文／王海龍 趙蕓蕓 張昕嬙

從西飛公司看網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造模式

文／王海龍 趙蕓蕓 張昕嬙

協(xié)同研發(fā)：搭建協(xié)同開發(fā)與云制造平臺(tái)

飛機(jī)制造生產(chǎn)部門多，要優(yōu)化各種制造資源，提升制造能力，協(xié)同要求高，必須實(shí)現(xiàn)主設(shè)計(jì)商、主制造商、供應(yīng)商、專業(yè)化生產(chǎn)單位和航空公司單位之間的高度協(xié)調(diào)，將研發(fā)、采購、制造、客服融為一體。為此，西飛公司構(gòu)建了一個(gè)協(xié)同開發(fā)與云制造平臺(tái)，形成一套先進(jìn)的智能制造業(yè)務(wù)體系，催生航空裝備產(chǎn)品發(fā)展的新模式。西飛公司通過飛機(jī)協(xié)同開發(fā)與云制造平臺(tái)，在飛機(jī)設(shè)計(jì)過程中，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、仿真計(jì)算、工藝設(shè)計(jì)的異地全程參與，針對用戶的每一個(gè)調(diào)整，設(shè)計(jì)部門可以及時(shí)跟進(jìn)調(diào)整，并與制造廠和零部件供應(yīng)商溝通方案調(diào)整的可操作性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的快速高效聯(lián)動(dòng)。

數(shù)字化制造改造之前，西飛公司傳統(tǒng)機(jī)型，如Y7系列、H6系列、JH7系列零件設(shè)計(jì)主要以二維圖紙方式為主，或者采用三維數(shù)模與二維圖紙相結(jié)合的方式。采用二維圖紙方式，生產(chǎn)中不利于數(shù)控技術(shù)的推廣應(yīng)用，零件加工主要以常規(guī)加工為主，該類零件的加工主要以常規(guī)加工為主，不利于零件加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率的提高。在圖紙到實(shí)物的轉(zhuǎn)化中，生產(chǎn)制造依據(jù)的二維圖紙，完全依賴操作工人的技能水平、責(zé)任心等，對人的要求高，且容易產(chǎn)生理解上的偏差，生產(chǎn)的零部件常規(guī)加工件，產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性相對較差。

西飛公司構(gòu)建協(xié)同開發(fā)與云制造平臺(tái)，采用MBD數(shù)字技術(shù)，將產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)、參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化定義，將傳統(tǒng)的二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維實(shí)體模型，用三維技術(shù)來表達(dá)產(chǎn)品信息、工藝信息等，便于信息的傳輸和可視化操作。同時(shí)，采用CAD/CAE系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，對零部件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工藝圖等進(jìn)行數(shù)字繪制，對鑄件澆鑄進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，對各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行智能分析、缺陷預(yù)測，使產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)，同時(shí)大大縮短了設(shè)計(jì)方案的時(shí)間。采用數(shù)字化技術(shù)，依托唯一的源設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，特別是應(yīng)用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行鑄件澆鑄，提升了航空零部件的生產(chǎn)精準(zhǔn)度。產(chǎn)品在檢驗(yàn)檢測過程中，直接進(jìn)行數(shù)字測量，大大減少了由于對圖紙理解差異而產(chǎn)生歧義的幾率，避免了次品的產(chǎn)生。在控制刀具磨損的前提下，可實(shí)施抽檢或局部檢查評判零件制造和設(shè)計(jì)的符合性。西飛公司在設(shè)計(jì)過程中通過協(xié)同開發(fā)與云制造平臺(tái)，采用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，成功地將新型航空產(chǎn)品的研制周期縮短了近50%，在數(shù)字化技術(shù)研究和型號工程應(yīng)用方面均達(dá)到了較高水平。

通過協(xié)同制造，實(shí)現(xiàn)資源、信息、物料和人的高度互聯(lián)，確保工藝流程的靈活性和資源的高效利用，成功將整機(jī)制造周期壓縮到15個(gè)月左右，成為國內(nèi)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造的典型。

通過設(shè)計(jì)制造協(xié)同與工藝設(shè)計(jì)信息化平臺(tái)的構(gòu)建，公司突破了時(shí)間、空間、地域的限制，保障了全行業(yè)優(yōu)勢資源“異地協(xié)同—聯(lián)合制造”模式在大型飛機(jī)型號中的成功應(yīng)用；生產(chǎn)組織管理與制造執(zhí)行平臺(tái)，提升了全生命周期的裝備數(shù)字化制造能力。在飛機(jī)裝配制造執(zhí)行系統(tǒng)的建設(shè)方面，公司充分利用信息化技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助、現(xiàn)代物流管理技術(shù)等手段，實(shí)現(xiàn)了裝配生產(chǎn)線的集成化、智能化、精益化；生產(chǎn)組織管理與制造執(zhí)行系統(tǒng)接入具備采集和通信能力的數(shù)字化測量、在線檢測系統(tǒng)及自動(dòng)化調(diào)姿定位系統(tǒng)、自動(dòng)化加工系統(tǒng)等相關(guān)設(shè)備，初步實(shí)現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)感知，數(shù)據(jù)、信息的自動(dòng)傳遞與執(zhí)行功能。

在新一代渦槳支線飛機(jī)“新舟”700研發(fā)過程中，公司開展了智能制造的試點(diǎn)實(shí)施工作，取得了具有示范性的階段成果。公司建立了“新舟”700云制造生產(chǎn)指揮中心，對各聯(lián)盟企業(yè)的生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)過程進(jìn)行管控，并且搭建了云處理器、計(jì)算器和服務(wù)器。把業(yè)務(wù)知識、邏輯、規(guī)則與流程嵌入系統(tǒng)功能，作為實(shí)現(xiàn)制造智能的基礎(chǔ)。

協(xié)同制造：形成異地協(xié)同制造體系

飛機(jī)制造的主制造商、零部件生產(chǎn)單位和供應(yīng)商空間分布廣，傳統(tǒng)制造體系下，單個(gè)零部件的問題可能會(huì)影響整機(jī)生產(chǎn)進(jìn)度，生產(chǎn)及時(shí)調(diào)整的空間小，由于空間分散，物流運(yùn)輸、生產(chǎn)問題等會(huì)對整機(jī)生產(chǎn)造成影響。在飛機(jī)制造中，實(shí)現(xiàn)跨地域多部門之間的協(xié)同非常必要。

為此，西飛公司構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的異地多廠（所）協(xié)同制造體系，將整機(jī)組裝、零部件廠（所）等資源整合，形成一個(gè)針對飛機(jī)組裝和零部件生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)化制造聯(lián)盟，能夠針對不同型號的飛機(jī)制造需求，制定個(gè)性化的組裝方案，而零部件廠（所）則根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)提供配套供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置。異地協(xié)同制造的基礎(chǔ)在于研發(fā)階段的數(shù)字設(shè)計(jì)，整個(gè)飛機(jī)制造過程按照設(shè)計(jì)研發(fā)環(huán)節(jié)的三維唯一數(shù)據(jù)源進(jìn)行制造，可以廣泛采用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)裝備和制造系統(tǒng)，開展柔性化、分布式的生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的可預(yù)測、可調(diào)整、可追溯。同時(shí)在飛機(jī)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，直接按三維設(shè)計(jì)實(shí)體模型提取信息檢驗(yàn)，方便了數(shù)控測量等數(shù)字化檢測手段的應(yīng)用。西飛公司以建立智能精益加工中心、智能部件裝配工廠和智能總裝配工廠為目標(biāo)，通過協(xié)同制造，實(shí)現(xiàn)資源、信息、物料和人的高度互聯(lián)，確保工藝流程的靈活性和資源的高效利用，成功將整機(jī)制造周期壓縮到15個(gè)月左右，成為國內(nèi)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造的典型。

協(xié)同管理：應(yīng)用CAXA系統(tǒng)的敏捷化管理體系

西飛公司進(jìn)行協(xié)同管理，主要是為了適應(yīng)協(xié)同研發(fā)和制造的需要，涉及數(shù)據(jù)管理、物流管理等。西飛公司利用傳統(tǒng)的MRP計(jì)劃方法和按需求拉動(dòng)計(jì)劃的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)考慮西飛需要滿足按多個(gè)機(jī)種構(gòu)建生產(chǎn)管理系統(tǒng)的需要，西飛公司既能滿足大批量的現(xiàn)有機(jī)型生產(chǎn)，也能按照個(gè)性需求研制和生產(chǎn)個(gè)性化機(jī)型。

西飛公司建立了CAXA系統(tǒng)管理數(shù)控中心，逐步形成了敏捷化管理體系。通過CAXA管理系統(tǒng)的數(shù)控中心，通過1個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器和3個(gè)通信服務(wù)器，將每個(gè)廠房對應(yīng)到一個(gè)通信服務(wù)器。再基于CAXA管理平臺(tái)，將西飛公司數(shù)控中心的所有產(chǎn)品的文檔分別掛接在不同的節(jié)點(diǎn)下，圖紙可以通過系統(tǒng)的批量導(dǎo)入功能，直接與數(shù)控車間的各個(gè)數(shù)控設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)對計(jì)劃客戶端和工藝客戶端的流程管控。利用主計(jì)劃管理、物料需求管理，形成多個(gè)機(jī)種的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，西飛公司能夠同時(shí)滿足大批量和訂單化生產(chǎn)。

西飛公司優(yōu)化采購供應(yīng)模式，利用外商的采購網(wǎng)絡(luò)和巨量庫存，大大縮短了管理的物流環(huán)節(jié)，規(guī)避了國際運(yùn)輸、驗(yàn)收、倉儲(chǔ)管理、配送等環(huán)節(jié)的費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)。西飛公司按年度主生產(chǎn)計(jì)劃和MBOM，一次展開全年每架飛機(jī)中的各個(gè)物料的需求日期（包括投入計(jì)劃、交付計(jì)劃），實(shí)時(shí)更新裝配進(jìn)度信息和配套缺件動(dòng)態(tài)信息，將計(jì)劃、庫房、缺件結(jié)合起來，航材備件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行月結(jié)庫存，由原來的1天縮短為不到4小時(shí)，同時(shí)提升了人工效率，保障了信息傳輸?shù)木_。

協(xié)同服務(wù)：建立遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)服務(wù)機(jī)制

飛機(jī)運(yùn)維服務(wù)對信息反饋的及時(shí)性高，飛機(jī)運(yùn)營服務(wù)，依賴人工檢測診斷，會(huì)出現(xiàn)由于人工操作錯(cuò)誤產(chǎn)生的返工，以及信息傳遞缺失，影響服務(wù)滿意度。西飛應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，建立了航空產(chǎn)品故障和維護(hù)維修的數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了支持多專業(yè)協(xié)同的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對飛機(jī)和航空產(chǎn)品的使用性能、功耗、能耗等進(jìn)行過程監(jiān)控，并根據(jù)對運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，預(yù)先制定改進(jìn)方案和及時(shí)更換老化零部件，對飛機(jī)進(jìn)行健康管理、維修，提高了航空產(chǎn)品服務(wù)的安全性和數(shù)據(jù)采集的多樣性。同時(shí)，西飛公司以國際先進(jìn)的航空制造商為標(biāo)桿，形成面向客戶端的動(dòng)態(tài)服務(wù)機(jī)制，有針對性地對航空產(chǎn)品的運(yùn)行進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，對出現(xiàn)的問題快速響應(yīng)，提升客戶服務(wù)水平。

西飛公司的市場營銷與客戶服務(wù)平臺(tái)主要是向客戶提供技術(shù)服務(wù)。西飛公司將服務(wù)代表、工程技術(shù)、備件支持等各方面資源組成了一體化的協(xié)同工作平臺(tái)，由被動(dòng)服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)服務(wù)，縮短了服務(wù)流程，提高了執(zhí)行效率。

西飛實(shí)現(xiàn)了客戶服務(wù)反饋的高效運(yùn)行，系統(tǒng)反饋響應(yīng)時(shí)間平均小于1秒，民機(jī)信息平均回復(fù)時(shí)間為3.1天，服務(wù)部傳遞時(shí)間由1天縮短為4小時(shí)，技術(shù)中心和質(zhì)量部傳遞由15天縮短為5天。減少了因人工操作造成的錯(cuò)誤返工、信息缺失等失誤，實(shí)現(xiàn)了客戶服務(wù)反饋的高效運(yùn)行。

網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造模式的關(guān)鍵

實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)的聯(lián)動(dòng)協(xié)同

圖1 網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造中的聯(lián)動(dòng)機(jī)制

實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)各環(huán)節(jié)高效聯(lián)動(dòng)是網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造的核心。網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造的過程中（圖1），在研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以客戶需求為出發(fā)點(diǎn)，同時(shí)兼顧生產(chǎn)制造的可行性，利用數(shù)字技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全三維產(chǎn)品關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品工藝并行協(xié)同設(shè)計(jì)、仿真計(jì)算與設(shè)計(jì)優(yōu)化；在產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，通過對制造資源的共享，依托數(shù)字化車間，將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并通過對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造缺陷的挖掘和反饋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能的優(yōu)化和改進(jìn)；在產(chǎn)品服務(wù)環(huán)節(jié)，基于共同的信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對產(chǎn)品的遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)，同時(shí)加強(qiáng)在產(chǎn)品應(yīng)用中的數(shù)據(jù)采集，加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理，將應(yīng)用數(shù)據(jù)反饋到設(shè)計(jì)和制造中，對產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)。通過協(xié)同聯(lián)動(dòng)機(jī)制，避免了不必要的返工，提高了生產(chǎn)效率。

應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)搭建信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

數(shù)字化技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是開展網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造需要在設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)整個(gè)產(chǎn)品生命周期環(huán)節(jié)中，形成統(tǒng)一的信息和標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建多方參與的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程的高效運(yùn)作。這就需要在搭建網(wǎng)絡(luò)化共享平臺(tái)的基礎(chǔ)上，廣泛應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，將傳統(tǒng)的二維圖紙、產(chǎn)品工藝等轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息，融入到三維設(shè)計(jì)當(dāng)中，保證信息在設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)過程中數(shù)據(jù)的一體化。西飛通過MBD技術(shù)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了制造模式由二維向三維的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而可以廣泛應(yīng)用數(shù)字化工藝/工裝設(shè)計(jì)與仿真、數(shù)字化制造、數(shù)字化檢測等。在信息平臺(tái)上，搭建協(xié)同制造平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了協(xié)同研制平臺(tái)、生產(chǎn)組織管理、底層制造執(zhí)行之間的信息集成，有效提高了航空產(chǎn)品的研制效率和質(zhì)量，研制能力進(jìn)一步提升。

保障物流供應(yīng)的快速、高效

快速、高效、便捷的物流供應(yīng)是網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造的重要保障。網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造要求零部件的及時(shí)供應(yīng)，特別是根據(jù)需求和生產(chǎn)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整后，相配套的零部件企業(yè)能夠快速反應(yīng)，及時(shí)保障整機(jī)企業(yè)的零部件需求。西飛在物流供應(yīng)鏈方面，使用ERP管理系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)件開架管理，以滿足高速轉(zhuǎn)包生產(chǎn)和降低成本的需要，在西安建立前進(jìn)庫房作為配送中心，維持3個(gè)月用量庫存，入庫標(biāo)準(zhǔn)件統(tǒng)一按要求進(jìn)行檢驗(yàn)和分裝。供貨階段按照生產(chǎn)現(xiàn)場需求信息，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)直接向生產(chǎn)現(xiàn)場“開放式雙匣貨架系統(tǒng)”補(bǔ)貨，同時(shí)按期編報(bào)庫存、在途和缺件動(dòng)態(tài)。通過開架管理，改善了整個(gè)供應(yīng)鏈的庫存狀況、降低了系統(tǒng)庫存總成本、提高了準(zhǔn)時(shí)交付率。

工信部賽迪智庫規(guī)劃研究所

網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造是五種智能制造模式之一，主要適用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)周期長、制造環(huán)節(jié)多的大型裝備產(chǎn)品，如飛機(jī)、大型船舶等。中航工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司以智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目為載體，在網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造領(lǐng)域積極探索，積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

中航工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下簡稱“西飛公司”）是一家以飛機(jī)和航空零部件研制和生產(chǎn)為主的企業(yè)，先后研制、生產(chǎn)了20余種型號的飛機(jī)，民用飛機(jī)主要有運(yùn)七系列飛機(jī)和新舟60飛機(jī)等。航空零部件產(chǎn)品主要有美國波音737-700垂直尾翼、747組合件，法航空客門、翼盒，加航CL-415組合件，意航ATR-72飛機(jī)機(jī)身16段等。2015年，西飛公司的“支線飛機(jī)協(xié)同開發(fā)與云制造試點(diǎn)示范”項(xiàng)目入選工信部智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目。西飛公司以智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目為載體，在網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造領(lǐng)域積極探索，積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

責(zé)任編輯：孫俊杰

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