航空制造企業(yè)生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)應(yīng)用研究

王琦，張斌

（金航數(shù)碼科技有限責(zé)任公司，北京 100028）

航空制造企業(yè)生產(chǎn)準(zhǔn)備是指企業(yè)為了保證生產(chǎn)作業(yè)的正常進(jìn)行，進(jìn)行的所有投產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作和生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)急處理。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作主要包括技術(shù)文件準(zhǔn)備、生產(chǎn)設(shè)備可用情況檢查、器材準(zhǔn)備、工裝工具準(zhǔn)備、人員的配備和調(diào)整、檢驗(yàn)計(jì)量準(zhǔn)備等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)準(zhǔn)備在產(chǎn)品制造過(guò)程占60%以上的工作內(nèi)容，在完成上述準(zhǔn)備工作中的過(guò)程中，企業(yè)應(yīng)強(qiáng)化生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的計(jì)劃性，明確生產(chǎn)準(zhǔn)備的具體內(nèi)容、計(jì)劃節(jié)點(diǎn)要求、責(zé)任部門和責(zé)任人，并對(duì)生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的處理。

生產(chǎn)準(zhǔn)備的技術(shù)水平和管理水平直接影響產(chǎn)品的制造周期和離散制造業(yè)的生產(chǎn)柔性程度。生產(chǎn)準(zhǔn)備的過(guò)程涵蓋了原材料、半成品、生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)涉及工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、設(shè)備選型與采購(gòu)、工裝工具的采購(gòu)和存儲(chǔ)等諸多流程，并對(duì)投產(chǎn)前的準(zhǔn)備過(guò)程進(jìn)行組織管理，需要多部門多角色協(xié)同作業(yè)，對(duì)信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性有很高的要求?，F(xiàn)有的生產(chǎn)準(zhǔn)備管理方法和技術(shù)已經(jīng)逐漸跟不上制造技術(shù)的進(jìn)步，許多國(guó)家的大型制造企業(yè)在生產(chǎn)準(zhǔn)備技術(shù)方面進(jìn)行了大量的投入。為扭轉(zhuǎn)生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程效率低、信息不透明的現(xiàn)狀，引入信息系統(tǒng)作為工具，優(yōu)化生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)，使生產(chǎn)對(duì)象在計(jì)劃的時(shí)間內(nèi)獲得最適合的制造資源，從產(chǎn)品制造過(guò)程的源頭消除浪費(fèi)，才能如期滿足客戶的需求并創(chuàng)造最大利潤(rùn)。

1 現(xiàn)狀與需求分析

通過(guò)對(duì)某航空制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，企業(yè)本身產(chǎn)品生產(chǎn)的復(fù)雜性以及產(chǎn)品交付壓力逐年增大，現(xiàn)行的生產(chǎn)準(zhǔn)備手段已經(jīng)無(wú)法滿足生產(chǎn)運(yùn)行的需要，歸納生產(chǎn)準(zhǔn)備業(yè)務(wù)中遇到的各項(xiàng)問(wèn)題，包括以下幾個(gè)方面：

一是生產(chǎn)準(zhǔn)備流程長(zhǎng)而復(fù)雜，涉及多部門、多角色、多人員的協(xié)同作業(yè)，生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程成本高、浪費(fèi)大，容易出現(xiàn)資源準(zhǔn)備不能有效的支持批產(chǎn)和新研任務(wù)的狀況。

二是技術(shù)文件分散，文件分發(fā)不及時(shí)，會(huì)影響生產(chǎn)開展，工程更改較為頻繁，現(xiàn)場(chǎng)貫徹情況難以控制。

三是工裝工具管理不系統(tǒng)，缺乏源頭控制和過(guò)程控制，沒(méi)有準(zhǔn)確的工具、輔料、原材料消耗定額，不能進(jìn)行成本指標(biāo)控制，采購(gòu)計(jì)劃制定的依據(jù)不足，采購(gòu)進(jìn)度也難以保障。

四是生產(chǎn)單位和保障單位之間信息不對(duì)等，設(shè)備故障停機(jī)對(duì)生產(chǎn)造成較大的影響，特別是關(guān)鍵、獨(dú)子設(shè)備，將對(duì)產(chǎn)品交付計(jì)劃造成致命的沖擊，設(shè)備信息不實(shí)時(shí)，嚴(yán)重影響計(jì)劃安排。

五是物料缺件現(xiàn)象頻發(fā)，常常成為制約制造和裝配的瓶頸因素，采購(gòu)計(jì)劃于生產(chǎn)計(jì)劃脫節(jié)，采購(gòu)和物流過(guò)程不能實(shí)時(shí)追溯，導(dǎo)致問(wèn)題在投產(chǎn)前才暴露，耽誤生產(chǎn)計(jì)劃的正常進(jìn)行。

鑒于上述問(wèn)題，生產(chǎn)準(zhǔn)備各部分功能需求如下：

（1）技術(shù)準(zhǔn)備。歸集所有技術(shù)資料，在投產(chǎn)前檢查技術(shù)文件、工藝文件的齊備情況，在生產(chǎn)過(guò)程中能夠?qū)崟r(shí)獲取工程更改信息，及時(shí)更改貫徹。

（2）物料準(zhǔn)備。建立原材料領(lǐng)用流程管理，從ERP 實(shí)現(xiàn)物料領(lǐng)用出庫(kù)和成品入庫(kù)功能，輔料領(lǐng)用計(jì)劃和現(xiàn)場(chǎng)管控。根據(jù)分廠生產(chǎn)大綱和消耗定額確定物料領(lǐng)用計(jì)劃、輔料領(lǐng)用計(jì)劃和工裝工具需求計(jì)劃。建立分廠輔料庫(kù)房，保障賬物一致 建立物料高低儲(chǔ)報(bào)警機(jī)制，積壓物資反饋機(jī)制。

（3）設(shè)備準(zhǔn)備。投產(chǎn)前可通過(guò)設(shè)備可用性檢查，查看相關(guān)設(shè)備是否狀態(tài)正常，有無(wú)故障發(fā)生，近期是否需要進(jìn)行保養(yǎng)，以便合理安排加工設(shè)備。

（4）工裝工具準(zhǔn)備。工裝工具制造申請(qǐng)流程建立，滿足科研產(chǎn)品、新機(jī)的工裝準(zhǔn)備以及批產(chǎn)機(jī)型工裝補(bǔ)充的要求。

現(xiàn)場(chǎng)在用工裝的管理，對(duì)工裝工具進(jìn)行建檔，制造完成移交接收登記，工裝工具周期檢查登記、維修返磨登記、出入庫(kù)記錄和報(bào)廢記錄。

獲取工裝和計(jì)量器具的周期檢定計(jì)劃制定，控制工裝、計(jì)量器具、零件計(jì)量檢定過(guò)程，接收檢驗(yàn)結(jié)論，對(duì)于不合格項(xiàng)的處理，跟蹤整改結(jié)果，建立質(zhì)量信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

（5）生產(chǎn)計(jì)劃和現(xiàn)場(chǎng)管理。根據(jù)生產(chǎn)大綱確定月度生產(chǎn)計(jì)劃、車間作業(yè)計(jì)劃、物料需求計(jì)劃，并按計(jì)劃組織實(shí)施。定期召開生產(chǎn)調(diào)度例會(huì)，協(xié)調(diào)平衡生產(chǎn)過(guò)程各環(huán)節(jié)問(wèn)題，理順生產(chǎn)流程，及時(shí)響應(yīng)生產(chǎn)準(zhǔn)備問(wèn)題，具體包括：原材料檢查、工裝工具檢查、設(shè)備完好性檢查、工藝檢查。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)如下圖所示，通過(guò)與相關(guān)系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)原材料檢查、工裝工具檢查、設(shè)備完好性檢查、工藝檢查，針對(duì)上述的各項(xiàng)檢查，系統(tǒng)提供檢查后的結(jié)果反饋和及時(shí)處置，包括缺料/件情況、工裝工具缺項(xiàng)情況、設(shè)備狀態(tài)信息、工藝信息等。

2.1 任務(wù)匯總組件

通過(guò)對(duì)ERP 任務(wù)、分廠MES 任務(wù)、外協(xié)任務(wù)進(jìn)行匯總，進(jìn)而掌握分廠未來(lái)一段時(shí)間將要完成的所有工作。在明確任務(wù)后，計(jì)劃主管需要對(duì)生產(chǎn)準(zhǔn)備情況進(jìn)行檢查，首先對(duì)毛料確認(rèn)，對(duì)于庫(kù)存滿足或是近期將要來(lái)料并能確保按期完成的任務(wù)，計(jì)劃主管可以直接下達(dá)該任務(wù)；如果庫(kù)房中只有部分物料（包括原材料、零組件和成品）滿足制造或裝配需要，現(xiàn)場(chǎng)計(jì)劃員可以對(duì)任務(wù)進(jìn)行部分下達(dá)，只下達(dá)能齊套生產(chǎn)的數(shù)量，未齊套部分進(jìn)入等待狀態(tài)，等待缺件入庫(kù)后，系統(tǒng)自動(dòng)通知計(jì)劃員進(jìn)行缺件計(jì)劃的下達(dá)。在生產(chǎn)任務(wù)確定，生產(chǎn)準(zhǔn)備資源情況初步了解后，各生產(chǎn)單位人員進(jìn)行計(jì)劃的下達(dá)或及時(shí)調(diào)整，如果生產(chǎn)單位不能內(nèi)部解決及時(shí)上報(bào)生產(chǎn)管理部門，協(xié)調(diào)資源或調(diào)整月度生產(chǎn)計(jì)劃。

圖1 系統(tǒng)功能框架

2.2 物料檢查組件

物料檢查功能主要判斷任務(wù)的毛料滿足情況，當(dāng)多計(jì)劃同時(shí)需要相同毛料且?guī)齑娑倘睍r(shí)，各計(jì)劃間毛料滿足情況，以確定哪些計(jì)劃可以自行，毛料分配邏輯為依照各計(jì)劃所屬零件的連續(xù)臺(tái)份高低進(jìn)行分配，先以連續(xù)臺(tái)份低的計(jì)劃優(yōu)先滿足。根據(jù)分配情況最終匯總各計(jì)劃毛料短缺情況，并輸出毛料短缺表為采購(gòu)員提供采購(gòu)依據(jù)。

2.3 工藝檢查組件

當(dāng)任務(wù)確定后，進(jìn)行生產(chǎn)前工藝可用性檢查。

接收PDM 系統(tǒng)發(fā)放的BOM、物料和零件/裝配工藝規(guī)程，以及相應(yīng)的原材料消耗定額和輔材的消耗定額，接收PDM 下發(fā)的工程更改單。維護(hù)工藝路線上工序所需工裝工具和設(shè)備明細(xì)。開工前檢查主工藝和本批工藝路線，根據(jù)確定任務(wù)所屬零件查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中零件主制廠是否存在該零件主工藝路線，同時(shí)判斷是否改路線為首選項(xiàng)，當(dāng)所確定任務(wù)所屬零件的主制部門存在首選項(xiàng)的主工藝時(shí)判斷工藝滿足，如果不滿足則自動(dòng)發(fā)起預(yù)警，提醒責(zé)任工藝員及時(shí)進(jìn)行工藝下發(fā)。生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的更改通知單，預(yù)警過(guò)程中發(fā)生的工程更改，使現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)做出更改指令的貫徹。

2.4 工裝工具檢查組件

初步確定任務(wù)后，進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備下一階段檢查，工裝工具檢查。首先將已下達(dá)的任務(wù)分解成工序級(jí)，計(jì)算出待加工每個(gè)任務(wù)所需要的工裝工具，按如下規(guī)則確定工裝工具是否滿足：刃具比較安全庫(kù)存與現(xiàn)有庫(kù)存，大于安全庫(kù)存則滿足；其他（夾具磨具量具等）只要有庫(kù)存就滿足要求。刃具的現(xiàn)有庫(kù)存按新進(jìn)、現(xiàn)存、歸還統(tǒng)計(jì)；其他類型的工裝工具現(xiàn)有庫(kù)存按借出、新進(jìn)、現(xiàn)存、歸還統(tǒng)計(jì)。如果不滿足，輸出相應(yīng)的工裝短缺表，并由計(jì)劃員判定該任務(wù)是否下達(dá)。

2.5 設(shè)備檢查組件

建立分廠設(shè)備管理臺(tái)賬，通過(guò)設(shè)備維修、設(shè)備保養(yǎng)、資產(chǎn)變更等業(yè)務(wù)集成使設(shè)備信息得到及時(shí)有效的更新，有效支撐現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)安排，支持設(shè)備操作規(guī)程和保養(yǎng)手冊(cè)在線查看，指導(dǎo)工人按規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，建立現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障報(bào)警處理機(jī)制。

2.6 任務(wù)調(diào)整和排產(chǎn)組件

根據(jù)物料檢查、工藝檢查、工裝工具檢查和設(shè)備檢查結(jié)果，系統(tǒng)初步判斷任務(wù)的可執(zhí)行性，并通過(guò)頁(yè)面顏色標(biāo)識(shí)來(lái)提醒用戶檢查結(jié)果，由人為來(lái)判斷是否可以下達(dá)，當(dāng)出現(xiàn)緊急任務(wù)或計(jì)劃開始時(shí)間點(diǎn)預(yù)計(jì)可以滿足某任務(wù)部分?jǐn)?shù)量的執(zhí)行時(shí)，計(jì)劃員可以進(jìn)行對(duì)任務(wù)進(jìn)行調(diào)整數(shù)量、計(jì)劃時(shí)間、或拆分并可以進(jìn)行部分下達(dá)。

根據(jù)以上檢查后，所篩選出來(lái)的都是理論上具備開工條件或到達(dá)計(jì)劃開始時(shí)間后預(yù)期可以具備開工條件的任務(wù)，根據(jù)分廠現(xiàn)場(chǎng)加工情況及任務(wù)緊急情況，計(jì)劃員可以對(duì)任務(wù)進(jìn)行調(diào)整并下達(dá)，任務(wù)下達(dá)后可以將已下達(dá)任務(wù)傳給排產(chǎn)程序進(jìn)行下一步的粗能力平衡及后續(xù)的工序級(jí)排產(chǎn)。

3 建設(shè)成效分析

以生產(chǎn)準(zhǔn)備全業(yè)務(wù)流程的視角總結(jié)系統(tǒng)的工作內(nèi)容，生產(chǎn)準(zhǔn)備相關(guān)系統(tǒng)實(shí)施經(jīng)歷了以下三個(gè)階段，下面分階段說(shuō)明建設(shè)成效。

第一階段為基礎(chǔ)建設(shè)階段，以工裝工具借還和設(shè)備維修保養(yǎng)為主線，使全公司所有生產(chǎn)單位在統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行工作，將生產(chǎn)準(zhǔn)備最重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)逐步建立并串聯(lián)起來(lái)。配合試點(diǎn)分廠的MES 系統(tǒng)建設(shè)，驗(yàn)證制造執(zhí)行系統(tǒng)和制造資源系統(tǒng)的同平臺(tái)協(xié)作可行性，為全公司推廣生產(chǎn)準(zhǔn)備與MES 協(xié)同樹立標(biāo)桿。

第二階段為全面打通階段，全面建設(shè)系統(tǒng)，分廠工藝人員通過(guò)對(duì)工序加工所需工裝工具和設(shè)備信息的逐漸維護(hù)以及現(xiàn)場(chǎng)所需技術(shù)文件的維護(hù)，為制造執(zhí)行系統(tǒng)和制造資源系統(tǒng)信息互通搭建橋梁，使系統(tǒng)化生產(chǎn)準(zhǔn)備成為可能。

第三階段為深入應(yīng)用階段，隨著平臺(tái)的全面建成，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)越來(lái)越全面和準(zhǔn)確，系統(tǒng)成為生產(chǎn)管理的必要輔助手段。企業(yè)管理水平也不斷提高，著力從調(diào)度驅(qū)動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)劃驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)管理精細(xì)化程度越來(lái)越高。通過(guò)整合生產(chǎn)準(zhǔn)備檢查、生產(chǎn)配送、工裝工具申請(qǐng)等過(guò)程，優(yōu)化計(jì)劃安排，及時(shí)補(bǔ)充制造資源。

通過(guò)系統(tǒng)實(shí)施，設(shè)備利用率提升，降低設(shè)備閑置程度。降低庫(kù)存積壓率，節(jié)約成本，積壓率能夠降低5%以上。縮短技術(shù)資料準(zhǔn)備時(shí)間約40%，縮短物料準(zhǔn)備時(shí)間約30%，生產(chǎn)準(zhǔn)備檢查效率提高近1 倍。

4 結(jié)語(yǔ)

本文的工作研究?jī)?nèi)容僅包含軟件系統(tǒng)的工作內(nèi)容，對(duì)于軟硬件相結(jié)合的內(nèi)容尚未涉及。近年來(lái)，越來(lái)越多的制造企業(yè)逐漸引入條碼技術(shù)、數(shù)采技術(shù)、自動(dòng)立體庫(kù)等新技術(shù)，通過(guò)生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)與智能硬件的集成，采集更精準(zhǔn)、更豐富的作業(yè)數(shù)據(jù)，優(yōu)化資源占用、沖突分析、動(dòng)態(tài)調(diào)度模型，是生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)智能化的發(fā)展方向。