裝備批產(chǎn)全過程管控體系建設(shè)與應(yīng)用研究

張 偉

(中國電子科技集團公司第十四研究所,江蘇 南京 210039)

0 引言

裝備制造業(yè)是制造業(yè)的核心組成部分,是國民經(jīng)濟發(fā)展特別是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)提供技術(shù)裝備?！笆濉币詠?我國大力推進制造強國戰(zhàn)略,裝備制造已進入全面優(yōu)化升級階段,數(shù)字化轉(zhuǎn)型進程日益加速。

隨著新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)裝備制造的深度融合,裝備制造逐步向高端化、智能化邁進。隨著新體制裝備的加速研制以及裝備批生產(chǎn)任務(wù)量的逐年增加,傳統(tǒng)的裝備批生產(chǎn)管理模式已無法適應(yīng)快速迭代、效能持續(xù)升級的要求,急需聚焦裝備發(fā)展態(tài)勢、用戶需求和任務(wù)形勢,推進裝備批生產(chǎn)管理模式升級,基于數(shù)字化、信息化等手段構(gòu)建裝備批生產(chǎn)全過程管控體系[1],為裝備批產(chǎn)管理提供科學決策,推動裝備生產(chǎn)任務(wù)優(yōu)質(zhì)高效完成。

1 裝備批產(chǎn)管理現(xiàn)狀及存在問題

隨著裝備制造企業(yè)內(nèi)部精益設(shè)計平臺(IDS)、企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)(ERP)、制造運營平臺(MOM)、售后服務(wù)管理系統(tǒng)(MRO)等應(yīng)用系統(tǒng)的部署應(yīng)用,信息化平臺已基本覆蓋裝備設(shè)計、研制、生產(chǎn)和保障等各環(huán)節(jié),裝備生產(chǎn)制造、集成調(diào)試與服務(wù)保障工作的管理效率得到大幅提升。但在裝備批生產(chǎn)過程中,批產(chǎn)計劃的精細化程度、實物管理的有效管控、測試數(shù)據(jù)的價值挖掘、知識成果的共享應(yīng)用等方面還存在一定不足,需要進一步優(yōu)化管理方式與管理手段。

1.1 計劃管理精細化程度不足

裝備批產(chǎn)集成調(diào)試的計劃管理主要涉及生產(chǎn)主管部門、批產(chǎn)集成調(diào)試部門和生產(chǎn)加工部門。計劃主管部門聚焦用戶交付要求,基于裝備組成結(jié)構(gòu)樹(BOM)對裝備生產(chǎn)制造進行計劃分解,形成裝備批生產(chǎn)調(diào)試的生產(chǎn)訂單計劃,生產(chǎn)訂單計劃覆蓋裝備組成表中每一個需要調(diào)試的部件。裝備生產(chǎn)制造的主體業(yè)務(wù)流程是由加工部門完成各組件、分系統(tǒng)及整機的生產(chǎn)與裝配,再由集成調(diào)試部門完成分系統(tǒng)調(diào)試與整機聯(lián)調(diào),最終完成裝備整機驗收與交付。

基于ERP和MOM平臺,裝備批生產(chǎn)集成調(diào)試計劃已穿透至組件級,同時依托信息化平臺,部門間的信息傳遞和問題處理效率得到有效提升。但隨著新研裝備大批量上線、傳統(tǒng)裝備產(chǎn)能需求的大幅增加,現(xiàn)有的裝備批產(chǎn)計劃管理在計劃管理精細度、計劃考核顆粒度以及批產(chǎn)調(diào)試部門內(nèi)計劃管理手段弱等問題逐步顯現(xiàn)。需建立基于人機料法環(huán)測的批產(chǎn)計劃排程管理,進一步細化生產(chǎn)計劃,從訂單級穿透至工序級,不斷提升裝備批生產(chǎn)計劃管理的精細化程度。

1.2 實物管理與調(diào)度效率不足

裝備批生產(chǎn)整個過程會涉及很多種類的實物,其中集成調(diào)試涉及裝備的整機、分系統(tǒng)與組件等調(diào)試件,并涉及相對應(yīng)的儀器儀表、生產(chǎn)設(shè)備和調(diào)試工裝等配套資源;裝備維修涉及從用戶返回的返修件、維修所需的物料器件以及支撐維修工作的配套設(shè)備;裝備保障涉及備品備件、設(shè)備資源等實物。在裝備物資齊套、集成調(diào)試、交付用戶、服務(wù)保障等過程中,各種實物的轉(zhuǎn)入、存儲與轉(zhuǎn)出,主要依靠電子表單建立臺賬信息,并手動進行狀態(tài)的變更,缺乏信息化手段進行統(tǒng)一管理和實時流轉(zhuǎn)更新,配套調(diào)試資源的調(diào)度效率較低。

1.3 測試數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用不足

在裝備批生產(chǎn)調(diào)試、返修件維修和裝備服務(wù)保障過程中會產(chǎn)生過程測試數(shù)據(jù)、指標測試數(shù)據(jù)、產(chǎn)品維修數(shù)據(jù)和保障數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)是實現(xiàn)裝備全生命周期管理的重要基礎(chǔ)支撐。針對這些數(shù)據(jù)的管理主要存在以下問題。

1.3.1 缺乏統(tǒng)一管理

批生產(chǎn)數(shù)據(jù)涉及周期長、覆蓋面廣,因缺少整體管理規(guī)劃,存在數(shù)據(jù)記錄管理歸口分散、記錄不全面等問題,同時又因缺乏信息化手段支撐,進行數(shù)據(jù)追溯時,會出現(xiàn)數(shù)據(jù)難以獲取及信息不易共享。

1.3.2 數(shù)據(jù)采集不全

部分支撐質(zhì)量改進、裝備生產(chǎn)與保障效率提升的批生產(chǎn)數(shù)據(jù)未得到有效記錄;部分數(shù)據(jù)保留在調(diào)試計算機中,隨著人、機的變動,數(shù)據(jù)容易丟失;部分數(shù)據(jù)以紙質(zhì)、Word文檔等形式保存,數(shù)據(jù)非結(jié)構(gòu)化,不易提取與分析。

1.3.3 應(yīng)用不充分

隨著新體制裝備的大量上線,裝備故障診斷與健康管理的重要性更為凸顯,裝備批產(chǎn)過程數(shù)據(jù)作為重要的基礎(chǔ)支撐,因未全面采集和統(tǒng)一管理,其價值無法充分應(yīng)用。

因此,需開展裝備批產(chǎn)數(shù)據(jù)信息化管理,為實現(xiàn)裝備全壽期管理提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

1.4 知識共享與價值挖掘不足

在裝備批生產(chǎn)調(diào)試、排故與服務(wù)保障工作中,積累了大量的知識成果,有作業(yè)指導(dǎo)書、排故案例、調(diào)試方法、項目策劃、項目總結(jié)等文檔材料,這些知識成果目前歸檔或存儲在各業(yè)務(wù)系統(tǒng)以及個人辦公計算機中。因各系統(tǒng)的管理業(yè)務(wù)相對獨立,系統(tǒng)間缺乏一定的知識信息互連,且部分批產(chǎn)調(diào)試技術(shù)人員在工作中沉淀的經(jīng)驗總結(jié)與知識成果留存在個人手中,因此,批生產(chǎn)調(diào)試過程中產(chǎn)生的各類知識成果未能得到有效共享,知識價值沒有得到很好的挖掘應(yīng)用。

2 裝備批產(chǎn)全過程管控體系建設(shè)

聚焦企業(yè)整體發(fā)展規(guī)劃和遠景目標,開展裝備批生產(chǎn)全過程管控體系研究,梳理與優(yōu)化批產(chǎn)業(yè)務(wù)流程,針對管理薄弱點,積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)批產(chǎn)管理方式,利用數(shù)字化、信息化等手段推動裝備批生產(chǎn)信息互聯(lián)互通。結(jié)合裝備批產(chǎn)業(yè)務(wù)梳理情況(見表1),以問題為導(dǎo)向,形成圍繞批產(chǎn)集成調(diào)試計劃、實物、數(shù)據(jù)與知識的全過程精益管理信息化建設(shè)目標,并開展批產(chǎn)集成調(diào)試全過程管控體系建設(shè),最終實現(xiàn)全過程管控與科學決策,助力裝備批生產(chǎn)核心能力提升。

表1 裝備批產(chǎn)業(yè)務(wù)梳理情況

2.1 實施精細化生產(chǎn)計劃管理

2.1.1 高級計劃排程

裝備批產(chǎn)計劃管理是按計劃輸入、分解、下達、跟蹤和落實的流程開展,過程中通過人工拉動和協(xié)調(diào),推動計劃完成[2]。為形成基于人力資源、調(diào)試設(shè)備產(chǎn)能和產(chǎn)品齊套情況的批生產(chǎn)計劃精益管理,圍繞裝備年度臺套任務(wù)目標,依據(jù)產(chǎn)品技術(shù)路線,開展裝備批生產(chǎn)調(diào)試精益化計劃排程。在保障裝備交付節(jié)點和有限資源的前提下,通過倒向排程形成從整機聯(lián)調(diào)到分系統(tǒng)測試,再到零部件制造加工的業(yè)務(wù)需求推演,逐層識別后道對前道的需求,形成合理的裝備批生產(chǎn)排程計劃。同時,以裝備BOM表為基礎(chǔ)開展正向排程,結(jié)合調(diào)試資源和各工序、各層級的齊套情況,形成符合當前批生產(chǎn)調(diào)試的生產(chǎn)計劃和風險識別,為任務(wù)拉動和推進做出合理的決策支撐,確保裝備任務(wù)完成。

2.1.2 工序級計劃管理

在整個裝備批產(chǎn)業(yè)務(wù)流程上,企業(yè)內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)已能支撐整體生產(chǎn)管理,但批產(chǎn)集成調(diào)試部門內(nèi)的管理還存在薄弱環(huán)節(jié),因此,結(jié)合裝備生產(chǎn)多品種小批量、科研批產(chǎn)混線生產(chǎn)的特點,細化業(yè)務(wù)流程,優(yōu)化資源配置,構(gòu)建覆蓋批產(chǎn)全業(yè)務(wù)、全要素的信息化管理系統(tǒng)。基于信息化系統(tǒng)更高效、更快捷地開展批產(chǎn)任務(wù)物資齊套、設(shè)備調(diào)度、問題處理與技術(shù)保障等的協(xié)調(diào)與拉動工作,實現(xiàn)全流程的生產(chǎn)制造管控,實現(xiàn)部門級計劃監(jiān)視測量與數(shù)據(jù)統(tǒng)計,使得企業(yè)級生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)有效延伸至部門級管理,訂單級計劃管理細化至工序級,打破企業(yè)內(nèi)部門間的流程壁壘,在大幅提升計劃管理精細化水平的同時,實現(xiàn)計劃的動態(tài)管控和預(yù)警決策。

2.2 實施全過程實物動態(tài)管控

裝備批產(chǎn)過程實物管理涉及調(diào)試組件、分系統(tǒng)、整機、儀表設(shè)備、工裝、產(chǎn)品備件等多種類型實物的輸入、存儲與輸出,實物種類多、狀態(tài)變化快、位置變動頻繁,人工建賬、手動變更信息已無法滿足裝備批產(chǎn)形勢要求,與批生產(chǎn)過程中各類資源的精確調(diào)度需求存在較大差距。為提升裝備生產(chǎn)過程的實物管理效能,建設(shè)實物管理信息化平臺,對裝備生產(chǎn)所需的設(shè)備與物料進行全過程流轉(zhuǎn)管控,對人員、調(diào)試件、工裝、儀器儀表等進行統(tǒng)一管理,實現(xiàn)實物精準定位、賬物一致,準確、實時地掌握實物信息[3]。

2.2.1 針對實物特點分類梳理流程

在批生產(chǎn)過程中會涉及多類實物類型,針對調(diào)試件、返修件、調(diào)試設(shè)備、器件物料等分類開展實物管理流程梳理,研究與制定各類實物的編碼規(guī)則,結(jié)合實際業(yè)務(wù)需求形成合理、規(guī)范的信息化需求。

2.2.2 構(gòu)建實物與存儲庫的掃碼功能

為提升實物流轉(zhuǎn)效率,利用掃碼槍開展實物出入庫及過程流轉(zhuǎn),各類實物的交接信息由人工記錄至電子表單轉(zhuǎn)換成自動記錄至信息化平臺,整體過程減少人工介入,減少等待。

2.2.3 建立實時、可追溯的實物臺賬

規(guī)范各類型實物在部門的輸入、存儲與輸出,建立標準臺賬。利用信息化平臺實現(xiàn)批產(chǎn)實物全過程動態(tài)管理、實物信息全覆蓋記錄和存儲,實物臺賬清晰、全壽命周期溯源。

2.2.4 入庫、在儲與出庫管理

統(tǒng)一實物與存儲庫及貨位的管理規(guī)則,應(yīng)用二維碼技術(shù),實現(xiàn)實物與庫位的準確綁定。支持實物快速移庫,能實時查詢到實物的狀態(tài)和位置信息;支持以區(qū)域、時間對實物盤點。

基于實物的實時動態(tài)管理,開展實物相關(guān)數(shù)據(jù)與信息的統(tǒng)計與分析,實現(xiàn)對批產(chǎn)調(diào)試資源分配的輔助決策,形成科學、合理的調(diào)度方案。

2.3 推進裝備批生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理

針對裝備批產(chǎn)數(shù)據(jù)管理存在的不足,整體規(guī)劃,推進基于裝備BOM的批生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與信息化建設(shè),系統(tǒng)功能架構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集管理、數(shù)據(jù)存儲管理、數(shù)據(jù)分析管理和健康預(yù)測管理,如圖1所示。

圖1 裝備批生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組成

2.3.1 數(shù)據(jù)采集管理

開展數(shù)據(jù)規(guī)范與標準研究,形成裝備批產(chǎn)數(shù)據(jù)類型、標準化結(jié)構(gòu)、采集方式、采集接口、數(shù)據(jù)存取策略、數(shù)據(jù)容錯處理的整體方案。針對數(shù)字化程度較高的生產(chǎn)設(shè)備、儀器儀表等調(diào)試平臺,建立批產(chǎn)測試數(shù)據(jù)自動采集功能;針對批生產(chǎn)調(diào)試過程中由人工介入生成的驗收指標、測試、維修等數(shù)據(jù),建立基于標準化數(shù)據(jù)模板的數(shù)據(jù)錄入功能,可在線或批量記錄數(shù)據(jù)。

2.3.2 數(shù)據(jù)存儲管理

按照產(chǎn)品調(diào)試BOM結(jié)構(gòu)管理數(shù)據(jù),具備生成和編輯調(diào)試BOM的功能;數(shù)據(jù)表單可以動態(tài)生成、編輯和批量操作;各類型數(shù)據(jù)錄入至結(jié)構(gòu)樹相應(yīng)層級,各層級的操作和查詢等根據(jù)權(quán)限分級,實現(xiàn)對所采集數(shù)據(jù)的動態(tài)存儲管理。

2.3.3 數(shù)據(jù)分析管理

基于歷史數(shù)據(jù)開展統(tǒng)計與分析,為調(diào)試和保障人員提供技術(shù)支撐,具備對歷史數(shù)據(jù)信息搜索、故障種類分布情況分析和查詢、故障趨勢分析和展示等功能;指導(dǎo)調(diào)試和保障人員進行問題定位,包括故障判斷方式、故障信息分類、故障修復(fù)時間等信息;分析產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)漸變規(guī)律,為產(chǎn)品設(shè)計改進提供依據(jù)。

2.3.4 健康預(yù)測管理

目前,大部分裝備通常以修復(fù)性維修和預(yù)防性保障為主,這兩類方式不僅耗費人力、物力,效率還較低。針對這些問題,需要轉(zhuǎn)換保障方式,由修復(fù)性和預(yù)防性保障向現(xiàn)代保障方式轉(zhuǎn)變。通過判斷裝備故障和壽命預(yù)測,為裝備提供輔助決策建議,從而保證裝備的性能和可靠性。研究裝備故障預(yù)警模型與算法,通過狀態(tài)指標與故障預(yù)警值,實現(xiàn)裝備故障提前告警。

批生產(chǎn)裝備具有多品種、小批量特點,且每年裝備數(shù)量較多,以百為單位增加,因此,裝備批產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)具有以下特點:基于BOM結(jié)構(gòu)樹開展數(shù)據(jù)采集與管理;表格、字段、屬性可編輯、動態(tài)調(diào)整;結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)支持批量導(dǎo)入、手工記錄,非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可上傳保存至結(jié)構(gòu)樹相應(yīng)層級;數(shù)據(jù)版本可備份和更新;各產(chǎn)品都有一個BOM結(jié)構(gòu)樹,結(jié)構(gòu)樹隨著產(chǎn)品版本的迭代會更新;產(chǎn)品調(diào)試BOM一般分為整機、分系統(tǒng)單元/機柜、組件,每個層級都有相應(yīng)的驗收指標、測試和維修等數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)組成會隨著產(chǎn)品版本的迭代更新。

2.4 開展高效便捷的知識共享

裝備批生產(chǎn)過程中沉淀了大量的調(diào)試總結(jié)、作業(yè)指導(dǎo)書、維修報告等知識成果,主要存儲在個人辦公計算機中,知識復(fù)用率低,無法及時有效共享。為更好地應(yīng)對批產(chǎn)集成、保障任務(wù)的爆發(fā)式增長形勢,可構(gòu)建高效、便捷的知識管理平臺,實現(xiàn)知識的統(tǒng)一管理、查閱與共享,深入挖掘知識價值[4]。

2.4.1 前端設(shè)計迭代優(yōu)化

隨著裝備訂單量與交付節(jié)奏的不斷加快,研制、批產(chǎn)交叉嚴重,設(shè)計驗證周期短,導(dǎo)致前端驗證不充分,批產(chǎn)后技術(shù)狀態(tài)變更多,對批產(chǎn)交付造成較大壓力。在裝備批產(chǎn)與保障過程中,集成調(diào)試與保障人員在工程實施方面積累了豐富的經(jīng)驗與知識,為強化裝備前端設(shè)計水平,需加強跨專業(yè)、跨領(lǐng)域間設(shè)計師經(jīng)驗的共享性,避免經(jīng)驗孤島效應(yīng),充分挖掘批產(chǎn)、保障服務(wù)后端經(jīng)驗,為前端設(shè)計提供參考,促進設(shè)計質(zhì)量的提升。

2.4.2 批產(chǎn)過程提質(zhì)增效

批產(chǎn)過程中沉淀了大量的集成調(diào)試有關(guān)的知識成果,因無統(tǒng)一的管理平臺,知識復(fù)用率低,價值未得到有效挖掘。同時,裝備設(shè)計研發(fā)文檔、歷史故障信息、設(shè)計更改信息等分布于各信息化平臺中,而這些系統(tǒng)之間缺乏一定互連,文檔和信息查詢較為復(fù)雜,檢索效率較低,通過知識管理平臺可促進批產(chǎn)過程提質(zhì)增效。

2.4.3 加快員工培養(yǎng)與成長

人才是企業(yè)發(fā)展的第一資源,人才培養(yǎng)工作需要更好地聚焦技術(shù)一線。當前員工學習主要依靠企業(yè)一級培訓(xùn)、部門二級培訓(xùn),大部分為通識教育,對于結(jié)合具體崗位的特色化輔導(dǎo)針對性不夠,需要在企業(yè)培訓(xùn)的大框架下,結(jié)合員工入職年限、崗位名稱、職級職稱等相關(guān)信息,搭建員工自主學習的知識平臺,動態(tài)推送員工自主學習內(nèi)容,最大化激活知識價值。

推進知識管理完善與運用,構(gòu)建知識管理平臺,實現(xiàn)全壽命周期知識成果的快速檢索,將原先需要在多個平臺才能完成的知識檢索整合到一個平臺進行,涵蓋知識成果、技術(shù)狀態(tài)、歷史記錄等多重信息,提升知識檢索效率和人才培養(yǎng)成效。

3 裝備批產(chǎn)全過程管控體系應(yīng)用

批產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)與實物管理系統(tǒng)已在企業(yè)批產(chǎn)部門內(nèi)全覆蓋應(yīng)用,企業(yè)內(nèi)批產(chǎn)計劃與實物得到有效管控。批產(chǎn)計劃管理的顆粒度從部門級逐級穿透至科室、班組和個人,實現(xiàn)了“計劃到人、責任到人”。在計劃的精細化方面,從裝備訂單級計劃管理逐步細化至工序級管理,使得單個產(chǎn)品的每一個圖號及其工序均得到全過程管控。在裝備批產(chǎn)任務(wù)輸入、執(zhí)行與閉環(huán)的計劃管理方面,隨著高級計劃排程功能的逐步實現(xiàn),裝備生產(chǎn)計劃更加合理與科學,批產(chǎn)任務(wù)計劃實現(xiàn)精準管理。在實物管理方面,實現(xiàn)批產(chǎn)過程各類實物的實時動態(tài)管控,臺賬管理從Excel表單記錄向在線電子表單記錄轉(zhuǎn)變,實物流轉(zhuǎn)信息從人工紙質(zhì)記錄向掃碼自動變更轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)了全業(yè)務(wù)過程的實物管理。

隨著裝備批產(chǎn)數(shù)據(jù)管理與知識管理系統(tǒng)的運行,裝備全生命周期內(nèi)的數(shù)據(jù)與知識得到統(tǒng)一管理與有效應(yīng)用。通過對歷史數(shù)據(jù)與知識的分析挖掘,為產(chǎn)品全生命周期管理提供全面、可靠的知識體系,為問題排查與解決提供方法與思路,大幅提高裝備排故效率。在裝備服務(wù)保障工作中,通過裝備大數(shù)據(jù)分析,不斷驗證裝備故障模式的覆蓋性和正確性,及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計偏差,通過反哺設(shè)計提升裝備研發(fā)能力。在裝備批產(chǎn)與保障人員培養(yǎng)方面,通過批產(chǎn)知識管理系統(tǒng)的運行,有效提升了知識價值的增值與發(fā)揮速度,加快了人員能力培養(yǎng)。

4 結(jié)語

針對裝備批生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程上的管理薄弱環(huán)節(jié),以問題為導(dǎo)向,積極開展問題分析,明確目標,制定對應(yīng)的改進措施。利用數(shù)字化、信息化等手段開展批產(chǎn)計劃、實物、數(shù)據(jù)與知識管理需求梳理,推進信息化系統(tǒng)建設(shè),構(gòu)建裝備批產(chǎn)全過程管控體系,升級形成新的裝備管理模式,并在制造企業(yè)的批產(chǎn)部門內(nèi)推廣運行,有效提升了裝備批產(chǎn)管理效能。