面向数字化的航空制造企业生产管控模式分析

任超 张帅 张菲

[摘 要]本文针对航空制造企业生产管控模式面临的多层级、多环节、跨业务等问题，基于数字化转型背景，探索建立以纵向单位协同为目标、以业务模型为驱动力、以制造过程全覆盖为基础、以互联互通为手段的生产管控模式，推动航空制造企业数字化转型。

[关键词]数字化;航空制造企业;生产管控模式

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.20.035

[中图分类号]F270.7;TP315 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2020）20-00-03

0     引 言

我国正逐步加快数字化转型步伐，在“中国制造2025”战略引领下，国内制造业纷纷开启了数字化转型之路。航空制造企业应顺应数字化变革趋势，積极利用物联网、大数据等新一代信息技术，从各企业实际问题出发，陆续进行工程信息化、管理信息化及车间数字化等方面的系统建设，落实创新驱动发展战略，实现工业转型。以往数字化解决方案重在构建面向局部的封闭技术体系，如今需要构建面向全局优化的开放技术体系，使我国航空制造业面临着由内部变革到外部协同、由单点应用到全局优化的压力。其中，在模型基础上实现信息的完整定义和持续传递，实现新一代信息技术和企业全业务融合，完成企业内部信息集成和企业外部上下游单位协同，形成一体化的生产管控模式，是航空制造业数字化转型的驱动力。传统的生产管控模式需要跨多部门、多环节，多级独立、分散监控生产交付和配套情况，但由于沟通渠道和方式较多，无法及时解决配套缺件、缺料问题。针对以上问题，本文在数字化视角下分析航空企业未来应建立纵向协同、模型驱动、业务覆盖、互联互通的综合生产管控模式。

1     以纵向单位协同为目标

航空制造企业形成了庞大企业网群，以生产交付为核心的生产管控模式大致包括集团公司、成员单位、成员单位生产部门、成员单位生产现场4层，而该模式天然面临着信息上传下达的难度：集团总部与直属单位及各成员单位间分网管理，生产管控指令难以及时贯彻执行，下属单位数据信息不透明，跨企业协调难度高，难以有效统筹管理;成员单位内计划、物资、制造执行、制造资源等各系统数据缺乏整合应用，难以实现一体化的生产信息共享和整体管控;成员单位生产管理部门指挥调度主要通过传统的电话、报表、会议方式，缺乏有力的沟通手段，且例会材料准备费时费力，难以满足信息的实时性、准确性;成员单位生产现场缺乏问题上报、处理进展的跟踪手段，缺乏物资配套、工艺准备、产品质量及设备状态等相关信息的综合分析与应用手段。

针对上述问题，航空制造业急需构建面向集团公司层、企业决策层、企业生产管理层以及车间执行层纵向贯通的一体化管控模式（图1），以实现计划高效协同、状态同步掌控、异常跨域处理，全面提升企业生产管控能力。

2     以业务模型为重要驱动力

企业生产管控分析应突破单纯应用BI技术进行综合数据展示的认知局限，基于业务引入统计分析模型，实现数据深入挖掘，强化企业知识发现能力，提升企业数据价值。生产管控分析随着技术更新不断迭代，将描述统计与推断统计有机结合，自动生成主题报告，产生良好的协同效应。其利用描述统计，通过图表形式展现企业现有数据;利用机器学习，在经验学习中改善算法的性能，使客观、精准预测成为可能;利用推断统计，通过分析企业历史数据，预测企业未来发展趋势。

为夯实分析模型应用架构的基础，本文通过梳理以数据处理、数据分析、数据展现为主线的分析脉络，结合企业重点关注的信息，如针对生产过程中关键资源模式、产品质量问题、保障模式、工艺模式等，建立相关的数据挖掘模型，该模型的应用场景如图2所示。其中，典型的算法应用场景包括：从历史生产信息及现有资源信息角度着手，构建统计模型，实现企业生产能力分析;从历史故障单等问题信息角度着手，构建语义分析模型，实现生产问题多维分析;从实时采集设备运行数据角度着手，构建故障分析模型，实现设备故障预警功能等。

3     以制造过程全覆盖为基础

制造过程全覆盖的精准业务分析，能够拓宽各类基础信息化管理系统覆盖的业务范围，实现一体化的生产信息共享，保证生产管控的整体性;生产管控分析力求以制造过程为主线，从业务逻辑贯通制造数据，实现基于3个维度的制造过程全覆盖：业务维度全覆盖，涉及生产过程、生产配套、物流供应、产品交付、技术管控、资源保障、制造成本、质量控制、异常管控、绩效考核等10个业务域，贯通集团、战略、管理和执行4个层级;能力维度全覆盖，打造数据展示、分析决策、指挥调度和测评考核4个能力中心;时间维度全覆盖，构建事前、事中、事后全过程管控体系。

4     以互联互通集成为手段

数据互联互通是现场总线、工业以太网、无线网络等在企业中的部署和应用，使企业具备将人、机、物等有机联通的环境。互联互通成熟度提升是从设备到车间、到工厂、到企业再到集团联盟实现上下游系统间的互联互通（图3），是实现业务综合管控的重要支撑。互联互通的目标是实现企业内各种业务、信息等互联与互操作，最终达到信息物理完全融合状态。互联互通成熟度提升是从企业内部单项应用、系统间互联互操作，到企业内全部系统、企业间上下游集成的转变，体现了资源充分共享。

为实现制造过程及质量状态的全过程数字化监控，航空制造业应综合运用互联互通集成技术实现覆盖生产计划、销售管理、成本核算、库存管理、质量管理、制造执行、采购管理等全业务的技术软件集成，建立可视化绩效指标仪表舱系统，构建设计制造一体化的赛博物理系统，建立统一数据模型，实现制造数据的动态感知、实时分析和预警，并运用大数据分析和人工智能技术实现基于模型的信息系统辅助或自主决策。

5     结 语

数字化视角下的航空企业通过应用互联互通技术，可实现多层级单位协同，逐步解决集团总部与各成员单位间的信息不畅通、不透明等问题，促进管控信息上传下达。此外，业务模型的深度应用可促进隐性知识显性化，推进航空制造企业的信息化进程。面向全业务域的综合管控模式，能够打破不同业务领域之间的信息孤岛，实现信息之间的横向贯通。

主要参考文献

[1]张伟东，王超贤，孙克.探索制造业数字化转型的新路径[J].信息通信技术与政策，2019（9）：31-34.

[2]张晓梅.基于模型的航空脉动装配生产线关键数字化技术研究[J].航空制造技术，2020（4）：74-81.

[收稿日期]2020-09-03

[基金项目]工信部2018年智能制造新模式应用项目。