周麗娟 喬興華

摘要：針對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息滯后、車(chē)間監(jiān)控可視性低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)不及時(shí)等問(wèn)題，在深入研究生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息控制和管理的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個(gè)適用于軍工車(chē)間的動(dòng)態(tài)反映車(chē)間生產(chǎn)進(jìn)度、零件加工信息的生產(chǎn)管控平臺(tái)。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于沈飛公司數(shù)控加工廠，取得了良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)結(jié)構(gòu)件;數(shù)控加工;生產(chǎn)管控

引言

飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車(chē)間屬于典型的離散型制造企業(yè)，車(chē)間內(nèi)多品種小批量的生產(chǎn)過(guò)程涉及的加工設(shè)備數(shù)量多、工藝路線復(fù)雜、受資源有限性影響較大;作為航空武器裝備研制單位，具有嚴(yán)格的安全保密要求，這對(duì)車(chē)間生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集成及流轉(zhuǎn)造成極大的阻礙。車(chē)間通常采用數(shù)據(jù)報(bào)表的方式來(lái)跟蹤生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行情況，管控過(guò)程可視化程度低，無(wú)法為企業(yè)管理層直觀地提供車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)執(zhí)行信息，使得管理層很難宏觀把握產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度的狀況，對(duì)生產(chǎn)優(yōu)化配置和生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度造成了很大困難。因此，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車(chē)間迫切需要一種能動(dòng)態(tài)顯示大量底層工作信息、直觀了解生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行情況、準(zhǔn)確掌握產(chǎn)品生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的可視化生產(chǎn)管控平臺(tái)，使企業(yè)管理層能動(dòng)態(tài)掌握車(chē)間生產(chǎn)信息，合理分配制造資源，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，達(dá)到提高企業(yè)生產(chǎn)效率和制造水平的目的。

1系統(tǒng)集成

平臺(tái)先期可與ERP系統(tǒng)及MES系統(tǒng)集成，可從ERP系統(tǒng)中讀取公司考核計(jì)劃數(shù)據(jù)、生產(chǎn)任務(wù)交付情況，從MES系統(tǒng)中可讀取人員信息、部門(mén)信息、產(chǎn)品目錄、生產(chǎn)進(jìn)度等信息。

平臺(tái)可陸續(xù)集成DNC系統(tǒng)、APS系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)等。集成DNC系統(tǒng)，DNC系統(tǒng)可提供機(jī)床實(shí)時(shí)狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)分析后可對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)判，可提供零件加工時(shí)長(zhǎng)，統(tǒng)計(jì)分析后可得出零件的期量標(biāo)準(zhǔn);還可集成APS系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)管控平臺(tái)暴露的生產(chǎn)問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整APS系統(tǒng)的作業(yè)計(jì)劃;還可集成質(zhì)量管理系統(tǒng)，與預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)對(duì)比分析，從而快速的進(jìn)行質(zhì)量調(diào)整和車(chē)間生產(chǎn)改進(jìn)。

2飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車(chē)間生產(chǎn)管控平臺(tái)架構(gòu)

飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車(chē)間作為軍工企業(yè)受到國(guó)家安全保密的約束，致使物理信息采集與考核指標(biāo)、生產(chǎn)進(jìn)度采集通常是物理隔離的，這給車(chē)間生產(chǎn)管控帶來(lái)很大阻礙，針對(duì)這種特殊性，本文提出了一種針對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車(chē)間生產(chǎn)管控平臺(tái)的基本架構(gòu)，如圖1 所示。

飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車(chē)間管控平臺(tái)架構(gòu)分為物理層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層及應(yīng)用層四層。由于工控網(wǎng)與涉密網(wǎng)的物理隔離，兩套系統(tǒng)分立運(yùn)行。工控網(wǎng)的物理層利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以傳感器、RFID、嵌入式等技術(shù)為基礎(chǔ)從多數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，經(jīng)工控網(wǎng)、射頻等方式傳輸后，存儲(chǔ)至面向車(chē)間底層設(shè)備的工控網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，用以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、物料流動(dòng)、設(shè)備能耗等實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ);涉密網(wǎng)的物理層采用工控機(jī)、條碼槍等設(shè)備對(duì)以條碼為媒介的制造記錄進(jìn)行采集，經(jīng)涉密網(wǎng)傳輸后，存儲(chǔ)至涉密網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，用以對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

3飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車(chē)間生產(chǎn)管控平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)管控平臺(tái)包括工控網(wǎng)子系統(tǒng)和涉密網(wǎng)子系統(tǒng)，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2。

3.1? 工控網(wǎng)子系統(tǒng)

設(shè)備信息采集：實(shí)時(shí)采集機(jī)床主軸倍率、主軸轉(zhuǎn)速、主軸負(fù)荷等信息，可以用作質(zhì)量問(wèn)題的加工過(guò)程回溯;設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控：采用3D MAX技術(shù)構(gòu)建廠房及設(shè)備三維可視化模型，實(shí)時(shí)顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)分析：通過(guò)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，車(chē)間可了解設(shè)備的具體狀況，合理安排設(shè)備的運(yùn)行和檢修，使設(shè)備管理工作更加細(xì)致、有效，為生產(chǎn)管理人員指揮生產(chǎn)、編制設(shè)備規(guī)劃和工作計(jì)劃提供依據(jù)。

能耗統(tǒng)計(jì)：實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)水、電等能源的消耗情況。

視頻監(jiān)控：在車(chē)間通道安裝攝像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)間內(nèi)部人、機(jī)、料等因素流轉(zhuǎn)情況，在重點(diǎn)設(shè)備內(nèi)部安裝攝像頭，實(shí)時(shí)監(jiān)控重點(diǎn)設(shè)備加工零件信息及進(jìn)度，對(duì)車(chē)間生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行產(chǎn)生的大量實(shí)時(shí)工況信息進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的采集和處理。

3.2? 涉密網(wǎng)子系統(tǒng)

涉密網(wǎng)子系統(tǒng)從“質(zhì)量”、“效率”、“成本”、“質(zhì)量”四個(gè)方向?qū)ιa(chǎn)信息進(jìn)行可視化展示。這些模塊自行設(shè)計(jì)、獨(dú)立封裝、分別開(kāi)發(fā)，每個(gè)模塊下又可劃分為多個(gè)子模塊，所有模塊組成了完整的系統(tǒng)，共同完成車(chē)間生產(chǎn)管控功能的實(shí)現(xiàn)。

質(zhì)量模塊：對(duì)生產(chǎn)車(chē)間的超差單、廢品損失、質(zhì)量問(wèn)題等質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并以直方圖、餅形圖等統(tǒng)計(jì)圖的形式直觀顯示出來(lái)，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果以報(bào)表形式反饋給管理人員，從而及時(shí)掌握車(chē)間生產(chǎn)的質(zhì)量情況，為質(zhì)量改進(jìn)提供了有利的數(shù)據(jù)支持。其中包括質(zhì)量指標(biāo)、實(shí)物質(zhì)量問(wèn)題、質(zhì)量改進(jìn)活動(dòng)、質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)等功能。

效率模塊：立足生產(chǎn)，從站位、批次、商產(chǎn)、總產(chǎn)、關(guān)鍵件等多角度，從廠級(jí)、單元級(jí)、工段級(jí)多層次出發(fā)，對(duì)公司考核計(jì)劃進(jìn)行分解和統(tǒng)計(jì)、展示生產(chǎn)進(jìn)度及預(yù)警、生產(chǎn)異常反饋等多方面功能，從全局角度梳理生產(chǎn)全過(guò)程，及時(shí)暴露生產(chǎn)問(wèn)題，以便生產(chǎn)管理者及時(shí)獲取生產(chǎn)信息，合理制定調(diào)整計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的透明化管理。

成本模塊：從能耗、材料庫(kù)存成本、在制品材料庫(kù)存、刀具成本等方面，統(tǒng)計(jì)分析車(chē)間級(jí)及單元級(jí)生產(chǎn)成本占用情況，以柱狀圖、折線圖等形式展示各部門(mén)成本占用的對(duì)比情況，從面使車(chē)間生產(chǎn)管理人員及時(shí)掌握車(chē)間成本占用趨勢(shì)，為車(chē)間降低成本占用提供客觀的數(shù)據(jù)支持。

管理模塊：通過(guò)可視化手段展示車(chē)間管理方針、特色管理等信息，進(jìn)一步明確管理流程明晰權(quán)責(zé)，可以說(shuō)是提升規(guī)章制度執(zhí)行力的有效途徑。

4系統(tǒng)應(yīng)用

通過(guò)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車(chē)間可視化管控平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，形成了面向車(chē)間生產(chǎn)管理層的可視化管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了信息化與工業(yè)化的深度融合，全面提升了飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車(chē)間生產(chǎn)制造過(guò)程中的信息共享與透明程度，有效提升了信息化條件下的生產(chǎn)管控能力。沈飛公司數(shù)控加工廠是典型的離散型裝備制造車(chē)間，該平臺(tái)在沈飛數(shù)控加工廠已成功應(yīng)用3 年，通過(guò)平臺(tái)的運(yùn)行能夠進(jìn)行多維度的可視化生產(chǎn)信息展示，及時(shí)暴露生產(chǎn)異常問(wèn)題，加快生產(chǎn)異常處理速度，提升車(chē)間總體管控水平。

6結(jié)論

本文針對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工車(chē)間面臨的計(jì)劃協(xié)同性差、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息滯后等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了面向軍工企業(yè)的工控網(wǎng)和涉密網(wǎng)隔離的生產(chǎn)管控平臺(tái)架構(gòu)。通過(guò)構(gòu)建生產(chǎn)管控平臺(tái)，將生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，直觀展示生產(chǎn)進(jìn)度，及時(shí)暴露生產(chǎn)異常問(wèn)題，加快生產(chǎn)異常處理速度，為生產(chǎn)決策者提供客觀準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品、設(shè)備等信息全程管控，進(jìn)一步打破職能管理部門(mén)之間的“信息壁壘”，實(shí)現(xiàn)信息共享。

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