流程主导的数字化车间综合集成与协同.pdf

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1、钐论坛蠢乡论坛FORUM流程主导的数字化车间综合集成与协同DigitalWorkshopIntegrationandCoUaborationDriVenbyProcess中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司曾国平黎小华曾国平中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司研究员级高级工程师。主要从事计算机集成制造．DNc、MEs等技术研究．先后主持并参与了国家863、科技部等数字化制造重点课题的研究、开发及工程化应用工作。成都飞机工业(集团)有限责任公司数控加工厂(以下简称成飞数控)是从事航空产品大型复杂结构零件数控

2、加工的专业厂。过去，数控加工曾经是制约某型航空产品快速研制的瓶颈。成飞数控以提高数控核心价值流程效率为目标，围绕流程46航空制造技术·2014年第14期近年来，成飞数控通过建立数字化车间综合集成环境，围绕核心价值流程实施多部门综合协同变革，使成飞数控在生产组织管理及流程优化、工艺设计、生产计划管理、生产过程管控及制造资源保障等方面发生了深刻变革。主导的数字化车间综合集成与协同，在对硬件资源进行优化整合的基础上，注重核心知识资源的建设，通过数字化生产管理、工艺设计、资源管理、经营管理的综合集成应用，实现了从传统的生

3、产管理方式到先进的数字化管理方式的转变，缩短了复杂结构零件研制周期，走出了一条数控技术和管理创新与信息化应用相互渗透、相互融合的转型发展之路。成飞数控实施流程主导的数字化车间变革的背景及需求从20世纪90年代中期开始，成飞数控由过去单一产品批量生产向新产品研制与多项目混线生产转变，同时，随着新研及批产任务的不断增加，新产品研制周期大大缩短，要求大幅度缩短零件工艺技术准备周期和零件加工周期，对质量控制和成本控制也提出了更高的要求。单纯依靠增加机床设备、扩张资源等方式来提高产能已经难以满足新的需求。同时，新的需求带来

4、了管理层多方面的挑战，如资源分配、管理变革、流程优化、绩效评价等问题。而要从根本上提高数控设备综合应用效率，必须从复杂结构件制造全过程，包括工艺准备(工艺设计、Nc程编等)、质量管理和生产管控的数字化、信息集成、过程管理上下功夫。过去的数控生产在零件加工、客户需求、员工观念等方面都存在一些问题。(1)产品技术复杂性提高导致零件加工难度加大。新产品在设计Ⅲ。‰。叫未来工厂理念上采用了先进的整体结构，使用数控设备加工的零件比例大幅度提高，零件形状复杂、体积大、壁薄，加工难度大幅度增加。(2)管理不适应客户的需求。传统

5、生产管理关注的重点是零件加工结果的正确性，不注重生产流程的规范和稳定。随着客户方对制造商研制体系和制造流程规范性要求的提高，传统的只重结果不关注流程的管理表现出了极大的不适应，生产线常常因为流程不规范受到客户方的警告甚至停产整顿。(3)员工观念的不适应。例如零件加工出现故障时，员工会采取自认为有效的办法来私自处理，认为只要结果正确就行。这种行为被客户方认定为“未经授权的返工”。为缓解数控生产的矛盾，企业加大了数控设备的投入。然而硬件设备的增加仅仅改善了局部环节的效率，对提升零件投入产出整体生产流程效率的作用不明显

6、。经统计，平均数控生产效率仅为20％～30％(国外先进企业数控效率通常可达到60％～80％)。航空产品属于大型复杂产品，研制生产流程环节多，增加局部环节的能力对产品整体生产流程作用不明显，如图1所示。这种现象在我国企业中普遍存在。国内很多企业的硬件资源接近国际先进水平，然而管理水平没有同步提升，造成了先进设备与落后管理之间的“代差”。为满足客户需求，企业迫不得已采取延长工作时问和运动式突击会战的老办法。如果将数控设备、厂房、工具比喻成一台计算机的CPu、内存、硬盘等硬件资源，则管理流程可以比喻成连接各种硬件资源和

7、职能部门的“软总线”(如图2所示)，那么企业的现状就可以描绘成CPu、内存、硬盘等硬件资源是最先进而高效率的，而管理流程这一总线结构则是落后而低效率的，所以整个制造系统的综合性能是低效的。流程主导的数字化制造变革近年来，国际先进企业的产品研制模式已经步人数字化设计／制造／管理一体化和跨地域并行协同的时代。在制造环节，显著的特征就是将包含几何、结构、加工和检验等信息的三维模型作为唯一的制造依据，全面取消过去传统的二维纸质图样。从航空产品设计研发到售后服务全价值链上分析，数控生产处于整个价值链的中间环节。要完成虚拟产

8、品的数字化定义到实物产品的数控制造，首先必须全面应用数字化技术，建立适应数字量传递的工艺设计、加工检测以及生产管理的综合集成环境，实现零件生产这一环节与上下游之间的流程对接和信息贯通，完成从产品数字化设计的虚拟世界向零件制造现实世界的快速转换。其次，零件生产必然牵涉到计划安排、材料投入、现场调度、资源准备等管理流程，因此在生产车间内部，应建立连接各职能部门和生产单元之间的