军工企业数字化制造系统建设方案初探

摘 要：搞好信息化工作关键在于规划，文章以建立基于三维模型的武器装备数字化制造系统，提升生产决策、生产管理、产品制造能力为目标，根据业内相关的研究和实践成果，以军工企业制造系统为背景，在继承目前军工企业生产平台的基础上，集成生产过程人员、流程、技术和资源管理要素，提出数字化制造系统的总体框架和推进要点，给军工企业今后数字化制造系统的建设提供参考。

关键词：军工企业;数字化;制造系统;方案;MBD

中图分类号：TJ08;TP18 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）02-0039-02

1 军工企业制造系统信息化应用的现状

本文从工艺技术、生产管理和生产车间三个层面对军工企业制造系统的信息化应用现状进行简要的分析。

1.1 工艺技术及制造业务

在军工产品的加工制造，特别是工艺技术对三维设计模型的承接方面，目前还是一个瓶颈，设计与工艺之间还存在数据断层;当前绝大部分企业生产制造均是根据二维设计图纸，利用CAPP、PDM等工具进行二维工艺设计，根据现场加工需要临时建立模型进行加工仿真、装配仿真，产品设计信息多次转换、传递缓慢，导致生产准备时间长，且无法实现从设计到工艺、从工艺到制造的快速推进。

1.2 生产管理业务

军工企业现有生产管理业务主要涉及生产计划管理、现场管理、物资管理、质量管理等系统，部分优秀企业已基本建立了精益生产协同管理体系，打通了从生产计划到现场执行、质量检验、产品交付这一主价值链，但是该系统在生产策划、运营管控、生产准备、生产成本和生产现场管理方面存在不足，并且系统侧重于部门职能的实现，流程化管控较弱。

1.3 生产车间

经过近几年的信息化建设，各军工企业生产车间的信息化应用水平普遍有了较大提升，各类计算机和数控设备终端全部实现联网工作，MES系统的应用使计划下达、任务跟踪、工时统计等生产管理业务实现了信息化，DNC/CAM/CAE系统的应用使数控机床的部分功能实现了数字化，但生产车间目前的应用水平和数字化分厂的标准还相距甚远。

2 军工企业数字化制造系统构想

2.1 总体目标

通过构建数字化制造系统，将我国军工企业武器装备的研制水平提升至我国制造业先进行列，同时大幅缩短产品的研制周期，降低研制成本。

2.2 框架组成

本文在综合考虑武器装备的研制特点、军工企业的信息化应用现状、数字化制造发展趋势等因素的基础上，提出了构建军工企业的数字化制造系统，主要包括数字化工艺设计平台、精益生产协同管理平台和数字化制造单元三大部分，框架的组成示意图如图1所示。

3 军工企业数字化制造系统的推进方案

3.1 实现数字化条件下的产品制造

主要实现六大功能，分别是：

①设计制造的紧密高效协同。

②数字化可制造性审查。

③基于全三维数字量传递。

④零件精确加工的数字化应用。

⑤装配过程仿真。

⑥在线检测技术的应用。

主要从建立基于MBD的数字化制造模式、完善PDM系统在武器装备制造过程的应用和实现装配过程数字化仿真三个层面进行推进。

3.1.1 建立基于MBD的数字化制造模式

武器装备的研制过程主要经历产品设计、工艺设计、工装设计、产品制造和检验检测等五个环节。新一代武器装备设计部分已采用了MBD（Model Based Definition，基于模型的定义）技术，为满足新一代武器装备及未来军工产品的工艺承接和快速交付，以及对产品可靠性、安全性、可测试性、可维护性等使用要求，有必要建立基于MBD模型的数字化制造流程。

3.1.2 完善PDM系统在武器装备制造过程的应用

近年来，依托新一代武器装备的研制，PDM系统在军工企业开始逐步进行应用，但我们的应用规模、应用水平等与欧美先进企业仍存在较大的差距，不能有效支持新一代武器装备的研制生产。面对我国未来武器装备研制对数字化技术的要求，借鉴PDM技术在国内外武器装备产业成功应用经验和军工企业制造系统的特点，完善军工企业基于PDM的武器装备制造系统平台，重点实现产品工艺数字化设计方面的应用。

3.1.3 实现装配过程数字化仿真

在装配车间引入三维数字化仿真技术，它是在软件虚拟装配环境中，调入产品三维数模、资源三维数模和设计的装配工艺过程，通过软件模拟完成零件、组件、成品等数模上架、定位、装夹、装配（连接）、下架等工序的虚拟操作，实现产品装配过程和拆卸过程的三维动态仿真，验证工艺设计的准确度，以发现装配过程工艺设计中的错误;仿真是一个反复迭代的过程，不断地调整工艺设计，不断地仿真，直到得到最优的方案。

3.2 建立面向供应链的精益生产协同管理平台

基于用户订单管理，融入精益生产的管理思想和理念，对“用户订单―生产计划―物资采购―制造执行―质量检验―产品交付―销售回款”等生产核心价值链全过程进行有效管理，建立面向供应链的精益生产协同管理平台。协同管理平台主要涵盖了生产计划、生产准备、生产管控、成本管理和质量管理五个系统。

3.2.1 生产计划管理系统

建立基于信息化的生产计划管理系统：面向生产的计划业务过程，采用PDCA循环的方法搭建基于信息化的生产计划管控结构，通过制定生产计划、执行生产计划、检查计划执行和问题处理四个过程实现对生产整个计划的管理和控制。从而一方面实现军工企业生产计划管理的统一和闭环，另一方面形成科学的计划节拍，实现准时化生产。

3.2.2 生产准备管理系统

主要包括物资供应管理和工装管理两大业务。通过ERP系统的进一步完善，实现采购计划编制、供应商选择及评价、采购管理、合同签订、评审及执行等物资业务全过程的信息化，消除信息流和物流之间的障碍，从而提高整个物资供应过程的效率，使物资供应环节更好地服务于生产。通过实施全面的工装管理，使工装申请、设计、更改、投产、状态监控、报废等业务的实现全生命周期管理;建立军工企业统一的工装信息库，基于三维模型实现产品设计、工装设计以及工艺设计的并行进行，同时将三维工装模型及其几何、加工能力等参数信息关联到数控编程过程中。

3.2.3 生产运营管控中心

借鉴平衡计分卡思想，覆盖“计划、工艺、制造、质量、财务”等各主要生产，以面向流程和问题管控为主动力，利用系统集成、数据可视化等信息化技术，建立由计划部门主导、多部门参与的生产运营管控中心，实时监控生产主价值链流程的运行状况，推进企业制造能力建设，促进生产流程的优化，从而达到提升企业“价值目标与客户评价”的目的。

3.2.4 基于信息化的成本管理系统

利用ERP等软件工具建立成本管理系统，实现对产品标准成本的管理和实际成本的自动归集，进行成本统计及分析，比较标准成本与实际成本揭示成本差异，建立成本预算、核算及过程控制的关联。生产成本管理子系统与全面预算管理系统、人力资源系统集成，实现动力燃料、固定资产折旧和人工费用等信息的传递，同时实现对产成品或零组件实际成本的自动计算。

3.2.5 质量数据管理系统

建立面向产品追溯性的质量数据管理系统，进一步完善包括现场质量检验、不合格品流程审理、计量器具检定、理化试验委托、外场排故、质量体系审核、质量成本汇总和质量信息上报等功能模块，实现对型号产品质量数据进行统一管理，从而使生产质量管理工作更加规范化、程序化，提高其处理工作的速度和准确性，也便于动态查询，提高决策水平。

3.3 建设数字化车间

3.3.1 建立基于信息化的车间计划管理模式

①建立装配需求拉动生产的计划管理模式。改变当前计划管理模式，建立总装配套需求拉动车间生产组织的计划管理模式。车间合格零件直接入库总装库房，可使总装厂对配套零件库存及在制品情况准确掌握;总装厂直接下发配套计划，可使车间将有限的生产资源高效的利用。

②建立基于系统排产的作业计划管理模式。利用ERP、APS等软件实现系统的自动排产，将配套订单计划分解成工序级作业计划，并通过生产准备服务体系的建立及各项制度的支撑，保证每道工序按节点完成，继而保证每个订单按节点完成，最终保证整个零件配套计划及总装生产计划按时完成。

3.3.2 建立基于信息化的车间生产准备管理模式

①工艺技术准备。在PDM中实现电子签署，即省去了各物理区域的来回奔走，提高了效率，又保证了工艺文件的可靠性;将协作工艺编制和工艺文件审核、审签并行进行，优化了签署流程;与其他管理系统互联，实现工艺文件的无纸化管理。

②生产物资的信息化管理。通过对刀量具、原材料、辅料等生产物资建立信息台帐，进行数字化管理，对已有的物资能实现快速查找、数据共享，对未到位物资进行自动识别和预警，缩短生产物资准备时间。

③实现随行文件电子化。通过实施产品随行文件电子化管理，借助对外购/外协检验及生产现场检验的信息化管理，对产品生产全过程的质量信息进行有效采集和记录，保证从物资器材到组件产品的质量信息清晰、明确。当产品出现质量问题时，可通过电子化随行文件快速实现对产品的配套件、加工制造过程、加工人员等信息进行筛查。

3.3.3 完善车间数据收集、传输系统

完善DNC网络技术，实现NC程序的有效管理与传送，同时实现机床状态在线监控，保证车间管理层对底层设备状态的有效掌握。建立生产现场数据等信息反馈终端及展示看板，实现生产现场显性化管理，使生产管理、工程技术、生产保障、物资供应等部门以生产现场为中心，对生产活动做出快速响应，使问题产生即暴露、暴露即解决。

参考文献：

[1] 吴伟仁.军工制造业数字化[M].北京：原子能出版社，2007.