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中航工业成飞面向智能制造的生产管控建设
发布时间:2016-03-31     作者:www.planteng.cn
摘要:《中国制造2025》明确指出,“以促进制造业创新发展为主题,以提质增效为中心,以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线,以推进智能制造为主攻方向”和“着力发展智能装备和智能产品,推进生产过程智能化,全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平”的指导方针,为制造业的转型升级指明了方向。

 进入21世纪以来,新一轮科技革命和产业变革蓄势待发,世界各国围绕抢占新一轮产业竞争制高点、打造国家竞争新优势的竞争日趋激励。工业发达国家和我国周边国家纷纷出台制造业发展战略,美国“重振制造业战略”、德国“工业4.0”、“英国制造2050”、“新工业法国”、日本制造业白皮书、韩国“未来增长动力计划”、“印度制造”,等等,揭开了全球新一轮工业革命浪潮的序幕,引领制造业驶入崭新的发展空间。《中国制造2025》顺势而出,制造强国再次成为热词,拉开了从“制造大国”向“制造强国”发展的大幕。

 《中国制造2025》明确指出,“以促进制造业创新发展为主题,以提质增效为中心,以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线,以推进智能制造为主攻方向”和“着力发展智能装备和智能产品,推进生产过程智能化,全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平”的指导方针,为制造业的转型升级指明了方向。
  中航工业成飞自上世纪90年代开始就针对数字化制造管理技术的应用进行了有益的尝试和探索,特别是通过一系列项目的应用实施,初步建立了基于MBD的数字化设计制造技术体系,在以CAD/CAE/CAPP/CAM/MRP/MES为核心的飞机数字化协同设计、试验、制造和管理技术的应用方面,积累了一批技术成果和丰富的应用经验,促进航空产品的研制模式向前推进。
  但是与国际先进航空制造业相比尚有较大差距,主要表现在:智能制造基础技术研究能力和技术储备不够、两化深度融合程度低、智能制造关键核心技术尚未完全突破、高端装备对外依存度高,这些问题严重制约了航空制造能力和水平的发展,难以满足航空产品的研制需求。因此,迫切需要在集团公司的指导下,分析现状和需求,结合集团公司智能制造总体架构,提出成飞智能制造的发展目标和重点任务。
  智能制造发展思路
  成飞按照集团公司智能制造的总体架构,积极开展智能制造领域相关研究、开发和应用工作,通过工信部与集团试点示范项目,力争在“十三五”取得智能制造领域的技术突破与示范应用。
  按照集团公司智能制造发展思路,成飞提出了“以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线,以数控加工和部件装配为突破口”的智能制造发展思路,重点开展“飞机大型复杂结构件数字化车间”与“大部件智能装配生产车间”技术研究与应用,最终建立具有“动态感知、实时分析、自主决策、精准执行”特征的赛博物理系统(CPS),打通产品研制生产的设计、制造、试验和管理智能处理流程,形成以数字化、网络化、自动化为基础的航空产品智能制造工厂模式,并在行业内发挥示范作用。
  在车间生产管控层,结合航空产品研制、生产及管控特点,重点开展制造资源动态管控与调度、生产过程动态优化、工业物联网、智能生产单元/生产线、智能机器人上下料、智能物料仓储和物料智能配送、设备健康监测与智能维护等研究,重点突破智能物流管控、智能单元排产及调度、生产过程智能管控、物流实时定位、智能数据采集等关键技术,建立数控、装配智能生产线,显著缩短研制周期,提高产品质量稳定性。
  围绕产品制造活动,完成制造数据处理、生产系统运行管理,实现信息流、物流在生产系统中的集成和融合。一方面基于产品模型,通过工艺设计、制造仿真工具集实现面向具体生产资源的工艺优化设计,形成驱动生产线、生产单元、工艺装备的数据集,与产品设计过程协同,积累工艺知识、向设计过程反馈优化设计数据;另一方面基于企业管理层主生产计划、产品制造工艺,通过智能化制造运行管控平台建立生产系统作业计划、资源使用规划,形成生产系统运行的调度模型、资源模型、驱动数据,分配实物制造过程的执行指令。通过现场传感网络、物联网络、底层控制实现制造过程的智能监测和控制,从而在虚拟空间和物理空间在整体上实现制造过程的“动态感知—实时分析—自主决策—精准执行”全闭环管控。
  智能制造应用基础
  成飞在工程信息化领域,开展了基于MBD的产品三维数字化定义技术、数字化异地并行协同制造技术、数字化工艺设计与仿真技术、数字化检测以及虚拟现实等技术的研究。建立了基于三维数字样机DMU的VPM协同设计平台,实现了多专业在线关联设计与协调、跨系统数据状态与审签流程控制。建立了支持复杂航空产品研制的异地数字化并行协同的工作与产品数据管理平台,形成了支持多设计源头复杂航空产品异地数字化并行设计、制造与管理的协同研制环境,实现了飞机研制过程产品数据的统一存储和管理以及动态变化过程的严格控制,满足了航空产品高标准、高效率、高质量设计制造管理要求。
  在管理信息化领域,开展了信息系统集成技术、数据挖掘与商业智能技术的研究。引进和应用国内外先进的生产管理理念和信息技术手段,结合航空生产管理的实际情况和工业工程的基本原理,通过对成飞主价值业务流程的梳理,形成了一套具有航空特色、拥有自主知识产权、满足SOA架构要求的生产制造管理系统,实现了生产物流的有效管理。开发了一套适应不同专业制造厂的MES系统,实现了制造过程的完整闭环管理以及现场质量流程管控,大大提升了公司的管理水平。同时通过三维可视化技术在MES的集成应用,提高了工艺指令的易读性和工人操作的准确性,满足了装配过程管理与执行控制的要求。
  在数控加工车间建立了DNC-MDC系统,实现了生产数据、工艺数据在企业管理层、生产管理层、控制执行层的传递和重用,以及生产现场的数据采集、分析和监控。应用数控机床实时数据采集技术,实现全部数控机床实时状态监控,可监控各厂房数控设备实时状态,通过点击不同机床,可以详细查看设备实时运转状态及该机床的设备利用率等KPI指标数据。
  在装配车间开展了数字化自动钻铆设备研制、柔性装配工装研制、大部件装配对合自动对接平台研制、大部件装配精加工台研制、室内iGPS飞机自动水平测量系统研制、机器人自动制孔和自动寻迹AGV车研制和应用。
  智能制造工作进展
  在车间生产管控层进一步建立和完善DCS-SCADA、DNC-MDC系统,并开展与MES系统集成的工作。实现对车间内部设备运行数据、生产资料状态数据、物流系统运转数据实时监控,对系统运转过程中面临的生产资源调配、设备故障预警、设备运转效率、工厂经营指标等开展统计、分析、优化、决策。对公司的自动化设备进行梳理,逐步实施车间层DCS系统部署工作。目前已开展大部件智能装配平台实施方案的研究工作。开展了突破工业传感器技术应用、大数据分析决策技术应用、工业现场总线技术应用、CPS技术应用和云平台的协同技术应用的研究。
  通过构建CPS赛博物理系统,组建具有“动态感知、实时分析、自主决策、精准执行”功能的车间生产决策管控系统,实现“飞机大型复杂结构件数字化车间”与“大部件智能装配生产车间”智能制造的典型示范应用。
  智能制造是中国制造2025的主攻方向,是落实创新驱动发展、实现工业转型升级的关键举措。中航工业成飞的数字化和信息化基础雄厚,在国内处于领先地位,理应顺应潮流、抓住机遇,着力开展面向新一代飞机的智能制造技术研究与应用,力争成为国家发展智能制造的先锋队和排头兵。