淺談如何構(gòu)建轉(zhuǎn)包生產(chǎn)數(shù)字化制造集成系統(tǒng)

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(yè)數(shù)字化集成系統(tǒng)簡介。公司數(shù)字化集成系統(tǒng)總體戰(zhàn)略運用先進的信息技術(shù)和現(xiàn)代管理理念，統(tǒng)一規(guī)劃和推進公司數(shù)字化集成系統(tǒng)建設(shè)，建立能夠滿足異地協(xié)同設(shè)計制造需求的信息網(wǎng)絡(luò)體系，建立能夠滿足公司集中運營需求的管理網(wǎng)絡(luò)體系，建立能夠覆蓋所有用戶的客服網(wǎng)絡(luò)體系，建立能夠覆蓋所有供應商的供應鏈網(wǎng)絡(luò)體系，實現(xiàn)公司對所屬企業(yè)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(chǎn)效率，降低研發(fā)風險，全面實現(xiàn)公司發(fā)展目標。

1.2 某制造中心數(shù)字化集成系統(tǒng)的實例簡介。某公司某制造中心承擔轉(zhuǎn)包生產(chǎn)工作，目前與國際著名航空制造公司合作，在幾年的數(shù)字化制造集成系統(tǒng)建設(shè)中，轉(zhuǎn)包生產(chǎn)過程流轉(zhuǎn)過程實現(xiàn)了無紙化流程，制造車間內(nèi)有OTS 跟蹤系統(tǒng)，辦公有OA 系統(tǒng)，文件、圖紙無紙化可以在網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)上共享和查閱，正在進行DNC 機床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以及刀具立體庫的建設(shè)。

1.3 本文的主要分析內(nèi)容。本論文通過正在運行及發(fā)展的某制造中心的數(shù)字化制造集成系統(tǒng)為例主要分析以下三個關(guān)鍵問題：第一，數(shù)字化集成系統(tǒng)的需求分析；第二，數(shù)字化集成系統(tǒng)的總體方案設(shè)計；第三，數(shù)字化集成系統(tǒng)的分系統(tǒng)方案設(shè)計。

在第二章中，主要介紹數(shù)字化集成系統(tǒng)的需求分析；

在第三章中，主要介紹數(shù)字化集成系統(tǒng)的總體方案設(shè)計；

在第四章中，主要介紹數(shù)字化集成系統(tǒng)的分系統(tǒng)方案設(shè)計。

2 需求分析

目前轉(zhuǎn)包生產(chǎn)已經(jīng)達到一定規(guī)模，重要的是如何均衡生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高客戶滿意度，隨著目前航空業(yè)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(chǎn)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(zhuǎn)運時間等。目的是減少各類庫存。

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

2.3 提高產(chǎn)品質(zhì)量，通過信息及時流通，對質(zhì)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(chǎn)過程控制，分析周期長，易產(chǎn)生浪費的環(huán)節(jié)，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(zhuǎn)包生產(chǎn)，需要新的工作包，通過CIMS 發(fā)現(xiàn)以往生產(chǎn)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(wù)。

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(shù)質(zhì)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(shè)計

構(gòu)建轉(zhuǎn)包生產(chǎn)數(shù)字化制造集成系統(tǒng)，以數(shù)字化制造為主線，結(jié)合目前生產(chǎn)制造系統(tǒng)和公司內(nèi)現(xiàn)有流程，目前一些流程需要優(yōu)化改進，針對各個獨立的數(shù)字化環(huán)節(jié)，通過一條數(shù)字化制造鏈把這些獨立的環(huán)節(jié)更好的串聯(lián)起來，更好的收集制造過程的問題，分析生產(chǎn)能力，保證均衡生產(chǎn)，關(guān)注產(chǎn)品生命周期。

3.1 生產(chǎn)過程。制造系統(tǒng)：面向生產(chǎn)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(shè)備，以物流為中心，準時配送完成數(shù)控機加、裝配任務(wù)。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)。利用電子信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對第一個環(huán)節(jié)中的制造系統(tǒng)進行監(jiān)視、評估與控制，實現(xiàn)對生產(chǎn)制造的監(jiān)控。

3.3 CAPP（計算機輔助工藝）。為生產(chǎn)制造系統(tǒng)產(chǎn)生信息。

3.4 處理系統(tǒng)。主要通過計算機網(wǎng)絡(luò)實時地處理各種數(shù)據(jù)，并有初步分析建議。

3.5 信息交換。將3.1～3.4 節(jié)中所產(chǎn)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(shù)據(jù)支持和查找、訪問和使用的可能。

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

通過以上六個子系統(tǒng)的互相關(guān)聯(lián)，形成轉(zhuǎn)包生產(chǎn)數(shù)字化制造集成系統(tǒng)。

4 分系統(tǒng)方案

整個模塊由六個系統(tǒng)子模塊集成構(gòu)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(jié)合在一起使用的時候，才能更好的發(fā)揮作用。

4.1 生產(chǎn)過程系統(tǒng)。生產(chǎn)設(shè)備單元、物流單元、信息單元等構(gòu)成了生產(chǎn)過程系統(tǒng)。主要包括自動化機床(CNC)、數(shù)控機床(NC)、分布式數(shù)字控制(DNC)，生產(chǎn)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(zhuǎn)。目前的問題是，現(xiàn)場文檔是電子版，母版仍需要紙質(zhì)的，還需要工藝計劃人員蓋章，質(zhì)量保證人員蓋章等，由于沒有CAPP 系統(tǒng)集成，不能實行電子圖章，網(wǎng)上操作，當然，也可以不與CAPP 集成，可以單獨開發(fā)。

4.2 監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)以計劃為導向，經(jīng)過系統(tǒng)層層細分總的生產(chǎn)計劃后，細化為生產(chǎn)作業(yè)計劃、物流計劃、車間控制計劃等，下達到各部門去執(zhí)行。監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)計劃，實時監(jiān)控，對于超出節(jié)點的流程，需要亮紅燈報警，并且有專人立即到現(xiàn)場解決問題。在整個過程中利用各個子系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控。如：

（1）OTS 零件跟蹤系統(tǒng)，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(tǒng)，監(jiān)控機床運行情況，收集問題來源，分析并匯總易發(fā)生的問題，目前公司內(nèi)許多機床使用時間比較長，使用的頻率較高，實時的監(jiān)控可以更好的發(fā)現(xiàn)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(tǒng)，按照一定的節(jié)拍對裝配周期進行監(jiān)控，合理控制好裝配的節(jié)拍，也是對自身能力的一種評估和控制。

（4）物料發(fā)放系統(tǒng)及配送系統(tǒng)監(jiān)控，保證現(xiàn)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(shè)計系統(tǒng)。作為制造過程中技術(shù)準備的重要內(nèi)容，工藝設(shè)計在連接產(chǎn)品設(shè)計和實際生產(chǎn)中起到了橋梁作用，是一個對經(jīng)驗要求高且根據(jù)外部要求的變更而實時變化的決策過程。

目前轉(zhuǎn)包生產(chǎn)工藝設(shè)計的任務(wù)主要是面向?qū)嶋H生產(chǎn)過程，因為是已經(jīng)設(shè)計好的產(chǎn)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(nèi)容、相關(guān)設(shè)備和參數(shù)等進行了要求。計算機輔助工藝設(shè)計即通過使用計算機來制定工藝規(guī)程，計算工藝參數(shù)、生成工藝方案，最終得到完整的工藝指令，并將其作為產(chǎn)品生產(chǎn)加工的依據(jù)。CAPP 減少了工藝員重復繁瑣的手動工藝設(shè)計工作，并對設(shè)計過程及內(nèi)容模板進行標準化，使工藝設(shè)計的效率和準確度大大提高。CAPP 的運用也使生產(chǎn)準備周期得以縮短，生產(chǎn)效率得以提高，工藝設(shè)計和生產(chǎn)制造的費用得以減少。

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

4.4 處理系統(tǒng)。很多數(shù)據(jù)在生產(chǎn)過程中會生成，如何好的利用這些數(shù)據(jù)反饋于工藝和質(zhì)量部門，反饋于生產(chǎn)過程需要很好的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

例如：測量結(jié)果反饋系統(tǒng)，以前很多數(shù)據(jù)需要手工處理，增加了工作量以及數(shù)據(jù)分析后可能存在誤差，最有可能的數(shù)據(jù)分析的滯后，導致了發(fā)生問題時沒有及時發(fā)現(xiàn)問題，而使質(zhì)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(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，當有問題的時候，立即向相關(guān)人員發(fā)出警報。

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)及反饋，對質(zhì)量進行檢測，根據(jù)數(shù)據(jù)采集，進行質(zhì)量評估，質(zhì)量控制，質(zhì)量跟蹤，把相關(guān)的質(zhì)量信息反饋到?jīng)Q策系統(tǒng)。測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)流程圖見圖。

測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)流程圖

4.5 信息交換系統(tǒng)。信息交換系統(tǒng)能夠?qū)⑶懊娴男畔⑦M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(shù)據(jù)。

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(tǒng)（包括各種技術(shù)資料、標準、圖紙、質(zhì)量信息），以及PDM管理系統(tǒng)。

4.6 決策系統(tǒng)。決策系統(tǒng)能夠優(yōu)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(wù)流、物料流、資金流、能量流和信息流均處于最佳狀態(tài)。這些要素包擴：庫存與物料管理、成本與財務(wù)管理、工藝與質(zhì)量管理等，決策系統(tǒng)的數(shù)字化，可充分利用企業(yè)資源滿足顧客要求，以最少的資源實現(xiàn)顧客滿意度的最大化。

構(gòu)建這個轉(zhuǎn)包生產(chǎn)數(shù)字化制造集成系統(tǒng)，最終是為了提高企業(yè)自身的能力，以強有力的產(chǎn)品質(zhì)量保證企業(yè)在市場中的競爭力，以產(chǎn)品為導向構(gòu)建先進的制造系統(tǒng)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高客戶滿意度，降本增效是企業(yè)不懈的追求和不斷努力地方向。