飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車間生產(chǎn)管控平臺設(shè)計及實現(xiàn)

周麗娟 喬興華

摘要：針對飛機(jī)結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)現(xiàn)場信息滯后、車間監(jiān)控可視性低、動態(tài)響應(yīng)不及時等問題，在深入研究生產(chǎn)現(xiàn)場信息控制和管理的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個適用于軍工車間的動態(tài)反映車間生產(chǎn)進(jìn)度、零件加工信息的生產(chǎn)管控平臺。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于沈飛公司數(shù)控加工廠，取得了良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)結(jié)構(gòu)件;數(shù)控加工;生產(chǎn)管控

引言

飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車間屬于典型的離散型制造企業(yè)，車間內(nèi)多品種小批量的生產(chǎn)過程涉及的加工設(shè)備數(shù)量多、工藝路線復(fù)雜、受資源有限性影響較大;作為航空武器裝備研制單位，具有嚴(yán)格的安全保密要求，這對車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集成及流轉(zhuǎn)造成極大的阻礙。車間通常采用數(shù)據(jù)報表的方式來跟蹤生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行情況，管控過程可視化程度低，無法為企業(yè)管理層直觀地提供車間現(xiàn)場的實時生產(chǎn)執(zhí)行信息，使得管理層很難宏觀把握產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度的狀況，對生產(chǎn)優(yōu)化配置和生產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度造成了很大困難。因此，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車間迫切需要一種能動態(tài)顯示大量底層工作信息、直觀了解生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行情況、準(zhǔn)確掌握產(chǎn)品生產(chǎn)動態(tài)的可視化生產(chǎn)管控平臺，使企業(yè)管理層能動態(tài)掌握車間生產(chǎn)信息，合理分配制造資源，及時調(diào)整生產(chǎn)計劃，達(dá)到提高企業(yè)生產(chǎn)效率和制造水平的目的。

1系統(tǒng)集成

平臺先期可與ERP系統(tǒng)及MES系統(tǒng)集成，可從ERP系統(tǒng)中讀取公司考核計劃數(shù)據(jù)、生產(chǎn)任務(wù)交付情況，從MES系統(tǒng)中可讀取人員信息、部門信息、產(chǎn)品目錄、生產(chǎn)進(jìn)度等信息。

平臺可陸續(xù)集成DNC系統(tǒng)、APS系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)等。集成DNC系統(tǒng)，DNC系統(tǒng)可提供機(jī)床實時狀態(tài)，統(tǒng)計分析后可對設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)判，可提供零件加工時長，統(tǒng)計分析后可得出零件的期量標(biāo)準(zhǔn);還可集成APS系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)管控平臺暴露的生產(chǎn)問題，及時調(diào)整APS系統(tǒng)的作業(yè)計劃;還可集成質(zhì)量管理系統(tǒng)，與預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)對比分析，從而快速的進(jìn)行質(zhì)量調(diào)整和車間生產(chǎn)改進(jìn)。

2飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車間生產(chǎn)管控平臺架構(gòu)

飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車間作為軍工企業(yè)受到國家安全保密的約束，致使物理信息采集與考核指標(biāo)、生產(chǎn)進(jìn)度采集通常是物理隔離的，這給車間生產(chǎn)管控帶來很大阻礙，針對這種特殊性，本文提出了一種針對飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車間生產(chǎn)管控平臺的基本架構(gòu)，如圖1 所示。

飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車間管控平臺架構(gòu)分為物理層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層及應(yīng)用層四層。由于工控網(wǎng)與涉密網(wǎng)的物理隔離，兩套系統(tǒng)分立運(yùn)行。工控網(wǎng)的物理層利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以傳感器、RFID、嵌入式等技術(shù)為基礎(chǔ)從多數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，經(jīng)工控網(wǎng)、射頻等方式傳輸后，存儲至面向車間底層設(shè)備的工控網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，用以對現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、物料流動、設(shè)備能耗等實時采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲;涉密網(wǎng)的物理層采用工控機(jī)、條碼槍等設(shè)備對以條碼為媒介的制造記錄進(jìn)行采集，經(jīng)涉密網(wǎng)傳輸后，存儲至涉密網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，用以對生產(chǎn)進(jìn)度實時反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。

3飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車間生產(chǎn)管控平臺的功能結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)管控平臺包括工控網(wǎng)子系統(tǒng)和涉密網(wǎng)子系統(tǒng)，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2。

3.1? 工控網(wǎng)子系統(tǒng)

設(shè)備信息采集：實時采集機(jī)床主軸倍率、主軸轉(zhuǎn)速、主軸負(fù)荷等信息，可以用作質(zhì)量問題的加工過程回溯;設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控：采用3D MAX技術(shù)構(gòu)建廠房及設(shè)備三維可視化模型，實時顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計分析：通過設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的統(tǒng)計分析結(jié)果，車間可了解設(shè)備的具體狀況，合理安排設(shè)備的運(yùn)行和檢修，使設(shè)備管理工作更加細(xì)致、有效，為生產(chǎn)管理人員指揮生產(chǎn)、編制設(shè)備規(guī)劃和工作計劃提供依據(jù)。

能耗統(tǒng)計：實時采集生產(chǎn)現(xiàn)場水、電等能源的消耗情況。

視頻監(jiān)控：在車間通道安裝攝像頭，實時監(jiān)控車間內(nèi)部人、機(jī)、料等因素流轉(zhuǎn)情況，在重點設(shè)備內(nèi)部安裝攝像頭，實時監(jiān)控重點設(shè)備加工零件信息及進(jìn)度，對車間生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行產(chǎn)生的大量實時工況信息進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的采集和處理。

3.2? 涉密網(wǎng)子系統(tǒng)

涉密網(wǎng)子系統(tǒng)從“質(zhì)量”、“效率”、“成本”、“質(zhì)量”四個方向?qū)ιa(chǎn)信息進(jìn)行可視化展示。這些模塊自行設(shè)計、獨立封裝、分別開發(fā)，每個模塊下又可劃分為多個子模塊，所有模塊組成了完整的系統(tǒng)，共同完成車間生產(chǎn)管控功能的實現(xiàn)。

質(zhì)量模塊：對生產(chǎn)車間的超差單、廢品損失、質(zhì)量問題等質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，并以直方圖、餅形圖等統(tǒng)計圖的形式直觀顯示出來，將統(tǒng)計結(jié)果以報表形式反饋給管理人員，從而及時掌握車間生產(chǎn)的質(zhì)量情況，為質(zhì)量改進(jìn)提供了有利的數(shù)據(jù)支持。其中包括質(zhì)量指標(biāo)、實物質(zhì)量問題、質(zhì)量改進(jìn)活動、質(zhì)量狀況評價等功能。

效率模塊：立足生產(chǎn)，從站位、批次、商產(chǎn)、總產(chǎn)、關(guān)鍵件等多角度，從廠級、單元級、工段級多層次出發(fā)，對公司考核計劃進(jìn)行分解和統(tǒng)計、展示生產(chǎn)進(jìn)度及預(yù)警、生產(chǎn)異常反饋等多方面功能，從全局角度梳理生產(chǎn)全過程，及時暴露生產(chǎn)問題，以便生產(chǎn)管理者及時獲取生產(chǎn)信息，合理制定調(diào)整計劃，實現(xiàn)生產(chǎn)的透明化管理。

成本模塊：從能耗、材料庫存成本、在制品材料庫存、刀具成本等方面，統(tǒng)計分析車間級及單元級生產(chǎn)成本占用情況，以柱狀圖、折線圖等形式展示各部門成本占用的對比情況，從面使車間生產(chǎn)管理人員及時掌握車間成本占用趨勢，為車間降低成本占用提供客觀的數(shù)據(jù)支持。

管理模塊：通過可視化手段展示車間管理方針、特色管理等信息，進(jìn)一步明確管理流程明晰權(quán)責(zé)，可以說是提升規(guī)章制度執(zhí)行力的有效途徑。

4系統(tǒng)應(yīng)用

通過飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車間可視化管控平臺的開發(fā)與應(yīng)用，形成了面向車間生產(chǎn)管理層的可視化管控平臺，實現(xiàn)了信息化與工業(yè)化的深度融合，全面提升了飛機(jī)結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工車間生產(chǎn)制造過程中的信息共享與透明程度，有效提升了信息化條件下的生產(chǎn)管控能力。沈飛公司數(shù)控加工廠是典型的離散型裝備制造車間，該平臺在沈飛數(shù)控加工廠已成功應(yīng)用3 年，通過平臺的運(yùn)行能夠進(jìn)行多維度的可視化生產(chǎn)信息展示，及時暴露生產(chǎn)異常問題，加快生產(chǎn)異常處理速度，提升車間總體管控水平。

6結(jié)論

本文針對飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工車間面臨的計劃協(xié)同性差、生產(chǎn)現(xiàn)場信息滯后等問題，設(shè)計了面向軍工企業(yè)的工控網(wǎng)和涉密網(wǎng)隔離的生產(chǎn)管控平臺架構(gòu)。通過構(gòu)建生產(chǎn)管控平臺，將生產(chǎn)計劃數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示并進(jìn)行統(tǒng)計分析，直觀展示生產(chǎn)進(jìn)度，及時暴露生產(chǎn)異常問題，加快生產(chǎn)異常處理速度，為生產(chǎn)決策者提供客觀準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)對產(chǎn)品、設(shè)備等信息全程管控，進(jìn)一步打破職能管理部門之間的“信息壁壘”，實現(xiàn)信息共享。

參考文獻(xiàn)：

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