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上飛公司：大型商用飛機智能制造集成創(chuàng)新與應用

2018-11-22   來源：   評論：0
摘要：11月20日，上海飛機制造有限公司（簡稱“上飛公司”）成立“王堅大飛機工作室”，推動智能制造技術與商用飛機制造領域的深度融合。
　　11月20日，上海飛機制造有限公司（簡稱“上飛公司”）成立“王堅大飛機工作室”，推動智能制造技術與商用飛機制造領域的深度融合。
　　上飛公司黨委書記、董事長魏應彪在揭牌儀式上表示，著眼產業(yè)格局和未來發(fā)展，上飛公司把智能制造作為主攻方向，積極推進新技術在飛機制造領域的研究與應用。飛機制造行業(yè)因為其產品高端復雜、多品種小批量生產模式、高安全要求等特點，決定了需要與人工智能進行深度的融合。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智能制造集成創(chuàng)新與應用案例。
　　一、企業(yè)背景
　　上飛公司是由上海飛機制造廠改制成為的一人有限公司，隸屬于中國商用飛機有限責任公司，為其下屬的飛機總裝制造中心，2009年6月實現(xiàn)公司制改造。
　　上飛公司始建于1950年，20世紀70年代以來，成功研制了我國自行設計、擁有自主知識產權的四發(fā)噴氣式客機“運十”。完成了與美國原麥道飛機公司合作生產35架MD82/83飛機、2架MD90-30飛機。目前承擔著新支線飛機和大型客機項目的研制任務。
　　圖1 上飛公司浦東基地
　　目前新支線飛機于2016年6月28日完成了首次商業(yè)運營，正在轉入批產階段，大型客機也已獲得517架訂單，為滿足訂單要求，企業(yè)必須在短時間內完成生產過程的穩(wěn)定，形成滿足年產100架的批產能力，大量實施制造、裝配過程自動化，開展智能制造技術的研究應用勢在必行。
　　二、智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃構想
　　1.總體目標
　　上飛公司智能制造的建設目標是，建成以自動化、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品質量追溯、精益生產管理等功能，建立車間互聯(lián)互通網絡架構與信息模型，開發(fā)相應信息系統(tǒng)，并與企業(yè)級的PLM、ERP、MES系統(tǒng)集成。實現(xiàn)制造過程關鍵工序（機加、復材制造、部件裝配等）的智能化生產，實現(xiàn)車間現(xiàn)場的智能化管控。
　　2.總體架構
　　上飛公司針對航空產品，結合大型客機研制、批量化生產需求，構建車間柔性化智能制造生產線，物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等基礎支撐系統(tǒng)，打通制造單元、功能性業(yè)務系統(tǒng)與公司級PLM、ERP等管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流。實現(xiàn)面向生產全流程管控的智能化系統(tǒng)、自動化制造生產線和基礎平臺，形成完備的商用飛機智能制造體系，充分發(fā)揮自動化生產線的效能，保證型號批產的產量要求、降低產品制造成本、提高工藝設計的智能化程度和效率、實現(xiàn)產品質量的追溯與智能管控。圖2為上飛公司智能制造業(yè)務流程層架構。
　　圖2 上飛公司智能制造業(yè)務流程層架構
　　3.實施計劃
　　上飛公司的智能制造實施過程，主要分四個階段實施：
　　第一階段：建成大型客機智能裝配示范車間，驗證智能制造關鍵技術、流程的可實施性，形成可復制的實施模式和標準。進行智能物流、智能檢測建設，選取大型客機部件裝配線為試點，建立車間級物聯(lián)網及大數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)生產線智能設備聯(lián)網及實時數(shù)據(jù)采集與反饋。
　　第二階段：補足工業(yè)3.0，建設智能裝備單元。對照智能制造要求，對各車間設備、工裝、工具進行補充或改造，實現(xiàn)數(shù)字化制造與輔助加工。
　　第三階段：建成智能零件車間、新支線飛機部裝、總裝車間。
　　第四階段：建成智能制造工廠，建立公司級運營管控平臺，形成完整的智能化生產與管理模式，實現(xiàn)生產過程、業(yè)務管理和決策智能化。
　　三、智能制造實踐現(xiàn)狀和效果
　　在上飛公司的智能制造實踐中，一方面建設了國內領先的自動化制造、裝配生產線，全面提高了制造過程的自動化水平；另一方面，通過全面開展ERP、PLM、BI、MES等信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)了制造過程的智能化管理。
　　1.智能核心裝備建設
　　在制造方面，上飛公司建立了自動化程度較高的機加車間與復合材料制造車間。在機加車間，不僅引入了大量的大型五軸加工設備、數(shù)控龍門機床等自動化機加設備，并建設DNC網絡實現(xiàn)了設備的統(tǒng)一管理；在復材車間，實現(xiàn)了復合材料的自動化鋪絲、鋪帶，基于AGV小車的站位間轉運，自動化無損檢測，車間設備的數(shù)字化遠程監(jiān)控等?；緦崿F(xiàn)了復材鋪貼的全自動化與零件機加的全自動化。為新支線飛機的批產與大型客機的研制提供了質量穩(wěn)定的零件。目前，上飛公司正在重點建設自動化鈑金與熱表車間等。
　　在裝配方面，建成4條自動化部件裝配生產線（智能裝配子系統(tǒng)）與1條總裝移動生產線，實現(xiàn)飛機大部件自動化對接、自動化鉆鉚、數(shù)字化測量和數(shù)字化質量分析、基于AGV的大部件自動化運輸、總裝移動裝配、智能化集成測試等。目前正在實施基于工業(yè)機器人和柔性軌的自動化鉆孔、智能物流、智能檢測等智能裝配子元建設。
　　2.信息化系統(tǒng)建設
　　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)的實施,建立了從產品數(shù)字化定義到制造、產品支援全生命周期數(shù)字化管理體系，強化企業(yè)內部控制，對業(yè)務處理進行有效監(jiān)控，實現(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)的績效考核和經營決策提供有力支持。實現(xiàn)了建立基于主數(shù)據(jù)的業(yè)務模式、統(tǒng)一計劃管理平臺、以MPR驅動裝配工單的排產、采用MRP為主的物料申請模式、以工單為核心的企業(yè)運營資源管理等功能，達到了提高工藝技術管理水平、數(shù)據(jù)準確性、計劃與生產準確性等目的。
　?。?）PLM系統(tǒng)（IDEAL平臺）
　　大型客機產品數(shù)據(jù)管理（PLM）系統(tǒng)的所實施內容主要包括集成產品數(shù)據(jù)管理、BOM管理、構型管理、數(shù)字樣機管理、基礎資源庫管理、系統(tǒng)工程管理、客戶服務支持及系統(tǒng)集成等方面，實現(xiàn)了基于單一數(shù)據(jù)源的產品全生命周期數(shù)據(jù)管理。
　　（3）MES系統(tǒng)（M立方）
　　上飛公司MES系統(tǒng)在對民用飛機智能車間制造業(yè)務流程分析的基礎上，并結合業(yè)界MES功能特征，由生產管理子系統(tǒng)（AO、FO、TO）、質量（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)進行交互。最終實現(xiàn)了作業(yè)現(xiàn)場無紙化、生產執(zhí)行準時化、生產作業(yè)自動化、生產系統(tǒng)智能化。
　?。?）BI系統(tǒng)
　　上飛公司BI系統(tǒng)包括物料及供應商數(shù)據(jù)管理、需求管理、采購管理、庫房管理、自動識別等物料管理技術應用等，用于相關數(shù)據(jù)的可視化展示。
　　四、典型案例
　　水平尾翼智能制造生產線
　　上飛公司水平尾翼裝配生產線是目前智能制造實施相對較為全面的生產線之一。
　　水平尾翼生產線共包括13個裝配站位，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線中，廣泛采用各類智能化核心設備，包括：自動化對接單元，自動化制孔/鉆鉚設備，柔性裝配工裝，立體化物流運輸系統(tǒng)，自動化測量檢測設備等5類6套核心智能化智能設備。實現(xiàn)了水平尾翼裝配過程的自動化制孔、自動化裝釘、自動化對接、自動化運輸與自動化測量等工作。
　　在現(xiàn)場信息采集與網絡環(huán)境建設方面，通過采用RFID技術實現(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)，實現(xiàn)了設備間的通信與管理，并實現(xiàn)了生產工位、設備工作狀態(tài)的統(tǒng)一展示。
　　五、下一步智能升級計劃
　　上飛公司的下一步智能升級計劃主要包括以下兩個方面：
　　1.進一步加強信息化平臺的智能化建設
　　完善ERP、MES與BI等各項信息化平臺，開展ERP系統(tǒng)的二期建設，重點完善企業(yè)生產計劃管理、任務管理等功能。開展MES系統(tǒng)第二期建設，重點完善與現(xiàn)場各智能核心設備的集成與聯(lián)動。在BI系統(tǒng)方面，重點完善各系統(tǒng)內相關信息的展示工作。
　　2.加強各項智能化技術的實施與運用
　　進一步加強各類智能化核心設備在上飛公司中的實施與運用，包括采用增強現(xiàn)實技術指導復材鋪帶、零組件裝配過程；采用智能立體刀具庫對加工刀具進行管理；廣泛采用機器人進行生產過程中的制造、裝配、運輸與檢測過程；采用智能物流系統(tǒng)等。
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