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智能制造新模式项目方案搭建方法探讨

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陈海燕

摘要：当前，适逢新一轮科技革命、产业变革与我国加快转变经济发展方式历史性交汇，国际产业分工格局重塑的重要机遇阶段。为把我国建设成为引领世界制造业发展的制造強国，实施了制造强国战略第一个十年的行动纲领——中国制造2025。

公司机载产品结构复杂、加工难度大、加工周期长、废品率高、返厂率高，已不能满足客户对产品质量、研发周期和及时交付的要求。为此，公司积极推进智能制造新模式运用，在项目实施过程中，不断研究、探索，通过对智能制造新模式应用要求的分析解读，总结了一套有特色的项目方案搭建方法：项目实施范围和项目建设方向确定、基础生产单元精益化建设、建设需求分析与汇总、重点任务梳理、围绕三个核心业务总体架构模型搭建。该方案步骤简洁、逻辑性强、易于操作，易于在同行业企业中进行推广。

关键词：智能制造;方案;搭建

一、公司智能制造新模式项目实施背景

（一）外部环境

《中国制造2025》提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针，坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则，通过“三步走”实现制造强国的战略目标：第一步，到2025年迈入制造强国行列;第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步，到新中国成立一百年时，综合实力进入世界制造强国前列。

（二）内部环境

公司机载产品涉及零组件近万项，其中关键零部件近千项。产品结构复杂、精度高、加工难度大、加工周期长、废品率高，产品返厂率高。制造模式属于典型的多品种、小批量离散型制造方式。近年来，国家航空工业迅速发展，对辅机产品质量、研发周期及交付提出更高的要求，如依托现有研发制造模式将很难实现，为满足客户需求，必须建设智能车间，开展精益智能制造，实现企业研发制造及管控能力全面提升，提高企业核心竞争力，满足航空建设需求。

公司持续推进的智能化改造和探索。需要重新理解智能制造的意义，明确改造目的，梳理改造范围。

智能制造项目实施目标明确化，涵盖产品全生产周期优化，以及各环节信息的贯通、分析，能全面系统地解决公司面临的问题。

二、智能制造新模式项目总体构架和特点

（一）总体构架

公司关键零部件数字化车间项目主要围绕“动态感知”与“实时分析”进行建设规划与实施，且主要集中在“生产线、设备以及产品”，对个别关键点进行自主决策与精准执行的尝试。

按照公司产品研发与制造流程，确定数字化车间项目建设主要在企业管理层、生产管理层、控制执行层。总体方案围绕企业增值链核心业务：产品研制、制造运营和车间现场管理，从这三个维度实现流程贯通、数据集成和信息综合展示与利用。

研发维度：应用系统工程思想，构建基于模型的产品研发体系;制造维度：按照精益生产的理念，优化车间总体设计、工艺流程及布局，建设高效、优质、低成本的精益生产单元;管控维度：基于赛博物理系统的智能互联技术，构建车间设备、物料、人员互联互通的车间物联网络，实现现场生产过程及装备等数据的实时采集和动态控制，通过门户及决策系统进行图形化展示。

三、项目建设方案搭建探讨

（一）项目实施范围和项目建设方向确定

因智能制造是新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用，涉及企业各经营层面，实施方案结构复杂、周期较长，项目总投入可观，主要项目效益来源于各环节整合优化后的效率提升。因此在选取项目实施的目标范围时，该产品或产品系列应符合国家支持方向、产业发展方向和企业规划目标，是企业现实和未来重要的利润来源，是企业典型产品，能够进行智能制造经验、技术复制和扩散。

（二）生产单元精益化建设

智能制造项目生产单元精益化布局是实现作业模式转变，以及合理设计物流、信息流线路的基础。利用建模、仿真软件工具，进行设备布局、工艺流程、工序节拍进行规划、优化，形成精益制造和柔性精益装配布局方式，达到生产过程节拍平衡，实现集群式加工方式向流程式精益作业模式的转变，是开展智能制造项目建设的必要条件。

（三）建设需求分析与汇总

1、产品或产品系列实现过程需求分析

产品或产品系列的实现过程是由研发过程的虚拟产品和制造过程的实物产品组成。实现过程需求分析也由虚拟产品和实物产品两个阶段组成。

（1）虚拟产品需求分析

从虚拟产品实现的需求分析、产品设计、工艺设计、关键零部件数控制造设计等阶段，进行各阶段工作流程节点描述，针对各流程点提出应用工具。

（2）实物产品需求分析

实物产品实现的各阶段，订单接收、生产策划、零件生产安排、配送、机加单元制造、入配套库、产品配套、装配总成生产安排、配送、装配单元制造、提交、入成品库、发至用户等，进行流程分析，并针对各流程提出工具、岗位、信息、目标产品等需求。

2、主要建设内容及作用

最后确定研发、制造、管控三个维度的主要建设内容和主要输出物，如：研发维度主要建设内容有MBSE、虚拟设计、仿真建设、PDM建设等，其中：仿真建设主要输出物包括仿真平台、目标产品仿真分析报告、仿真规范、多学科仿真基础模型库等。

（四）重点任务梳理

1、车间总体设计、工艺流程及布局数字化建模——制造维度构建;

2、产品数字化三维设计与工艺仿真——研发维度构建;

3、制造过程现场数据采集与可视化——制造维度构建;

4、建立航空产品数据管理系统（PDM）——研发维度构建;

5、现场数据与生产管理软件实现信息集成——制造维度构建;

6、车间（NC、MDC、DNC）互联互通网络架构与信息模型——制造维度构建;

7、车间制造执行系统（MES）——制造维度构建;

8、产品全生命周期管理（PLM）——研发维度构建;

9、企业资源计划（ERP）系统高效协同与集成，数据分析与优化——管控维度构建。

（五）总体架构模型搭建

1、各版块架构模型

总体方案围绕企业增值链核心业务：产品研制、制造运营和车间现场管理，从这三个维度实现流程贯通、数据集成和信息综合展示与利用。根据各版块工作内容、建设内容、重点任务，完成研发维度架构模型、管控维度架构模型、制造维度架构模型的搭建。

2、总体架构模型搭建

根据三个维度版块的主要工作事项及接口任务完成总体方案的架构搭建。

四、智能制造新模式项目推行成果

公司积极推进智能制造新模式项目建设，探索智能制造设备、信息化技术应用和深度融合，先后承担工信部智能制造新模式项目三项，成为多品种小批量柔性智能制造示范项目，后续将继续开展智能制造探索，努力为离散式智能制造探索更多新的制造思路与模式。

（新乡航空工业（集团）有限公司 ? 453000）

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