面向數(shù)字化的航空制造企業(yè)生產(chǎn)管控模式分析

任超 張帥 張菲

[摘 要]本文針對航空制造企業(yè)生產(chǎn)管控模式面臨的多層級、多環(huán)節(jié)、跨業(yè)務(wù)等問題，基于數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景，探索建立以縱向單位協(xié)同為目標(biāo)、以業(yè)務(wù)模型為驅(qū)動力、以制造過程全覆蓋為基礎(chǔ)、以互聯(lián)互通為手段的生產(chǎn)管控模式，推動航空制造企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字化;航空制造企業(yè);生產(chǎn)管控模式

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.20.035

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

0? ? ?引 言

我國正逐步加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐，在“中國制造2025”戰(zhàn)略引領(lǐng)下，國內(nèi)制造業(yè)紛紛開啟了數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。航空制造企業(yè)應(yīng)順應(yīng)數(shù)字化變革趨勢，積極利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，從各企業(yè)實際問題出發(fā)，陸續(xù)進(jìn)行工程信息化、管理信息化及車間數(shù)字化等方面的系統(tǒng)建設(shè)，落實創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，實現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型。以往數(shù)字化解決方案重在構(gòu)建面向局部的封閉技術(shù)體系，如今需要構(gòu)建面向全局優(yōu)化的開放技術(shù)體系，使我國航空制造業(yè)面臨著由內(nèi)部變革到外部協(xié)同、由單點應(yīng)用到全局優(yōu)化的壓力。其中，在模型基礎(chǔ)上實現(xiàn)信息的完整定義和持續(xù)傳遞，實現(xiàn)新一代信息技術(shù)和企業(yè)全業(yè)務(wù)融合，完成企業(yè)內(nèi)部信息集成和企業(yè)外部上下游單位協(xié)同，形成一體化的生產(chǎn)管控模式，是航空制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的驅(qū)動力。傳統(tǒng)的生產(chǎn)管控模式需要跨多部門、多環(huán)節(jié)，多級獨立、分散監(jiān)控生產(chǎn)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(shù)字化視角下分析航空企業(yè)未來應(yīng)建立縱向協(xié)同、模型驅(qū)動、業(yè)務(wù)覆蓋、互聯(lián)互通的綜合生產(chǎn)管控模式。

1? ? ?以縱向單位協(xié)同為目標(biāo)

航空制造企業(yè)形成了龐大企業(yè)網(wǎng)群，以生產(chǎn)交付為核心的生產(chǎn)管控模式大致包括集團(tuán)公司、成員單位、成員單位生產(chǎn)部門、成員單位生產(chǎn)現(xiàn)場4層，而該模式天然面臨著信息上傳下達(dá)的難度：集團(tuán)總部與直屬單位及各成員單位間分網(wǎng)管理，生產(chǎn)管控指令難以及時貫徹執(zhí)行，下屬單位數(shù)據(jù)信息不透明，跨企業(yè)協(xié)調(diào)難度高，難以有效統(tǒng)籌管理;成員單位內(nèi)計劃、物資、制造執(zhí)行、制造資源等各系統(tǒng)數(shù)據(jù)缺乏整合應(yīng)用，難以實現(xiàn)一體化的生產(chǎn)信息共享和整體管控;成員單位生產(chǎn)管理部門指揮調(diào)度主要通過傳統(tǒng)的電話、報表、會議方式，缺乏有力的溝通手段，且例會材料準(zhǔn)備費時費力，難以滿足信息的實時性、準(zhǔn)確性;成員單位生產(chǎn)現(xiàn)場缺乏問題上報、處理進(jìn)展的跟蹤手段，缺乏物資配套、工藝準(zhǔn)備、產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)備狀態(tài)等相關(guān)信息的綜合分析與應(yīng)用手段。

針對上述問題，航空制造業(yè)急需構(gòu)建面向集團(tuán)公司層、企業(yè)決策層、企業(yè)生產(chǎn)管理層以及車間執(zhí)行層縱向貫通的一體化管控模式（圖1），以實現(xiàn)計劃高效協(xié)同、狀態(tài)同步掌控、異?？缬蛱幚恚嫣嵘髽I(yè)生產(chǎn)管控能力。

2? ? ?以業(yè)務(wù)模型為重要驅(qū)動力

企業(yè)生產(chǎn)管控分析應(yīng)突破單純應(yīng)用BI技術(shù)進(jìn)行綜合數(shù)據(jù)展示的認(rèn)知局限，基于業(yè)務(wù)引入統(tǒng)計分析模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)深入挖掘，強(qiáng)化企業(yè)知識發(fā)現(xiàn)能力，提升企業(yè)數(shù)據(jù)價值。生產(chǎn)管控分析隨著技術(shù)更新不斷迭代，將描述統(tǒng)計與推斷統(tǒng)計有機(jī)結(jié)合，自動生成主題報告，產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)。其利用描述統(tǒng)計，通過圖表形式展現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)有數(shù)據(jù);利用機(jī)器學(xué)習(xí)，在經(jīng)驗學(xué)習(xí)中改善算法的性能，使客觀、精準(zhǔn)預(yù)測成為可能;利用推斷統(tǒng)計，通過分析企業(yè)歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測企業(yè)未來發(fā)展趨勢。

為夯實分析模型應(yīng)用架構(gòu)的基礎(chǔ)，本文通過梳理以數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展現(xiàn)為主線的分析脈絡(luò)，結(jié)合企業(yè)重點關(guān)注的信息，如針對生產(chǎn)過程中關(guān)鍵資源模式、產(chǎn)品質(zhì)量問題、保障模式、工藝模式等，建立相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘模型，該模型的應(yīng)用場景如圖2所示。其中，典型的算法應(yīng)用場景包括：從歷史生產(chǎn)信息及現(xiàn)有資源信息角度著手，構(gòu)建統(tǒng)計模型，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)能力分析;從歷史故障單等問題信息角度著手，構(gòu)建語義分析模型，實現(xiàn)生產(chǎn)問題多維分析;從實時采集設(shè)備運行數(shù)據(jù)角度著手，構(gòu)建故障分析模型，實現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警功能等。

3? ? ?以制造過程全覆蓋為基礎(chǔ)

制造過程全覆蓋的精準(zhǔn)業(yè)務(wù)分析，能夠拓寬各類基礎(chǔ)信息化管理系統(tǒng)覆蓋的業(yè)務(wù)范圍，實現(xiàn)一體化的生產(chǎn)信息共享，保證生產(chǎn)管控的整體性;生產(chǎn)管控分析力求以制造過程為主線，從業(yè)務(wù)邏輯貫通制造數(shù)據(jù)，實現(xiàn)基于3個維度的制造過程全覆蓋：業(yè)務(wù)維度全覆蓋，涉及生產(chǎn)過程、生產(chǎn)配套、物流供應(yīng)、產(chǎn)品交付、技術(shù)管控、資源保障、制造成本、質(zhì)量控制、異常管控、績效考核等10個業(yè)務(wù)域，貫通集團(tuán)、戰(zhàn)略、管理和執(zhí)行4個層級;能力維度全覆蓋，打造數(shù)據(jù)展示、分析決策、指揮調(diào)度和測評考核4個能力中心;時間維度全覆蓋，構(gòu)建事前、事中、事后全過程管控體系。

4? ? ?以互聯(lián)互通集成為手段

數(shù)據(jù)互聯(lián)互通是現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)等在企業(yè)中的部署和應(yīng)用，使企業(yè)具備將人、機(jī)、物等有機(jī)聯(lián)通的環(huán)境?；ヂ?lián)互通成熟度提升是從設(shè)備到車間、到工廠、到企業(yè)再到集團(tuán)聯(lián)盟實現(xiàn)上下游系統(tǒng)間的互聯(lián)互通（圖3），是實現(xiàn)業(yè)務(wù)綜合管控的重要支撐。互聯(lián)互通的目標(biāo)是實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)各種業(yè)務(wù)、信息等互聯(lián)與互操作，最終達(dá)到信息物理完全融合狀態(tài)。互聯(lián)互通成熟度提升是從企業(yè)內(nèi)部單項應(yīng)用、系統(tǒng)間互聯(lián)互操作，到企業(yè)內(nèi)全部系統(tǒng)、企業(yè)間上下游集成的轉(zhuǎn)變，體現(xiàn)了資源充分共享。

為實現(xiàn)制造過程及質(zhì)量狀態(tài)的全過程數(shù)字化監(jiān)控，航空制造業(yè)應(yīng)綜合運用互聯(lián)互通集成技術(shù)實現(xiàn)覆蓋生產(chǎn)計劃、銷售管理、成本核算、庫存管理、質(zhì)量管理、制造執(zhí)行、采購管理等全業(yè)務(wù)的技術(shù)軟件集成，建立可視化績效指標(biāo)儀表艙系統(tǒng)，構(gòu)建設(shè)計制造一體化的賽博物理系統(tǒng)，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)制造數(shù)據(jù)的動態(tài)感知、實時分析和預(yù)警，并運用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)實現(xiàn)基于模型的信息系統(tǒng)輔助或自主決策。

5? ? ?結(jié) 語

數(shù)字化視角下的航空企業(yè)通過應(yīng)用互聯(lián)互通技術(shù)，可實現(xiàn)多層級單位協(xié)同，逐步解決集團(tuán)總部與各成員單位間的信息不暢通、不透明等問題，促進(jìn)管控信息上傳下達(dá)。此外，業(yè)務(wù)模型的深度應(yīng)用可促進(jìn)隱性知識顯性化，推進(jìn)航空制造企業(yè)的信息化進(jìn)程。面向全業(yè)務(wù)域的綜合管控模式，能夠打破不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域之間的信息孤島，實現(xiàn)信息之間的橫向貫通。

主要參考文獻(xiàn)

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[2]張曉梅.基于模型的航空脈動裝配生產(chǎn)線關(guān)鍵數(shù)字化技術(shù)研究[J].航空制造技術(shù)，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(yīng)用項目。