蔡 薇， 崔一輝

（中國航空發(fā)動機集團有限公司， 北京 100089）

0 引言

新時代十年，是我國經(jīng)濟社會發(fā)展取得歷史性成就、發(fā)生歷史性變革和轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展的時期。10 年來，數(shù)據(jù)作為繼土地、勞動力、資本和技術(shù)之后成為第5 項新型生產(chǎn)力要素，極大地改變了當代經(jīng)濟發(fā)展范式，實體經(jīng)濟擁抱數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)變革躍升成為必然之路。制造業(yè)作為實體經(jīng)濟的關(guān)鍵組成部分，進行數(shù)字變革，推進新型工業(yè)化，是實現(xiàn)國家高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措，也是遵循產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律的自我提升路徑。

1 數(shù)字化背景下的軍工制造企業(yè)轉(zhuǎn)型方向

企業(yè)要開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型，應深入理解行業(yè)特性、掌握用戶需求，明確企業(yè)發(fā)展目標、規(guī)劃發(fā)展路線，確立數(shù)字化轉(zhuǎn)型方向、設(shè)計轉(zhuǎn)型路徑并儲備工具方法。GE 公司通過重新制定公司戰(zhàn)略，將企業(yè)的經(jīng)營重心回歸到航空、發(fā)電和可再生能源等工業(yè)戰(zhàn)略領(lǐng)域，通過開發(fā)工業(yè)軟件平臺、推行卓越制造等行動，進行數(shù)字化持續(xù)轉(zhuǎn)型[1]。

在我國，傳統(tǒng)制造業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計相對固定，經(jīng)營模式相對穩(wěn)定，變革通常將目標放在降低成本、擴大再生產(chǎn)方面。軍工制造企業(yè)屬于傳統(tǒng)制造業(yè)，存在生產(chǎn)能力偏低、質(zhì)量不穩(wěn)定和制造成本偏高等問題。同時，也具有設(shè)計改型頻繁、同型產(chǎn)品小批生產(chǎn)、制造周期較長和供應鏈條長等行業(yè)特色。為實現(xiàn)強軍目標，軍工制造企業(yè)往往以快速設(shè)計研發(fā)產(chǎn)品、多樣化小批量快速生產(chǎn)、提升供應保障能力和科研生產(chǎn)效益為數(shù)字化變革方向，以堅持聚焦主業(yè)，堅持自主創(chuàng)新為發(fā)展原則，以產(chǎn)品交付為企業(yè)核心價值，不斷提高企業(yè)技術(shù)壁壘、降低生產(chǎn)成本、精準服務(wù)用戶，實現(xiàn)低碳化發(fā)展，為國家提供戰(zhàn)略保障。

圍繞企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，聚焦解決關(guān)鍵問題，中國航發(fā)以主價值鏈為工作核心，從面向研發(fā)、面向生產(chǎn)、面向供應鏈和服務(wù)保障四個方面，協(xié)同推進企業(yè)運營體系優(yōu)化升級與體系數(shù)字化，實行與現(xiàn)代生產(chǎn)力相適應的生產(chǎn)方式和組織機制變革，配合運用數(shù)字理念、工具和方法等，建立覆蓋全系統(tǒng)、全方位和全過程的價值創(chuàng)造空間，按需動態(tài)配置全價值鏈資源，提升企業(yè)價值創(chuàng)造核心能力，為用戶提供高質(zhì)量產(chǎn)品。

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是復雜的系統(tǒng)工程，生產(chǎn)制造是軍工企業(yè)價值鏈的核心，而生產(chǎn)車間則是產(chǎn)品制造、裝配和試驗的第一現(xiàn)場。

2 生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)字化轉(zhuǎn)型

生產(chǎn)車間是企業(yè)生產(chǎn)力的基本構(gòu)成單元，又是傳統(tǒng)制造企業(yè)中數(shù)字化程度較低的場所，做好生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)字化轉(zhuǎn)型落地，企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)字變革就成功了一大半。生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)字化轉(zhuǎn)型將成為企業(yè)其他配套業(yè)務(wù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求牽引和示范引領(lǐng)，促進企業(yè)實現(xiàn)整體數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2.1 以操作者為核心的場景重構(gòu)與業(yè)務(wù)優(yōu)化

企業(yè)通常按照制造流程環(huán)節(jié)建立不同的生產(chǎn)車間，如鑄造、機加、表面處理、試驗和裝配車間等，車間相對獨立，車間內(nèi)部對人員、崗位和物資按照工作任務(wù)自行進行組織安排。人員分崗位管理，工藝員管工藝、操作員管操作，檢驗員管檢驗，配送員管配送，人員按崗位進行技能培訓，并履行相關(guān)職責，各種崗位按業(yè)務(wù)流程進行工作串并聯(lián)。在這種人員崗位固定的機制下，對業(yè)務(wù)流程的設(shè)計能力要求就非常高，強調(diào)崗位間的協(xié)作和流程的精益化，流程的優(yōu)化成為數(shù)字變革的重點。生產(chǎn)現(xiàn)場業(yè)務(wù)流程往往沒有以最大便利現(xiàn)場操作為原則進行設(shè)計，而是按照操作步驟一步步順序執(zhí)行，分崗位/業(yè)務(wù)來建設(shè)相應流程系統(tǒng)，分工藝類型采購獨立的車床和檢驗設(shè)備，人員、設(shè)備在時間上存在浪費現(xiàn)象。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)受流程隔離、系統(tǒng)隔離和設(shè)備隔離等影響，未實現(xiàn)貫通，無法產(chǎn)生較高價值。

生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)字化轉(zhuǎn)型首先聚焦制造具體場景，對場景要素進行解耦，將人員類型、生產(chǎn)資料和流程步驟拆解至基本單元，再根據(jù)生產(chǎn)計劃、技術(shù)工藝、加工和配送等場景，圍繞操作者“做什么”“怎么做”“用什么做”“做的怎么樣”來重新設(shè)計業(yè)務(wù)要素和資源配置方案。場景要素重構(gòu)后，應做到制造工人在本人工位上可接收當日計劃、當件工藝文件、加工程序和生產(chǎn)資料，可以直接操作設(shè)備進行加工，并在工位結(jié)算工時。通過場景優(yōu)化，可以最大限度減少時間浪費，消除無價值活動。如何獲取計劃、工藝、程序和生產(chǎn)資料，就成為了場景優(yōu)化急需解決的問題。

2.2 以四大業(yè)務(wù)方向為主線的改造與貫通

在完成場景優(yōu)化后，為了解決計劃、工藝、程序和生產(chǎn)資料等的獲取問題，需要圍繞場景對生產(chǎn)計劃、工藝管理、生產(chǎn)準備和過程控制四大主線業(yè)務(wù)進行系統(tǒng)內(nèi)部流程改造，以適應場景要求。

生產(chǎn)計劃是制造的核心抓手，應自上而下打通主生產(chǎn)計劃到作業(yè)計劃，實現(xiàn)各層計劃之間數(shù)據(jù)可追溯，顆粒度從單批次優(yōu)化至單臺份，并推進計劃編制智能化。在企業(yè)的具體實踐中，一定要建立完整的生產(chǎn)計劃體系，同時兼顧主計劃的“剛性”和車間作業(yè)計劃的“靈活性”。通過ERP 編制年度計劃和滾動計劃，MES（現(xiàn)場執(zhí)行管理系統(tǒng)）將訂單任務(wù)自動轉(zhuǎn)換成制造計劃，實現(xiàn)制造計劃的自動轉(zhuǎn)換、自動反饋以及智能追溯功能，推進計劃的智能化管理。在計劃顆粒度的細化方面，應不斷在生產(chǎn)過程中積累期量標準，精確測算生產(chǎn)周期，完善MES 庫存、工具工裝、員工技能與設(shè)備能力等數(shù)據(jù)庫，提高生產(chǎn)計劃批量制定的科學性，優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍。在計劃的智能化編制方面，需要做的基礎(chǔ)性工作更多，結(jié)構(gòu)化工藝與準確、充分的期量標準，都是智能編制計劃的前提條件，通過ERP、MES 和PDM等多系統(tǒng)的綜合集成與科學建模，實現(xiàn)自動編制和調(diào)整車間作業(yè)計劃，逐漸取代線下編制和計劃員在線手動編制，提高計劃編制的準確性、合理性和智能化程度。

在工藝管理方面，重點是抓好數(shù)據(jù)源統(tǒng)一、落實無紙化和結(jié)構(gòu)化等方面的工作。秉持PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)輕量化發(fā)展原則，在產(chǎn)品完整生產(chǎn)過程中，采用獨立軟件開展工藝規(guī)程、臨時工藝和超越工藝等全部工藝文件的編制，并對換版、更改進行統(tǒng)一落實。在編制工藝的同時標注零件檢驗關(guān)鍵特性和測量方法，按產(chǎn)品BOM 結(jié)構(gòu)統(tǒng)一存放至PDM 系統(tǒng)，實現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)、檢測數(shù)據(jù)與設(shè)計文件同源，徹底改變線上線下文件混合管理的現(xiàn)象。不斷深入推進結(jié)構(gòu)化工藝，加快工藝規(guī)程編制，減少數(shù)據(jù)冗余。MES 系統(tǒng)自動獲取、解析和拆分文件，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化工藝規(guī)程和技術(shù)通知現(xiàn)場應用，提升排產(chǎn)的準確性，實現(xiàn)車間資源的精細化管理。推動工藝設(shè)計從二維向三維模型的設(shè)計方式轉(zhuǎn)變，可有效繼承產(chǎn)品設(shè)計三維模型數(shù)字資源，更好地指導工人作業(yè)，提高復雜件加工、產(chǎn)品裝配等工序的工作效率。

在生產(chǎn)準備方面，重點是推進按需實現(xiàn)物資智能流動。MES 系統(tǒng)從PDM自動獲取物料、工具工裝和輔料等的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，根據(jù)ERP 任務(wù)訂單自動生成相應的配送清單，再根據(jù)MES 排產(chǎn)計劃自動比對當前庫存進行齊套性檢查，自動發(fā)起配送計劃和庫存預警信息。系統(tǒng)實現(xiàn)自動下料、自動發(fā)料，輔助無線技術(shù)和機器人技術(shù)開展智能配送、非接觸式接收確認和物流過程監(jiān)控，確保生產(chǎn)現(xiàn)場的信息流與實物狀態(tài)相符。在生產(chǎn)現(xiàn)場還可以建立廢品、待處理品和串換件等各類臺賬，對配送過程進行可視化管理，強化對現(xiàn)場生產(chǎn)資源的管控。

生產(chǎn)過程控制主要是指從投料開始到成品的整個過程的質(zhì)量控制，重點通過數(shù)字化形成一套全面質(zhì)量控制解決方案。一是要做到統(tǒng)一識別：采用統(tǒng)一編碼體系，廣泛推廣條碼應用，條碼細化至單件物料，在產(chǎn)品生產(chǎn)全過程保持識別標記的一致性和相對唯一性。二是要完善數(shù)據(jù)采集：完善數(shù)據(jù)標準化管理，系統(tǒng)支持實時采集，支持單件產(chǎn)品檢驗信息和制造信息自動記錄，減少人工干預。在高耗能車間，還應通過設(shè)備改進實現(xiàn)能源能耗和設(shè)備損耗的實時動態(tài)監(jiān)控，支持成本管控。三是要做好數(shù)據(jù)利用：系統(tǒng)自動整合制造數(shù)據(jù)，反向填充和優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，不斷完善期量標準，指導計劃編制和過程糾偏。部署問題快速反饋功能模塊和設(shè)備異?？梢暬窗澹槍χ圃爝^程中的突發(fā)問題實現(xiàn)快速響應、快速解決，自動積淀形成問題知識庫。

2.3 先進制造技術(shù)的投入運用

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，制造業(yè)的生產(chǎn)力要素發(fā)生巨大變化[2]，接入物（互）聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備、感知設(shè)備不斷增加，數(shù)據(jù)獲取更加簡便、快捷和低成本。企業(yè)采購數(shù)控機床、各類自動機器人和智能設(shè)備，提高生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化程度，但是，執(zhí)行流程存在斷點，大量數(shù)據(jù)無法互通，造成了數(shù)據(jù)流動壁壘，阻礙生產(chǎn)效率的進一步提升。

進行生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，不能為了數(shù)字化而數(shù)字化，應根據(jù)企業(yè)資源和資金情況，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進行改造和提升。除了部署智能制造設(shè)備外，生產(chǎn)車間應首先重視構(gòu)建統(tǒng)一工控網(wǎng)絡(luò)，提供安全互聯(lián)底座，支持多種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，基于私有云、邊緣云等混合云體系提供高帶寬和邊緣算力，實現(xiàn)現(xiàn)場加工、檢測、監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)的高速采集與系統(tǒng)之間的實時數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)基于邊緣節(jié)點和產(chǎn)品模型進行檢測或監(jiān)控數(shù)據(jù)計算。工控網(wǎng)中建設(shè)智能設(shè)備管理平臺，統(tǒng)一對設(shè)備開展預防性維護、故障監(jiān)測與預警等工作，連入的新購設(shè)備應遵循統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準和安全規(guī)范，提供編程二次開發(fā)界面。對連入的老舊設(shè)備可開展自動化、可視化和數(shù)字化改造，支持數(shù)據(jù)自動采集。軍工制造企業(yè)可通過網(wǎng)閘等技術(shù)打通涉密網(wǎng)與工控網(wǎng)絡(luò)之間的交換通道，實現(xiàn)設(shè)計與制造、試驗數(shù)據(jù)的雙向交互。在生產(chǎn)車間應用5G、人工智能、虛擬仿真和圖像自動識別等智能技術(shù)，廣泛開展基于知識的工藝設(shè)計、基于有限能力的敏捷排產(chǎn)、基于模型的生產(chǎn)制造、基于感知的物流調(diào)度、基于互聯(lián)的智能檢測和基于數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化協(xié)同。通過緊抓核心矛盾、理順關(guān)鍵問題，以“網(wǎng)絡(luò)通、系統(tǒng)通”助力實現(xiàn)“業(yè)務(wù)通、數(shù)據(jù)通”，逐步構(gòu)建滿足脈動式節(jié)拍化生產(chǎn)模式的智能化過程管控。

2.4 統(tǒng)籌實施專項工作，提升組織行動力

中國航發(fā)強化“加快建設(shè)制造強國”的政治擔當，圍繞國家重大戰(zhàn)略需要，不斷強化企業(yè)科技創(chuàng)新主體地位，通過管理模式創(chuàng)新，聯(lián)合17 家生產(chǎn)制造單位的上百個車間共同開展生產(chǎn)現(xiàn)場“最后一公里”數(shù)字化轉(zhuǎn)型專項工作。通過主價值鏈體系性業(yè)務(wù)模式創(chuàng)新，推動數(shù)字技術(shù)、理念與生產(chǎn)制造深度融合。專項工作打破了單位之間的藩籬，針對產(chǎn)品規(guī)?；a(chǎn)需求，聚焦生產(chǎn)現(xiàn)場的效率和質(zhì)量雙提升以及成本和碳排放雙下降的建設(shè)目標，通過現(xiàn)場調(diào)查和反復研討，逐漸統(tǒng)一了對“最后一公里”落地內(nèi)涵的認識，歸納總結(jié)了計劃、工藝、準備和過程控制四個方面的建設(shè)內(nèi)容，以及網(wǎng)絡(luò)通、系統(tǒng)通、數(shù)據(jù)通和業(yè)務(wù)通的數(shù)字化“四通”要求，專項面向機加、裝配、熱處理和鑄鍛造等10類專業(yè)車間，通過建設(shè)實踐，提煉形成了以業(yè)務(wù)場景數(shù)字化實現(xiàn)程度為評價項的等級標準和分專業(yè)的建設(shè)重點指南。通過近兩年的專項行動，60%以上的車間提升了數(shù)字化應用等級，部分車間生產(chǎn)計劃日變動率低于10%，應用了結(jié)構(gòu)化工藝數(shù)據(jù)的車間超過70%，3 家車間被評為優(yōu)秀車間標桿單位，“最后一公里”數(shù)字化轉(zhuǎn)型專項為企業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展探索出一套可行的實施路徑。

3 結(jié)語

生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標是降本、增效和穩(wěn)質(zhì)量，其生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案依據(jù)企業(yè)特點各有不同，不能盲目投資。除了現(xiàn)場改造和系統(tǒng)升級外，還應圍繞供應鏈強化組織協(xié)同，向供應鏈上游和橫向延伸，增加對供應商、配套單位和外委單位的制造過程監(jiān)控，實現(xiàn)人、物的數(shù)字全聯(lián)通，提升產(chǎn)品綜合質(zhì)量，規(guī)避生產(chǎn)風險，控制生產(chǎn)成本。