調度和測評考核4個能力中心;時間維度全覆蓋，構建事前、事中、事后全過程管控體系。

4? ? ?以互聯互通集成為手段

數據互聯互通是現場總線、工業以太網、無線網絡等在企業中的部署和應用，使企業具備將人、機、物等有機聯通的環境。互聯互通成熟度提升是從設備到車間、到工廠、到企業再到集團聯盟實現上下游系統間的互聯互通（圖3），是實現業務綜合管控的重要支撐。互聯互通的目標是實現企業內各種業務、信息等互聯與互操作，最終達到信息物理完全融合狀態。互聯互通成熟度提升是從企業內部單項應用、系統間互聯互操作，到企業內全部系統、企業間上下游集成的轉變，體現了資源充分共享。

為實現制造過程及質量狀態的全過程數字化監控，航空制造業應綜合運用互聯互通集成技術實現覆蓋生產計劃、銷售管理、成本核算、庫存管理、質量管理、制造執行、采購管理等全業務的技術軟件集成，建立可視化績效指標儀表艙系統，構建設計制造一體化的賽博物理系統，建立統一數據模型，實現制造數據的動態感知、實時分析和預警，并運用大數據分析和人工智能技術實現基于模型的信息系統輔助或自主決策。

5? ? ?結 語

數字化視角下的航空企業通過應用互聯互通技術，可實現多層級單位協同，逐步解決集團總部與各成員單位間的信息不暢通、不透明等問題，促進管控信息上傳下達。此外，業務模型的深度應用可促進隱性知識顯性化，推進航空制造企業的信息化進程。面向全業務域的綜合管控模式，能夠打破不同業務領域之間的信息孤島，實現信息之間的橫向貫通。

主要參考文獻

[1]張偉東，王超賢，孫克.探索制造業數字化轉型的新路徑[J].信息通信技術與政策，2019（9）：31-34.

[2]張曉梅.基于模型的航空脈動裝配生產線關鍵數字化技術研究[J].航空制造技術，2020（4）：74-81.

[收稿日期]2020-09-03

[基金項目]工信部2018年智能制造新模式應用項目。