數(shù)字化制造系統(tǒng)在某航空發(fā)動機企業(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，涵蓋了項目管理、技術(shù)管理、制造執(zhí)行管理和設(shè)備自動化管理等產(chǎn)品形成的全部過程。本文將重點闡述該數(shù)字化制造系統(tǒng)總體架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)特點及技術(shù)路線。

一、引言

1.項目背景

某航空發(fā)動機企業(yè)多年來在信息化建設(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)實施了PDM、ERP、MES和綜合協(xié)同平臺，初步實現(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)項目是信息化建設(shè)向數(shù)字化工廠推進過程中重大措施，建立基于現(xiàn)代先進技術(shù)的數(shù)字化制造平臺，支持科研型號的快速研制，為批產(chǎn)線的數(shù)字化制造進行技術(shù)儲備，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)動機研發(fā)平臺由三部分組成：設(shè)計平臺、試制平臺和實驗平臺，目前我國最急需的是試制平臺。為了中國航空動力事業(yè)的發(fā)展，加強中國航空發(fā)動機試制平臺建設(shè)，該企業(yè)孕育十余載，打造了科研試制中心。該部門以科研為主，生產(chǎn)具有明顯的多品種、小批量、隨機性大和變化大等特點，需要在項目管理、技術(shù)管理和生產(chǎn)管理三個方面進行創(chuàng)新和探索，借助信息化的管理手段，實現(xiàn)項目管理、技術(shù)管理和生產(chǎn)管理的自動化和透明化。

在科研試制項目管理方面，為了達到以最短的時間、最低的成本實現(xiàn)科研項目的快速研制產(chǎn)成的目的，通過“項目團隊管理”來適應(yīng)科研試制小批量、低速率生產(chǎn)的特點。該模式是一種以柔性的組合，以最少的人員構(gòu)成，采用各種先進的管理方法、技術(shù)、知識，對項目各要素和各階段高度集成、持續(xù)創(chuàng)新性的管理模式。總之，具有“小團隊，高集成，全過程，創(chuàng)新性，柔性化”等特點，通過和技術(shù)管理進行“一體化”的高度集成，對組織管理、范圍管理、時間管理、成本管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、溝通管理和采購管理八個項目管理方向進行全面管理。

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

在科研試制生產(chǎn)管理方面，以科研生產(chǎn)項目為目標(biāo)，通過研制生產(chǎn)能力負荷分析、研制完工節(jié)點計劃制定、 “1”級里程碑研制計劃下達、研制日班產(chǎn)和研制現(xiàn)場調(diào)度、工序檢驗和不合格品處理、研制數(shù)據(jù)收集及研制產(chǎn)品入庫管理等，對產(chǎn)品制造的全生命周期進行綜合管控，達成科研試制快速反應(yīng)目標(biāo)。

在現(xiàn)場執(zhí)行方面，以研制任務(wù)為基礎(chǔ)，實現(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)控等基本功能實施，并實現(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、多論證和備預(yù)案。

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

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

多論證：各個條線在同步實施的過程中，無論遇到任何的技術(shù)要點、難點、風(fēng)險點，及時與技術(shù)專家進行會談、論證，評估后方可繼續(xù)實施。

備預(yù)案：各個系統(tǒng)在實施前，分別提前準(zhǔn)備風(fēng)險預(yù)案，重點關(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、工裝設(shè)計、數(shù)控編程與切削仿真、數(shù)控測量編程與仿真、生產(chǎn)過程仿真、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)品檢驗及成品入庫等環(huán)節(jié)。任務(wù)的開始和接收、項目進度監(jiān)控與公司 ERP系統(tǒng)和項目管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)和信息交換，實現(xiàn)統(tǒng)一管理。關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程有如下幾項。

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

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)計任務(wù)；依據(jù)設(shè)計所下發(fā)的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)進行工藝、工裝設(shè)計及仿真優(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、工時定額、操作說明及檢驗要求等數(shù)據(jù)）進行車間加工計劃排程、調(diào)度執(zhí)行、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計分析、過程監(jiān)控、物料管理和計劃完工等生產(chǎn)線制造執(zhí)行與生產(chǎn)管理工作。實做數(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)計所產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)，獲取設(shè)計質(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)品制造過程中通過制造執(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程和數(shù)據(jù)，在統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上提供改進或優(yōu)化建議。實現(xiàn)質(zhì)量信息在各相關(guān)部門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與公司 IT系統(tǒng)的集成功能。包括快反線項目管理與公司項目管理系統(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）項目管理需求。

作為型號工程研制階段重要產(chǎn)品零部件的試制單位，由于試制零件種類多、數(shù)量少、要求高、首次制造和進度緊等方面的特點，需要在企業(yè)內(nèi)部建立基于零部件的項目管理模式，來應(yīng)對試制零部件業(yè)務(wù)特點，滿足試制零件項目的立項管理、團隊管理、里程碑計劃管理、監(jiān)控及反饋管理（包括進度反饋、質(zhì)量反饋和成本反饋）。