智能制造新模式項目方案搭建方法探討

陳海燕

摘 要：當前，適逢新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)變革與我國加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式歷史性交匯，國際產(chǎn)業(yè)分工格局重塑的重要機遇階段。為把我國建設(shè)成為引領(lǐng)世界制造業(yè)發(fā)展的制造強國，實施了制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)——中國制造2025。

公司機載產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大、加工周期長、廢品率高、返廠率高，已不能滿足客戶對產(chǎn)品質(zhì)量、研發(fā)周期和及時交付的要求。為此，公司積極推進智能制造新模式運用，在項目實施過程中，不斷研究、探索，通過對智能制造新模式應(yīng)用要求的分析解讀，總結(jié)了一套有特色的項目方案搭建方法：項目實施范圍和項目建設(shè)方向確定、基礎(chǔ)生產(chǎn)單元精益化建設(shè)、建設(shè)需求分析與匯總、重點任務(wù)梳理、圍繞三個核心業(yè)務(wù)總體架構(gòu)模型搭建。該方案步驟簡潔、邏輯性強、易于操作，易于在同行業(yè)企業(yè)中進行推廣。

關(guān)鍵詞：智能制造;方案;搭建

一、公司智能制造新模式項目實施背景

（一）外部環(huán)境

《中國制造2025》提出，堅持“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針，堅持“市場主導(dǎo)、政府引導(dǎo)，立足當前、著眼長遠，整體推進、重點突破，自主發(fā)展、開放合作”的基本原則，通過“三步走”實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標：第一步，到2025年邁入制造強國行列;第二步，到2035年中國制造業(yè)整體達到世界制造強國陣營中等水平;第三步，到新中國成立一百年時，綜合實力進入世界制造強國前列。

（二）內(nèi)部環(huán)境

公司機載產(chǎn)品涉及零組件近萬項，其中關(guān)鍵零部件近千項。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高、加工難度大、加工周期長、廢品率高，產(chǎn)品返廠率高。制造模式屬于典型的多品種、小批量離散型制造方式。近年來，國家航空工業(yè)迅速發(fā)展，對輔機產(chǎn)品質(zhì)量、研發(fā)周期及交付提出更高的要求，如依托現(xiàn)有研發(fā)制造模式將很難實現(xiàn)，為滿足客戶需求，必須建設(shè)智能車間，開展精益智能制造，實現(xiàn)企業(yè)研發(fā)制造及管控能力全面提升，提高企業(yè)核心競爭力，滿足航空建設(shè)需求。

公司持續(xù)推進的智能化改造和探索。需要重新理解智能制造的意義，明確改造目的，梳理改造范圍。

智能制造項目實施目標明確化，涵蓋產(chǎn)品全生產(chǎn)周期優(yōu)化，以及各環(huán)節(jié)信息的貫通、分析，能全面系統(tǒng)地解決公司面臨的問題。

二、智能制造新模式項目總體構(gòu)架和特點

（一）總體構(gòu)架

公司關(guān)鍵零部件數(shù)字化車間項目主要圍繞“動態(tài)感知”與“實時分析”進行建設(shè)規(guī)劃與實施，且主要集中在“生產(chǎn)線、設(shè)備以及產(chǎn)品”，對個別關(guān)鍵點進行自主決策與精準執(zhí)行的嘗試。

按照公司產(chǎn)品研發(fā)與制造流程，確定數(shù)字化車間項目建設(shè)主要在企業(yè)管理層、生產(chǎn)管理層、控制執(zhí)行層?？傮w方案圍繞企業(yè)增值鏈核心業(yè)務(wù)：產(chǎn)品研制、制造運營和車間現(xiàn)場管理，從這三個維度實現(xiàn)流程貫通、數(shù)據(jù)集成和信息綜合展示與利用。

研發(fā)維度：應(yīng)用系統(tǒng)工程思想，構(gòu)建基于模型的產(chǎn)品研發(fā)體系;制造維度：按照精益生產(chǎn)的理念，優(yōu)化車間總體設(shè)計、工藝流程及布局，建設(shè)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本的精益生產(chǎn)單元;管控維度：基于賽博物理系統(tǒng)的智能互聯(lián)技術(shù)，構(gòu)建車間設(shè)備、物料、人員互聯(lián)互通的車間物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)過程及裝備等數(shù)據(jù)的實時采集和動態(tài)控制，通過門戶及決策系統(tǒng)進行圖形化展示。

三、項目建設(shè)方案搭建探討

（一）項目實施范圍和項目建設(shè)方向確定

因智能制造是新一代信息技術(shù)與制造裝備融合的集成創(chuàng)新和工程應(yīng)用，涉及企業(yè)各經(jīng)營層面，實施方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜、周期較長，項目總投入可觀，主要項目效益來源于各環(huán)節(jié)整合優(yōu)化后的效率提升。因此在選取項目實施的目標范圍時，該產(chǎn)品或產(chǎn)品系列應(yīng)符合國家支持方向、產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向和企業(yè)規(guī)劃目標，是企業(yè)現(xiàn)實和未來重要的利潤來源，是企業(yè)典型產(chǎn)品，能夠進行智能制造經(jīng)驗、技術(shù)復(fù)制和擴散。

（二）生產(chǎn)單元精益化建設(shè)

智能制造項目生產(chǎn)單元精益化布局是實現(xiàn)作業(yè)模式轉(zhuǎn)變，以及合理設(shè)計物流、信息流線路的基礎(chǔ)。利用建模、仿真軟件工具，進行設(shè)備布局、工藝流程、工序節(jié)拍進行規(guī)劃、優(yōu)化，形成精益制造和柔性精益裝配布局方式，達到生產(chǎn)過程節(jié)拍平衡，實現(xiàn)集群式加工方式向流程式精益作業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，是開展智能制造項目建設(shè)的必要條件。

（三）建設(shè)需求分析與匯總

1、產(chǎn)品或產(chǎn)品系列實現(xiàn)過程需求分析

產(chǎn)品或產(chǎn)品系列的實現(xiàn)過程是由研發(fā)過程的虛擬產(chǎn)品和制造過程的實物產(chǎn)品組成。實現(xiàn)過程需求分析也由虛擬產(chǎn)品和實物產(chǎn)品兩個階段組成。

（1）虛擬產(chǎn)品需求分析

從虛擬產(chǎn)品實現(xiàn)的需求分析、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、關(guān)鍵零部件數(shù)控制造設(shè)計等階段，進行各階段工作流程節(jié)點描述，針對各流程點提出應(yīng)用工具。

（2）實物產(chǎn)品需求分析

實物產(chǎn)品實現(xiàn)的各階段，訂單接收、生產(chǎn)策劃、零件生產(chǎn)安排、配送、機加單元制造、入配套庫、產(chǎn)品配套、裝配總成生產(chǎn)安排、配送、裝配單元制造、提交、入成品庫、發(fā)至用戶等，進行流程分析，并針對各流程提出工具、崗位、信息、目標產(chǎn)品等需求。

2、主要建設(shè)內(nèi)容及作用

最后確定研發(fā)、制造、管控三個維度的主要建設(shè)內(nèi)容和主要輸出物，如：研發(fā)維度主要建設(shè)內(nèi)容有MBSE、虛擬設(shè)計、仿真建設(shè)、PDM建設(shè)等，其中：仿真建設(shè)主要輸出物包括仿真平臺、目標產(chǎn)品仿真分析報告、仿真規(guī)范、多學(xué)科仿真基礎(chǔ)模型庫等。

（四）重點任務(wù)梳理

1、車間總體設(shè)計、工藝流程及布局數(shù)字化建?！圃炀S度構(gòu)建;

2、產(chǎn)品數(shù)字化三維設(shè)計與工藝仿真——研發(fā)維度構(gòu)建;

3、制造過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與可視化——制造維度構(gòu)建;

4、建立航空產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）——研發(fā)維度構(gòu)建;

5、現(xiàn)場數(shù)據(jù)與生產(chǎn)管理軟件實現(xiàn)信息集成——制造維度構(gòu)建;

6、車間（NC、MDC、DNC）互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與信息模型——制造維度構(gòu)建;

7、車間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）——制造維度構(gòu)建;

8、產(chǎn)品全生命周期管理（PLM）——研發(fā)維度構(gòu)建;

9、企業(yè)資源計劃（ERP）系統(tǒng)高效協(xié)同與集成，數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化——管控維度構(gòu)建。

（五）總體架構(gòu)模型搭建

1、各版塊架構(gòu)模型

總體方案圍繞企業(yè)增值鏈核心業(yè)務(wù)：產(chǎn)品研制、制造運營和車間現(xiàn)場管理，從這三個維度實現(xiàn)流程貫通、數(shù)據(jù)集成和信息綜合展示與利用。根據(jù)各版塊工作內(nèi)容、建設(shè)內(nèi)容、重點任務(wù)，完成研發(fā)維度架構(gòu)模型、管控維度架構(gòu)模型、制造維度架構(gòu)模型的搭建。

2、總體架構(gòu)模型搭建

根據(jù)三個維度版塊的主要工作事項及接口任務(wù)完成總體方案的架構(gòu)搭建。

四、智能制造新模式項目推行成果

公司積極推進智能制造新模式項目建設(shè)，探索智能制造設(shè)備、信息化技術(shù)應(yīng)用和深度融合，先后承擔工信部智能制造新模式項目三項，成為多品種小批量柔性智能制造示范項目，后續(xù)將繼續(xù)開展智能制造探索，努力為離散式智能制造探索更多新的制造思路與模式。

（新鄉(xiāng)航空工業(yè)（集團）有限公司 ? 453000）