数字化制造系统在某航空发动机企业的应用

亢亚敏++庞丹

数字化制造系统是工厂实现全方位、高效率和穿透式管理的重要信息化手段，涵盖了项目管理、技术管理、制造执行管理和设备自动化管理等产品形成的全部过程。本文将重点阐述该数字化制造系统总体架构、业务流程、系统特点及技术路线。

一、引言

1.项目背景

某航空发动机企业多年来在信息化建设取得了丰硕成果，在航发行业内起到了典型示范作用。企业实施了PDM、ERP、MES和综合协同平台，初步实现了 PLM系统与 ERP和 MES系统的集成。这些技术的应用，有效支撑了企业的业务发展与技术创新。

数字化制造系统项目是信息化建设向数字化工厂推进过程中重大措施，建立基于现代先进技术的数字化制造平台，支持科研型号的快速研制，为批产线的数字化制造进行技术储备，最终全面提升企业的制造能力与科学管理。

2.现状分析

航空发动机研发平台由三部分组成：设计平台、试制平台和实验平台，目前我国最急需的是试制平台。为了中国航空动力事业的发展，加强中国航空发动机试制平台建设，该企业孕育十余载，打造了科研试制中心。该部门以科研为主，生产具有明显的多品种、小批量、随机性大和变化大等特点，需要在项目管理、技术管理和生产管理三个方面进行创新和探索，借助信息化的管理手段，实现项目管理、技术管理和生产管理的自动化和透明化。

在科研试制项目管理方面，为了达到以最短的时间、最低的成本实现科研项目的快速研制产成的目的，通过“项目团队管理”来适应科研试制小批量、低速率生产的特点。该模式是一种以柔性的组合，以最少的人员构成，采用各种先进的管理方法、技术、知识，对项目各要素和各阶段高度集成、持续创新性的管理模式。总之，具有“小团队，高集成，全过程，创新性，柔性化”等特点，通过和技术管理进行“一体化”的高度集成，对组织管理、范围管理、时间管理、成本管理、质量管理、人力资源管理、沟通管理和采购管理八个项目管理方向进行全面管理。

在科研试制技术管理方面，基于MBD的设计制造协同，技术人员参与设计的总体方案论证、结构设计、详细设计的工艺性审查，进行结构化、数字化工艺编制、工装设计以及数控编程和仿真。通过设计与工艺并行、工艺与工装设计并行、工装设计与制造并行及工艺与编程并行，提前启动生产准备，缩短型号研制周期。

在科研试制生产管理方面，以科研生产项目为目标，通过研制生产能力负荷分析、研制完工节点计划制定、 “1”级里程碑研制计划下达、研制日班产和研制现场调度、工序检验和不合格品处理、研制数据收集及研制产品入库管理等，对产品制造的全生命周期进行综合管控，达成科研试制快速反应目标。

在现场执行方面，以研制任务为基础，实现快速的技术准备、生产准备为前提，应用了 PDM/MPM系统工艺编制、工艺审批等现有的功能。完成了制造资源管理、DNC、设备数据采集及监控等基本功能实施，并实现 DNC与 PDM系统的信息集成。

3.建设思路

数字化制造系统总体建设原则为：分条线、同推进、多论证和备预案。

分条线：以其功能范围和实施主体主要分为如下 4个条线：项目管理系统、PDM/MPM系统、MES/MI系统及系统集成。

同推进：4大条线同时推进，同步实施，保证系统建设的完整性、统一性。

多论证：各个条线在同步实施的过程中，无论遇到任何的技术要点、难点、风险点，及时与技术专家进行会谈、论证，评估后方可继续实施。

备预案：各个系统在实施前，分别提前准备风险预案，重点关注安全性、稳定性、可靠性要求。

二、主要业务需求分析

1.业务流程分析

研制生产线主要业务流程包括任务接收、工艺设计、工装设计、数控编程与切削仿真、数控测量编程与仿真、生产过程仿真、生产排程、工装准备、生产投料、加工操作、数据采集、产品检验及成品入库等环节。任务的开始和接收、项目进度监控与公司 ERP系统和项目管理系统进行数据和信息交换，实现统一管理。关键业务流程有如下几项。

项目管理：提供工作计划制定、任务分解、资源协调及进度监控等功能。上接公司 ERP系统、项目管理系统的主生产计划和主项目计划，下接 MES系统的车间生产计划。

工艺工装仿真与优化：接收并执行公司下发的工艺、工装设计任务；依据设计所下发的产品设计数据进行工艺、工装设计及仿真优化，包括 NC编程与仿真、CMM编程与仿真。

生产管理与制造执行：接收并执行快反线项目管理下发的生产任务，依据工艺、工装仿真与优化下发的制造数据包（工艺路线、物料需求、工时定额、操作说明及检验要求等数据）进行车间加工计划排程、调度执行、设备控制、数据采集、统计分析、过程监控、物料管理和计划完工等生产线制造执行与生产管理工作。实做数据保存到公司工程数据中心。

尺寸公差质量管理：接收设计所产品设计数据，获取设计质量要求，结合工艺质量要求定义质量规划，在产品制造过程中通过制造执行系统在关键环节获取质量信息，记录超差品的处理过程和数据，在统计分析的基础上提供改进或优化建议。实现质量信息在各相关部门间的共享和图形化展示。

系统集成：提供快反线信息化平台与公司 IT系统的集成功能。包括快反线项目管理与公司项目管理系统的集成；快反线与公司 MES系统的集成；快反线与公司 ERP系统的集成。

2.业务需求分析

（1）项目管理需求。

作为型号工程研制阶段重要产品零部件的试制单位，由于试制零件种类多、数量少、要求高、首次制造和进度紧等方面的特点，需要在企业内部建立基于零部件的项目管理模式，来应对试制零部件业务特点，满足试制零件项目的立项管理、团队管理、里程碑计划管理、监控及反馈管理（包括进度反馈、质量反馈和成本反馈）。