何疌舟 蔡輝 李波

[摘 要] 本文介紹了數(shù)字化車間在數(shù)字化制造系統(tǒng)中的重要性，分析了軍工制造企業(yè)打造數(shù)字化企業(yè)的必要性，提出了建設數(shù)字化車間的整體框架，并對數(shù)字化車間各功能模塊進行詳細分析，對軍工制造企業(yè)建設數(shù)字化車間具有一定的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)字化；車間；系統(tǒng)；軍工；制造

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 17. 035

[中圖分類號] F270.7；TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）17- 0059- 03

數(shù)字化制造是傳統(tǒng)的制造業(yè)依托高性能計算機、網(wǎng)絡等高新技術(shù)，實現(xiàn)對產(chǎn)品需求分析、產(chǎn)品設計、零件加工制造、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗以及整個生命周期的數(shù)據(jù)信息管理、過程控制[1]。數(shù)字化車間可以有效降低生產(chǎn)成本、縮短產(chǎn)品研制周期，解決軍工制造企業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中的瓶頸問題。

1 對軍工特色數(shù)字化車間的思考

1.1 數(shù)字化車間概述

數(shù)字化車間是指以制造資源、生產(chǎn)操作和產(chǎn)品為核心，將數(shù)字化的產(chǎn)品設計數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有實際制造系統(tǒng)的數(shù)字化現(xiàn)實環(huán)境中，對生產(chǎn)過程進行計算機仿真優(yōu)化的虛擬制造方式[3]。數(shù)字化車間將傳統(tǒng)車間的生產(chǎn)系統(tǒng)、工藝設計系統(tǒng)、質(zhì)量信息系統(tǒng)以及其他管理系統(tǒng)信息集成為DNC、ERP、MES系統(tǒng)，形成自動化制造體系， 實現(xiàn)產(chǎn)品的設計、工藝、管理、制造一體化，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，縮短制造周期，降低生產(chǎn)成本，對企業(yè)有非常重要的意義。

1.2 軍工生產(chǎn)企業(yè)打造數(shù)字化車間的必要性

（1）軍工企業(yè)產(chǎn)品具有批量小、種類多、結(jié)構(gòu)復雜、生產(chǎn)交付節(jié)點嚴格等特點[4]，產(chǎn)品依據(jù)車間制造能力進行路線劃分、資源配置，產(chǎn)品零件分散到各個車間、工位，這對車間的零件調(diào)配、設備使用的靈活性提出了更高要求，車間信息不暢通，就會導致生產(chǎn)計劃不能按時完成，生產(chǎn)質(zhì)量也得不到保證，融入信息化技術(shù)可以實現(xiàn)產(chǎn)品、物料、工裝、刀具等實時數(shù)據(jù)采集，相關(guān)人員通過終端系統(tǒng)可以掌握產(chǎn)品生產(chǎn)、工裝、設備的使用情況。

（2）軍工企業(yè)接收緊急任務。軍工制造車間可能突然接收一些產(chǎn)品的緊急生產(chǎn)任務，在傳統(tǒng)的制造模式下只能停止現(xiàn)有的生產(chǎn)任務，打亂了原有的生產(chǎn)計劃安排。引入先進的制造信息平臺，可以根據(jù)現(xiàn)在車間的生產(chǎn)情況及生產(chǎn)設備的占用情況進行分析，及時準確地評估插入任務對其他生產(chǎn)任務的影響，通過對生產(chǎn)工序進行拆分、合并、外協(xié)加工等排產(chǎn)調(diào)整，優(yōu)化車間配置資源，在影響原有生產(chǎn)計劃最小的情況下完成插入任務。

（3）軍工企業(yè)產(chǎn)品要求質(zhì)量具有可追溯性。軍工產(chǎn)品零件質(zhì)量要求具有可追溯性，傳統(tǒng)操作方式是將數(shù)據(jù)人工記錄，這種方式耗時且容易出錯；引入條碼掃描機、觸摸屏、視頻系統(tǒng)等信息采集方式后，將每件產(chǎn)品每道工序產(chǎn)生唯一條碼，只需掃描條碼，即可調(diào)出零件相關(guān)數(shù)據(jù)，為相關(guān)人員提供動態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)零件可追溯性。

（4）軍工企業(yè)制造資源利用率低。每個產(chǎn)品生產(chǎn)涉及現(xiàn)場操作人員、物料準備、設備準備、刀具準備等，傳統(tǒng)制造模式由于信息不夠暢通，使部分設備、工裝閑置，而另外一些任務排滿；通過信息化手段可提高車間現(xiàn)場資源利用率及資源優(yōu)化配置，管理人員在最短的時間內(nèi)通過大屏幕、PC終端等顯示設備掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，以便做出準確的判斷，采取有效措施，保證生產(chǎn)任務的順利完成。

（5）軍工企業(yè)技術(shù)文檔管理難度大。車間技術(shù)文檔、產(chǎn)品文檔資料多，且很多為秘密材料，管理難度大，需要引進信息化技術(shù)進行管理，實現(xiàn)技術(shù)文檔資料版本的嚴格控制及方便工人查詢?yōu)g覽。軍工企業(yè)傳統(tǒng)制造模式已經(jīng)滿足不了需求，亟需引進信息化手段、打造數(shù)字化車間來解決矛盾。

2 數(shù)字化車間構(gòu)造

2.1 數(shù)字化車間的整體構(gòu)架

數(shù)字化車間是一個龐大的具有信息化特點的制造系統(tǒng)，是基于傳統(tǒng)制造業(yè)與信息化技術(shù)平臺建立起來的，其整體框架如圖1所示。

2.2 數(shù)字化車間的模塊分析

數(shù)字化車間以MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)為核心，充分利用ERP、PDM等平臺，依據(jù)車間自身特點，搭建系統(tǒng)應用的軟硬件平臺，實現(xiàn)設計、工藝、制造一體化的數(shù)字化生產(chǎn)模式，數(shù)字化車間打造基于以下信息化平臺。

2.2.1 數(shù)字化車間MES系統(tǒng)

數(shù)字化車間打造MES系統(tǒng)，改變了制造企業(yè)傳統(tǒng)的單一信息采集方式，通過動態(tài)采集產(chǎn)品在制造過程中設備占用情況、生產(chǎn)進度、完成質(zhì)量等數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行整合、分析，形成整體解決方案，確保將信息準確、及時地反饋給相關(guān)人員，為任務排產(chǎn)、決策提供依據(jù)。

2.2.2 數(shù)字化車間生產(chǎn)管理平臺

生產(chǎn)管理系統(tǒng)如圖2所示，生產(chǎn)計劃下達到車間后，車間工位生產(chǎn)信息采集系統(tǒng)將工位資源數(shù)據(jù)反饋給ERP系統(tǒng)，通過物料計劃計算后，生產(chǎn)計劃員根據(jù)將生產(chǎn)任務下達給相關(guān)的工藝、設備管理、物料管理人員，相關(guān)人員根據(jù)任務的優(yōu)先級進行準備，生產(chǎn)計劃員根據(jù)生產(chǎn)計劃進行派工，系統(tǒng)具有生產(chǎn)過程監(jiān)視以及生產(chǎn)調(diào)度指揮功能。調(diào)度系統(tǒng)的高效運作，避免了車間資源的浪費，縮短了型號產(chǎn)品的研制生產(chǎn)周期。

2.2.3 制造資源管理平臺

制造資源管理模塊流程如圖3所示。通過數(shù)據(jù)庫建立資源庫將可以管理制造資源如刀具、設備、工裝等，工藝人員可以根據(jù)需要添加、刪減資源庫中的內(nèi)容，也可以及時查找各種工序需要的機床、刀具、量具相關(guān)數(shù)據(jù)以及占用情況，計劃員也可通過數(shù)據(jù)庫核算產(chǎn)品制造消耗和占用資源的成本。

2.2.4 物料配管模塊

產(chǎn)品生產(chǎn)過程中需要大量物料、工裝等，由于車間制造現(xiàn)場空間、資源有限，需對現(xiàn)場物料、配套產(chǎn)品及使用工具等物件進行嚴格控制管理，建立物料配給管理機制，根據(jù)生產(chǎn)計劃查詢物料需求計劃，并及時調(diào)整；通過網(wǎng)絡終端查詢庫房庫存情況，利用電子標簽撿貨系統(tǒng)指引快速取貨，能夠利用條碼掃描終端自動記錄物料信息，保證了庫房物料信息的實時性與準確性。

3 結(jié) 論

通過對數(shù)字化車間的闡述及對軍工企業(yè)特點的分析，論述了傳統(tǒng)軍工企業(yè)引進信息化技術(shù)打造數(shù)字化車間的必要性。數(shù)字化車間通過建立MES系統(tǒng)，提高了車間信息交流的暢通性和設備使用的靈活性。通過建立IPT協(xié)同設計系統(tǒng)，使得產(chǎn)品研制效率提高，縮短了產(chǎn)品研制周期。通過建立數(shù)字化生產(chǎn)管控系統(tǒng)，顯現(xiàn)了管控系統(tǒng)對生產(chǎn)計劃調(diào)整、任務監(jiān)督、資源調(diào)配的便利性；建立物料配管模塊，提高了物料、工裝、產(chǎn)品管理管控工作的效率；建立質(zhì)量管理模塊，通過先進的檢測、記錄設備使產(chǎn)品質(zhì)量可方便快捷追溯。

主要參考文獻

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