上飛公司：大型商用飛機(jī)智能制造集成創(chuàng)新與應(yīng)用

2018-11-22 來源：評論：0

摘要：11月20日，上海飛機(jī)制造有限公司（簡稱“上飛公司”）成立“王堅(jiān)大飛機(jī)工作室”，推動(dòng)智能制造技術(shù)與商用飛機(jī)制造領(lǐng)域的深度融合。

　　11月20日，上海飛機(jī)制造有限公司（簡稱“上飛公司”）成立“王堅(jiān)大飛機(jī)工作室”，推動(dòng)智能制造技術(shù)與商用飛機(jī)制造領(lǐng)域的深度融合。
　　上飛公司黨委書記、董事長魏應(yīng)彪在揭牌儀式上表示，著眼產(chǎn)業(yè)格局和未來發(fā)展，上飛公司把智能制造作為主攻方向，積極推進(jìn)新技術(shù)在飛機(jī)制造領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。飛機(jī)制造行業(yè)因?yàn)槠洚a(chǎn)品高端復(fù)雜、多品種小批量生產(chǎn)模式、高安全要求等特點(diǎn)，決定了需要與人工智能進(jìn)行深度的融合。那么，上飛公司智能制造的戰(zhàn)略規(guī)劃和發(fā)展現(xiàn)狀如何？我們來看上飛公司提供的大型商用飛機(jī)智能制造集成創(chuàng)新與應(yīng)用案例。

　　一、企業(yè)背景

　　上飛公司是由上海飛機(jī)制造廠改制成為的一人有限公司，隸屬于中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司，為其下屬的飛機(jī)總裝制造中心，2009年6月實(shí)現(xiàn)公司制改造。

　　上飛公司始建于1950年，20世紀(jì)70年代以來，成功研制了我國自行設(shè)計(jì)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的四發(fā)噴氣式客機(jī)“運(yùn)十”。完成了與美國原麥道飛機(jī)公司合作生產(chǎn)35架MD82/83飛機(jī)、2架MD90-30飛機(jī)。目前承擔(dān)著新支線飛機(jī)和大型客機(jī)項(xiàng)目的研制任務(wù)。

　　圖1 上飛公司浦東基地

　　目前新支線飛機(jī)于2016年6月28日完成了首次商業(yè)運(yùn)營，正在轉(zhuǎn)入批產(chǎn)階段，大型客機(jī)也已獲得517架訂單，為滿足訂單要求，企業(yè)必須在短時(shí)間內(nèi)完成生產(chǎn)過程的穩(wěn)定，形成滿足年產(chǎn)100架的批產(chǎn)能力，大量實(shí)施制造、裝配過程自動(dòng)化，開展智能制造技術(shù)的研究應(yīng)用勢在必行。

　　二、智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃構(gòu)想

　　1.總體目標(biāo)

　　上飛公司智能制造的建設(shè)目標(biāo)是，建成以自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化制造及管理為特征的智能制造工廠，具備對制造過程模擬仿真、工藝數(shù)據(jù)庫和參數(shù)優(yōu)化、在線檢測和故障診治、制造信息全程跟蹤和產(chǎn)品質(zhì)量追溯、精益生產(chǎn)管理等功能，建立車間互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與信息模型，開發(fā)相應(yīng)信息系統(tǒng)，并與企業(yè)級(jí)的PLM、ERP、MES系統(tǒng)集成。實(shí)現(xiàn)制造過程關(guān)鍵工序（機(jī)加、復(fù)材制造、部件裝配等）的智能化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)車間現(xiàn)場的智能化管控。

　　2.總體架構(gòu)

　　上飛公司針對航空產(chǎn)品，結(jié)合大型客機(jī)研制、批量化生產(chǎn)需求，構(gòu)建車間柔性化智能制造生產(chǎn)線，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)，打通制造單元、功能性業(yè)務(wù)系統(tǒng)與公司級(jí)PLM、ERP等管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流。實(shí)現(xiàn)面向生產(chǎn)全流程管控的智能化系統(tǒng)、自動(dòng)化制造生產(chǎn)線和基礎(chǔ)平臺(tái)，形成完備的商用飛機(jī)智能制造體系，充分發(fā)揮自動(dòng)化生產(chǎn)線的效能，保證型號(hào)批產(chǎn)的產(chǎn)量要求、降低產(chǎn)品制造成本、提高工藝設(shè)計(jì)的智能化程度和效率、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的追溯與智能管控。圖2為上飛公司智能制造業(yè)務(wù)流程層架構(gòu)。

　　圖2 上飛公司智能制造業(yè)務(wù)流程層架構(gòu)

　　3.實(shí)施計(jì)劃

　　上飛公司的智能制造實(shí)施過程，主要分四個(gè)階段實(shí)施：

　　第一階段：建成大型客機(jī)智能裝配示范車間，驗(yàn)證智能制造關(guān)鍵技術(shù)、流程的可實(shí)施性，形成可復(fù)制的實(shí)施模式和標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行智能物流、智能檢測建設(shè)，選取大型客機(jī)部件裝配線為試點(diǎn)，建立車間級(jí)物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線智能設(shè)備聯(lián)網(wǎng)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與反饋。

　　第二階段：補(bǔ)足工業(yè)3.0，建設(shè)智能裝備單元。對照智能制造要求，對各車間設(shè)備、工裝、工具進(jìn)行補(bǔ)充或改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造與輔助加工。

　　第三階段：建成智能零件車間、新支線飛機(jī)部裝、總裝車間。

　　第四階段：建成智能制造工廠，建立公司級(jí)運(yùn)營管控平臺(tái)，形成完整的智能化生產(chǎn)與管理模式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程、業(yè)務(wù)管理和決策智能化。

　　三、智能制造實(shí)踐現(xiàn)狀和效果

　　在上飛公司的智能制造實(shí)踐中，一方面建設(shè)了國內(nèi)領(lǐng)先的自動(dòng)化制造、裝配生產(chǎn)線，全面提高了制造過程的自動(dòng)化水平；另一方面，通過全面開展ERP、PLM、BI、MES等信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了制造過程的智能化管理。

　　1.智能核心裝備建設(shè)

　　在制造方面，上飛公司建立了自動(dòng)化程度較高的機(jī)加車間與復(fù)合材料制造車間。在機(jī)加車間，不僅引入了大量的大型五軸加工設(shè)備、數(shù)控龍門機(jī)床等自動(dòng)化機(jī)加設(shè)備，并建設(shè)DNC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的統(tǒng)一管理；在復(fù)材車間，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料的自動(dòng)化鋪絲、鋪帶，基于AGV小車的站位間轉(zhuǎn)運(yùn)，自動(dòng)化無損檢測，車間設(shè)備的數(shù)字化遠(yuǎn)程監(jiān)控等。基本實(shí)現(xiàn)了復(fù)材鋪貼的全自動(dòng)化與零件機(jī)加的全自動(dòng)化。為新支線飛機(jī)的批產(chǎn)與大型客機(jī)的研制提供了質(zhì)量穩(wěn)定的零件。目前，上飛公司正在重點(diǎn)建設(shè)自動(dòng)化鈑金與熱表車間等。

　　在裝配方面，建成4條自動(dòng)化部件裝配生產(chǎn)線（智能裝配子系統(tǒng)）與1條總裝移動(dòng)生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)大部件自動(dòng)化對接、自動(dòng)化鉆鉚、數(shù)字化測量和數(shù)字化質(zhì)量分析、基于AGV的大部件自動(dòng)化運(yùn)輸、總裝移動(dòng)裝配、智能化集成測試等。目前正在實(shí)施基于工業(yè)機(jī)器人和柔性軌的自動(dòng)化鉆孔、智能物流、智能檢測等智能裝配子元建設(shè)。

　　2.信息化系統(tǒng)建設(shè)

　　上飛公司所建立的信息化系統(tǒng)包括ERP系統(tǒng)、PLM系統(tǒng)、MES系統(tǒng)與BI系統(tǒng)。

　?。?）ERP系統(tǒng)

　　上飛公司通過ERP系統(tǒng)的實(shí)施,建立了從產(chǎn)品數(shù)字化定義到制造、產(chǎn)品支援全生命周期數(shù)字化管理體系，強(qiáng)化企業(yè)內(nèi)部控制，對業(yè)務(wù)處理進(jìn)行有效監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)信息共享，資源優(yōu)化配置，提升決策支持以及信息交換的能力，為企業(yè)的績效考核和經(jīng)營決策提供有力支持。實(shí)現(xiàn)了建立基于主數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)模式、統(tǒng)一計(jì)劃管理平臺(tái)、以MPR驅(qū)動(dòng)裝配工單的排產(chǎn)、采用MRP為主的物料申請模式、以工單為核心的企業(yè)運(yùn)營資源管理等功能，達(dá)到了提高工藝技術(shù)管理水平、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、計(jì)劃與生產(chǎn)準(zhǔn)確性等目的。

　?。?）PLM系統(tǒng)（IDEAL平臺(tái)）

　　大型客機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PLM）系統(tǒng)的所實(shí)施內(nèi)容主要包括集成產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、BOM管理、構(gòu)型管理、數(shù)字樣機(jī)管理、基礎(chǔ)資源庫管理、系統(tǒng)工程管理、客戶服務(wù)支持及系統(tǒng)集成等方面，實(shí)現(xiàn)了基于單一數(shù)據(jù)源的產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理。

　　（3）MES系統(tǒng)（M立方）

　　上飛公司MES系統(tǒng)在對民用飛機(jī)智能車間制造業(yè)務(wù)流程分析的基礎(chǔ)上，并結(jié)合業(yè)界MES功能特征，由生產(chǎn)管理子系統(tǒng)（AO、FO、TO）、質(zhì)量（FRR)管理子系統(tǒng)、物料管理子系統(tǒng)及消息管理子系統(tǒng)組成，且與PDM系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、門戶系統(tǒng)、PCS系統(tǒng)等外部系統(tǒng)進(jìn)行交互。最終實(shí)現(xiàn)了作業(yè)現(xiàn)場無紙化、生產(chǎn)執(zhí)行準(zhǔn)時(shí)化、生產(chǎn)作業(yè)自動(dòng)化、生產(chǎn)系統(tǒng)智能化。

　　（4）BI系統(tǒng)

　　上飛公司BI系統(tǒng)包括物料及供應(yīng)商數(shù)據(jù)管理、需求管理、采購管理、庫房管理、自動(dòng)識(shí)別等物料管理技術(shù)應(yīng)用等，用于相關(guān)數(shù)據(jù)的可視化展示。

　　四、典型案例

　　水平尾翼智能制造生產(chǎn)線

　　上飛公司水平尾翼裝配生產(chǎn)線是目前智能制造實(shí)施相對較為全面的生產(chǎn)線之一。

　　水平尾翼生產(chǎn)線共包括13個(gè)裝配站位，用于完成水平尾翼的盒段裝配、升降舵裝配，水平尾翼的對接等工作。在水平尾翼裝配生產(chǎn)線中，廣泛采用各類智能化核心設(shè)備，包括：自動(dòng)化對接單元，自動(dòng)化制孔/鉆鉚設(shè)備，柔性裝配工裝，立體化物流運(yùn)輸系統(tǒng)，自動(dòng)化測量檢測設(shè)備等5類6套核心智能化智能設(shè)備。實(shí)現(xiàn)了水平尾翼裝配過程的自動(dòng)化制孔、自動(dòng)化裝釘、自動(dòng)化對接、自動(dòng)化運(yùn)輸與自動(dòng)化測量等工作。

　　在現(xiàn)場信息采集與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)方面，通過采用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場部分物料及工裝等現(xiàn)場信息的采集，并通過搭建SCADA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備間的通信與管理，并實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工位、設(shè)備工作狀態(tài)的統(tǒng)一展示。

　　五、下一步智能升級(jí)計(jì)劃

　　上飛公司的下一步智能升級(jí)計(jì)劃主要包括以下兩個(gè)方面：

　　1.進(jìn)一步加強(qiáng)信息化平臺(tái)的智能化建設(shè)

　　完善ERP、MES與BI等各項(xiàng)信息化平臺(tái)，開展ERP系統(tǒng)的二期建設(shè)，重點(diǎn)完善企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃管理、任務(wù)管理等功能。開展MES系統(tǒng)第二期建設(shè)，重點(diǎn)完善與現(xiàn)場各智能核心設(shè)備的集成與聯(lián)動(dòng)。在BI系統(tǒng)方面，重點(diǎn)完善各系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)信息的展示工作。

　　2.加強(qiáng)各項(xiàng)智能化技術(shù)的實(shí)施與運(yùn)用

　　進(jìn)一步加強(qiáng)各類智能化核心設(shè)備在上飛公司中的實(shí)施與運(yùn)用，包括采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)指導(dǎo)復(fù)材鋪帶、零組件裝配過程；采用智能立體刀具庫對加工刀具進(jìn)行管理；廣泛采用機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)過程中的制造、裝配、運(yùn)輸與檢測過程；采用智能物流系統(tǒng)等。