典型案例

一、項目背景

目前我國綜合的航空環形件生產情況，與國外的先進水平相比尚存的一定的差距，國內鍛造行業雖然在近十年來得到了蓬勃發展，設備能力、鍛造產能均得到極大提升，然而，鍛造企業的自動化程度和質量水平與國外仍有較大差距，尤其是針對復雜、苛刻工作環境下的航空航天等高端裝備零部件的鍛造產品，主要存在產品一致性差、質量不穩定、產品過程控制能力低下等共性問題，主要表現在以下幾個方面：

第一，環件精化程度和尺寸精度低，外形表面質量的均勻性和穩定性不易控制，難以滿足產品高標準要求。

第二，目前我國的航空環件工藝設計缺乏先進的數值模擬和工藝設計手段。

第三，我國航空環件制造行業缺乏航空用難變形材料熱加工特性與工藝參數數據庫。

第四，目前我國航空發動機鍛件生產過程中還存在產品一致性和穩定性差；產品全過程的控制化生產及全過程工藝可追溯性差等問題；對發動機性能的穩定和未來發動機適航的要求帶來很大影響。

綜上所述，我國目前的環件軋制技術水平雖然正在逐步趕上國外先進水平，但在環件質量的一致性、穩定性上還存在一定的差距，主要表現在生產過程控制上能力的不足，比如爐溫均勻性的控制；加工工藝參數一致性的控制；坯料外形尺寸、冶金質量一致性的控制；過程記錄的控制；可追溯性的控制等，這種狀況已經越來越成為制約我國航空發動機技術發展的瓶頸問題之一，但同時我們也應該看到，經過這幾年發展及和國外先進技術的交流，國內航空材料和發動機環件的研制生產、實踐經驗和技術水平已經有了長足進步；現代材料科學、計算機技術、最優控制技術等相關科學的發展為開展航空發動機的高標準要求環件的奠定了良好的技術支持。因此，航宇公司將通過大數據+智能制造建設航空數字化智慧工廠。滿足航空發動機先進制造技術的急需。保障航空產品高可靠，高一致性的要求。率先在國內實現航空產品鍛造過程智能化、數字化過程控制技術。

二、項目建設內容

數字化車間總界面

熱處理班組能力看板

設備運行監控看板

該解決方案主要包括物料供需、資源協調、滯品處理及工藝參數變更幾個功能模塊：

1、 物料供需平衡技術

物料的供應與需求之間的矛盾是企業最基本的經濟矛盾。MES應用供需平衡的關鍵技術：“成品供需平衡數 =成品庫存數量 + 在制品數量 + 滯品數量 - 零件安全庫存 - 零件需求數量 ”原則，自動核算出物料的供需時點，真正達到“要用時恰好有，不要用時不積壓”的理想結果。

2、資源協調平衡技術

數字化車間系統對從事制造的實體在對物料的轉變和/或裝配過程中所進行的對人、設備、物料和能源的有機協調，其中包括了設備、人員和信息系統的所有活動，包括了生產作業管理、維修作業管理、質量作業管理、庫存作業管理和其它制造活動管理過程中所有資源（人員、設備和物料）的進度安排、效用、能力、歷史和狀態的信息。

3、滯品處理技術

基于國內企業生產加工技術相對較低、加工精度相對較差和整體商業環境的不穩定性的事實，滯品的產生與激活是國內機械企業生產過程中較為特殊的情況。提供對此靈活的處理方案。

4、 工藝變更處理

工藝變更確定后，生產管理系統結合零件當前的加工狀況或技術要求及所選用的設備等資源情況，結果即時送到生產控制及監督模塊，進行實際生產控制，并把生產信息及時反饋給以上模塊，進行動態分析與處理，形成閉環集成系統。

工藝系統應用環境復雜，影響因素多種多樣（產品、工藝模式、工藝復雜型、制造資源及其制造能力、工藝經驗、成本、完成時間等），工藝業務部門分布，工作業務流程長。   

可以把制造資源信息、工藝資源信息和工藝數據信息的信息分為三部分：基本標識信息、信息實體、管理信息。

針對工藝數據，必須關注工藝數據的審簽記錄、發布記錄、有效性、技術狀態等管理信息。只有對這些信息進行充分有效管理，才能滿足復雜產品工藝管理和應用的需求，滿足工藝設計部門、工藝主管部門的設計和管理業務需要，滿足工藝應用車間工藝無紙化應用的需要，還要滿足生產管理系統對工藝信息集成的需求。

相關人員接到生產任務后，根據產品的構成材料表，分解進行材料的需求分析，計算出每種材料的實際需用量。根據每種材料的加工工藝安排，分解出加工需求并自動產生工藝流轉卡。根據每臺設備的加工能力，首先選擇一加工周期最長的零件安排每臺設備的日加工計劃并自動產生派工單。

將此零件的加工結束日期，作為其它零件加工結束日的參考日期。每一加工工序結束后，登記完成數量，自動計算出實際工時，與標準工時對比可以計算出每人的工效比例，每車間的工效比例。對上述過程系統能隨時提供查詢結果，如下圖：

其數據流能夠直接反映企業整個加工過程中的流動過程信息，并將生產計劃的安排細化到每臺設備上，實現生產設備工作安排日計劃，并對每日生產計劃完成情況反饋，提高生產配套率，解決生產車間在制品積壓問題。系統能隨時查詢每一加工計劃的進展情況，每臺設備的加工狀況，每個操作員的工時工效。

加工工藝:將零件的加工工藝與加工單位,加工設備,加工成本及產品的工藝加工要求結合起來.查找使用方便,相關數據集成收集,為以后的車間生產管理做好準備.

備料計劃:系統自動的收集相關數據,自動計算出所需要的最低備料數量,減低備料時間,減少原材料的庫存。

產品制單: 系統自動的收集相關數據,自動計算出所需要的最低加工數量,減低相關人員的計算強度,保證數據的準確,減少車間在制品，降低成品零件的庫存。

庫存管理:自動產生相關的數據,減低倉庫管理人員的勞動強度,保證數據的及時有效。

進度查詢:隨時了解一個產品的所有零件的計劃加工進度狀況,使管理層掌握車間的具體生產情況,及時合理的調整生產計劃，減少調度會議。

在生產制造過程中，由爐溫系統來檢測熱處理設備的當前狀態的詳細信息，數據的采集與現場實時控制溫度和設定值；運行的時間；工作狀態，隨機采樣各臺熱處理設備溫控儀測量的溫度值,同時檢測熱處理設備的通電、加熱、加料、功耗、爐門開啟、關閉、有無超溫等狀態；自動監控系統的計量檢測，自動監控系統數據采集和過程控制，溫控儀的準確度。

爐溫監控系統

以CAPP與MES為依托，構筑企業統一管理信息平臺并通過云企助數字化車間系統來強化企業的各項基礎管理，采用云企助數字化車間系統集供應鏈管理、財務管理、人力資源管理、客戶關系管理、辦公自動化、商業分析等業務管理組件為一體，以成本管理為目標，計劃與流程控制為主線，通過對成本目標及責任進行考核激勵，推動管理者應用云企助數字化車間系統等先進的管理模式和工具，建立企業人、財、物、產、供、銷科學完整的管理體系。

三、項目實施效果

1、建設完成國內航空用金屬材料熱工藝數據庫和材料特性數據庫；

2、實現產品精化，材料利用率由8%提升到35%

3、實現企業產品設計周期減少50%，制造周期減少了66%，備件減少50%，節省實驗用原材料25%。

4、縮短研發周期從原來3-6個月，縮短到1-2個月；產品質量從原有質量合格率88%提高到99.%。

5、通過對加熱設備、鍛壓設備的數字化改造，實現實時數據采集、集中操控，實現關鍵設備數控化率90%以上；

6、實現生產效率提升55%以上；