亢亞敏++龐丹

數字化制造系統是工廠實現全方位、高效率和穿透式管理的重要信息化手段，涵蓋了項目管理、技術管理、制造執(zhí)行管理和設備自動化管理等產品形成的全部過程。本文將重點闡述該數字化制造系統總體架構、業(yè)務流程、系統特點及技術路線。

一、引言

1.項目背景

某航空發(fā)動機企業(yè)多年來在信息化建設取得了豐碩成果，在航發(fā)行業(yè)內起到了典型示范作用。企業(yè)實施了PDM、ERP、MES和綜合協同平臺，初步實現了 PLM系統與 ERP和 MES系統的集成。這些技術的應用，有效支撐了企業(yè)的業(yè)務發(fā)展與技術創(chuàng)新。

數字化制造系統項目是信息化建設向數字化工廠推進過程中重大措施，建立基于現代先進技術的數字化制造平臺，支持科研型號的快速研制，為批產線的數字化制造進行技術儲備，最終全面提升企業(yè)的制造能力與科學管理。

2.現狀分析

航空發(fā)動機研發(fā)平臺由三部分組成：設計平臺、試制平臺和實驗平臺，目前我國最急需的是試制平臺。為了中國航空動力事業(yè)的發(fā)展，加強中國航空發(fā)動機試制平臺建設，該企業(yè)孕育十余載，打造了科研試制中心。該部門以科研為主，生產具有明顯的多品種、小批量、隨機性大和變化大等特點，需要在項目管理、技術管理和生產管理三個方面進行創(chuàng)新和探索，借助信息化的管理手段，實現項目管理、技術管理和生產管理的自動化和透明化。

在科研試制項目管理方面，為了達到以最短的時間、最低的成本實現科研項目的快速研制產成的目的，通過“項目團隊管理”來適應科研試制小批量、低速率生產的特點。該模式是一種以柔性的組合，以最少的人員構成，采用各種先進的管理方法、技術、知識，對項目各要素和各階段高度集成、持續(xù)創(chuàng)新性的管理模式。總之，具有“小團隊，高集成，全過程，創(chuàng)新性，柔性化”等特點，通過和技術管理進行“一體化”的高度集成，對組織管理、范圍管理、時間管理、成本管理、質量管理、人力資源管理、溝通管理和采購管理八個項目管理方向進行全面管理。

在科研試制技術管理方面，基于MBD的設計制造協同，技術人員參與設計的總體方案論證、結構設計、詳細設計的工藝性審查，進行結構化、數字化工藝編制、工裝設計以及數控編程和仿真。通過設計與工藝并行、工藝與工裝設計并行、工裝設計與制造并行及工藝與編程并行，提前啟動生產準備，縮短型號研制周期。

在科研試制生產管理方面，以科研生產項目為目標，通過研制生產能力負荷分析、研制完工節(jié)點計劃制定、 “1”級里程碑研制計劃下達、研制日班產和研制現場調度、工序檢驗和不合格品處理、研制數據收集及研制產品入庫管理等，對產品制造的全生命周期進行綜合管控，達成科研試制快速反應目標。

在現場執(zhí)行方面，以研制任務為基礎，實現快速的技術準備、生產準備為前提，應用了 PDM/MPM系統工藝編制、工藝審批等現有的功能。完成了制造資源管理、DNC、設備數據采集及監(jiān)控等基本功能實施，并實現 DNC與 PDM系統的信息集成。

3.建設思路

數字化制造系統總體建設原則為：分條線、同推進、多論證和備預案。

分條線：以其功能范圍和實施主體主要分為如下 4個條線：項目管理系統、PDM/MPM系統、MES/MI系統及系統集成。

同推進：4大條線同時推進，同步實施，保證系統建設的完整性、統一性。

多論證：各個條線在同步實施的過程中，無論遇到任何的技術要點、難點、風險點，及時與技術專家進行會談、論證，評估后方可繼續(xù)實施。

備預案：各個系統在實施前，分別提前準備風險預案，重點關注安全性、穩(wěn)定性、可靠性要求。

二、主要業(yè)務需求分析

1.業(yè)務流程分析

研制生產線主要業(yè)務流程包括任務接收、工藝設計、工裝設計、數控編程與切削仿真、數控測量編程與仿真、生產過程仿真、生產排程、工裝準備、生產投料、加工操作、數據采集、產品檢驗及成品入庫等環(huán)節(jié)。任務的開始和接收、項目進度監(jiān)控與公司 ERP系統和項目管理系統進行數據和信息交換，實現統一管理。關鍵業(yè)務流程有如下幾項。

項目管理：提供工作計劃制定、任務分解、資源協調及進度監(jiān)控等功能。上接公司 ERP系統、項目管理系統的主生產計劃和主項目計劃，下接 MES系統的車間生產計劃。

工藝工裝仿真與優(yōu)化：接收并執(zhí)行公司下發(fā)的工藝、工裝設計任務；依據設計所下發(fā)的產品設計數據進行工藝、工裝設計及仿真優(yōu)化，包括 NC編程與仿真、CMM編程與仿真。

生產管理與制造執(zhí)行：接收并執(zhí)行快反線項目管理下發(fā)的生產任務，依據工藝、工裝仿真與優(yōu)化下發(fā)的制造數據包（工藝路線、物料需求、工時定額、操作說明及檢驗要求等數據）進行車間加工計劃排程、調度執(zhí)行、設備控制、數據采集、統計分析、過程監(jiān)控、物料管理和計劃完工等生產線制造執(zhí)行與生產管理工作。實做數據保存到公司工程數據中心。

尺寸公差質量管理：接收設計所產品設計數據，獲取設計質量要求，結合工藝質量要求定義質量規(guī)劃，在產品制造過程中通過制造執(zhí)行系統在關鍵環(huán)節(jié)獲取質量信息，記錄超差品的處理過程和數據，在統計分析的基礎上提供改進或優(yōu)化建議。實現質量信息在各相關部門間的共享和圖形化展示。

系統集成：提供快反線信息化平臺與公司 IT系統的集成功能。包括快反線項目管理與公司項目管理系統的集成；快反線與公司 MES系統的集成；快反線與公司 ERP系統的集成。

2.業(yè)務需求分析

（1）項目管理需求。

作為型號工程研制階段重要產品零部件的試制單位，由于試制零件種類多、數量少、要求高、首次制造和進度緊等方面的特點，需要在企業(yè)內部建立基于零部件的項目管理模式，來應對試制零部件業(yè)務特點，滿足試制零件項目的立項管理、團隊管理、里程碑計劃管理、監(jiān)控及反饋管理（包括進度反饋、質量反饋和成本反饋）。