飛機結構件數控加工車間生產管控平臺設計及實現

周麗娟 喬興華

摘要：針對飛機結構件生產現場信息滯后、車間監控可視性低、動態響應不及時等問題，在深入研究生產現場信息控制和管理的基礎上，構建了一個適用于軍工車間的動態反映車間生產進度、零件加工信息的生產管控平臺。該系統已成功應用于沈飛公司數控加工廠，取得了良好的應用效果。

關鍵詞：飛機結構件;數控加工;生產管控

引言

飛機結構件數控加工車間屬于典型的離散型制造企業，車間內多品種小批量的生產過程涉及的加工設備數量多、工藝路線復雜、受資源有限性影響較大;作為航空武器裝備研制單位，具有嚴格的安全保密要求，這對車間生產數據的集成及流轉造成極大的阻礙。車間通常采用數據報表的方式來跟蹤生產任務的執行情況，管控過程可視化程度低，無法為企業管理層直觀地提供車間現場的實時生產執行信息，使得管理層很難宏觀把握產品生產進度的狀況，對生產優化配置和生產優化調度造成了很大困難。因此，飛機結構件數控加工車間迫切需要一種能動態顯示大量底層工作信息、直觀了解生產任務執行情況、準確掌握產品生產動態的可視化生產管控平臺，使企業管理層能動態掌握車間生產信息，合理分配制造資源，及時調整生產計劃，達到提高企業生產效率和制造水平的目的。

1系統集成

平臺先期可與ERP系統及MES系統集成，可從ERP系統中讀取公司考核計劃數據、生產任務交付情況，從MES系統中可讀取人員信息、部門信息、產品目錄、生產進度等信息。

平臺可陸續集成DNC系統、APS系統、質量管理系統等。集成DNC系統，DNC系統可提供機床實時狀態，統計分析后可對設備故障進行預判，可提供零件加工時長，統計分析后可得出零件的期量標準;還可集成APS系統，根據生產管控平臺暴露的生產問題，及時調整APS系統的作業計劃;還可集成質量管理系統，與預期的質量目標對比分析，從而快速的進行質量調整和車間生產改進。

2飛機結構件數控加工車間生產管控平臺架構

飛機結構件數控加工車間作為軍工企業受到國家安全保密的約束，致使物理信息采集與考核指標、生產進度采集通常是物理隔離的，這給車間生產管控帶來很大阻礙，針對這種特殊性，本文提出了一種針對飛機結構件數控加工車間生產管控平臺的基本架構，如圖1 所示。

飛機結構件數控加工車間管控平臺架構分為物理層、數據層、服務層及應用層四層。由于工控網與涉密網的物理隔離，兩套系統分立運行。工控網的物理層利用物聯網技術以傳感器、RFID、嵌入式等技術為基礎從多數據源獲取數據，經工控網、射頻等方式傳輸后，存儲至面向車間底層設備的工控網數據庫，用以對現場設備運行狀態、運行參數、物料流動、設備能耗等實時采集數據進行存儲;涉密網的物理層采用工控機、條碼槍等設備對以條碼為媒介的制造記錄進行采集，經涉密網傳輸后，存儲至涉密網數據庫，用以對生產進度實時反饋數據進行存儲。

3飛機結構件數控加工車間生產管控平臺的功能結構

生產管控平臺包括工控網子系統和涉密網子系統，系統功能結構如圖2。

3.1? 工控網子系統

設備信息采集：實時采集機床主軸倍率、主軸轉速、主軸負荷等信息，可以用作質量問題的加工過程回溯;設備狀態監控：采用3D MAX技術構建廠房及設備三維可視化模型，實時顯示設備運行狀態。

設備運行狀態統計分析：通過設備運行狀態的統計分析結果，車間可了解設備的具體狀況，合理安排設備的運行和檢修，使設備管理工作更加細致、有效，為生產管理人員指揮生產、編制設備規劃和工作計劃提供依據。

能耗統計：實時采集生產現場水、電等能源的消耗情況。

視頻監控：在車間通道安裝攝像頭，實時監控車間內部人、機、料等因素流轉情況，在重點設備內部安裝攝像頭，實時監控重點設備加工零件信息及進度，對車間生產任務執行產生的大量實時工況信息進行全面、準確的采集和處理。

3.2? 涉密網子系統

涉密網子系統從“質量”、“效率”、“成本”、“質量”四個方向對生產信息進行可視化展示。這些模塊自行設計、獨立封裝、分別開發，每個模塊下又可劃分為多個子模塊，所有模塊組成了完整的系統，共同完成車間生產管控功能的實現。

質量模塊：對生產車間的超差單、廢品損失、質量問題等質量指標的數據進行統計，并以直方圖、餅形圖等統計圖的形式直觀顯示出來，將統計結果以報表形式反饋給管理人員，從而及時掌握車間生產的質量情況，為質量改進提供了有利的數據支持。其中包括質量指標、實物質量問題、質量改進活動、質量狀況評價等功能。

效率模塊：立足生產，從站位、批次、商產、總產、關鍵件等多角度，從廠級、單元級、工段級多層次出發，對公司考核計劃進行分解和統計、展示生產進度及預警、生產異常反饋等多方面功能，從全局角度梳理生產全過程，及時暴露生產問題，以便生產管理者及時獲取生產信息，合理制定調整計劃，實現生產的透明化管理。

成本模塊：從能耗、材料庫存成本、在制品材料庫存、刀具成本等方面，統計分析車間級及單元級生產成本占用情況，以柱狀圖、折線圖等形式展示各部門成本占用的對比情況，從面使車間生產管理人員及時掌握車間成本占用趨勢，為車間降低成本占用提供客觀的數據支持。

管理模塊：通過可視化手段展示車間管理方針、特色管理等信息，進一步明確管理流程明晰權責，可以說是提升規章制度執行力的有效途徑。

4系統應用

通過飛機結構件數控加工車間可視化管控平臺的開發與應用，形成了面向車間生產管理層的可視化管控平臺，實現了信息化與工業化的深度融合，全面提升了飛機結構件數控加工車間生產制造過程中的信息共享與透明程度，有效提升了信息化條件下的生產管控能力。沈飛公司數控加工廠是典型的離散型裝備制造車間，該平臺在沈飛數控加工廠已成功應用3 年，通過平臺的運行能夠進行多維度的可視化生產信息展示，及時暴露生產異常問題，加快生產異常處理速度，提升車間總體管控水平。

6結論

本文針對飛機結構件加工車間面臨的計劃協同性差、生產現場信息滯后等問題，設計了面向軍工企業的工控網和涉密網隔離的生產管控平臺架構。通過構建生產管控平臺，將生產計劃數據、生產過程數據進行可視化展示并進行統計分析，直觀展示生產進度，及時暴露生產異常問題，加快生產異常處理速度，為生產決策者提供客觀準確的數據基礎，實現對產品、設備等信息全程管控，進一步打破職能管理部門之間的“信息壁壘”，實現信息共享。

參考文獻：

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