□文/蓋勒普工程咨詢(上海)有限公司

航空發(fā)動機享有“工業(yè)之花”的美譽，是體現(xiàn)國家工業(yè)科技水平的重要標志。作為“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造的重點領域，網(wǎng)絡化智能制造能為我國航空工業(yè)帶來哪些變化？我國航空工業(yè)的轉型升級應走何種發(fā)展路徑？這些問題值得我們深入研究。

2015年，工業(yè)領域進入了新的分水嶺，互聯(lián)網(wǎng)技術從方方面面影響著工業(yè)制造。2015年7月4日，國務院正式發(fā)布《“互聯(lián)網(wǎng)+”行動指導意見》，明確提出推動互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合，提升制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化水平，加強產業(yè)鏈協(xié)作，在重點領域推進智能制造、大規(guī)模個性化定制、網(wǎng)絡化智能制造和服務型制造，發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的智能制造新模式。

航空發(fā)動機被稱為“工業(yè)之花”，而航空工業(yè)是指以飛機的研制和制造為龍頭的主機和輔機等相關配套廠所而組成的工業(yè)體系，它體現(xiàn)了一個國家的航空生產能力與工業(yè)化水平。在“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造的發(fā)展進程中，航空工業(yè)利用互聯(lián)網(wǎng)平臺和信息技術將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)模式結合起來，從而提升效率與品質，將衍生出一種新的行業(yè)生態(tài)。

航空工業(yè)是典型的軍民結合型工業(yè)，在軍事和經(jīng)濟上具有重要地位。作為其產品，航空裝備較其他行業(yè)亦有典型特點，主要表現(xiàn)為：

第一，批量性。不論是以前的少品種大批量，還是現(xiàn)在的多品種小批量，飛機制造都呈現(xiàn)出批量性生產的特點，少則幾十架、多則幾百架。

第二，可重復使用。不論是在戰(zhàn)爭、訓練演習中，還是在民用航空中，飛機都可多次重復使用。

第三，備件需求量大。業(yè)內有句名言叫做“飛機飛的就是備件”。備件是飛機綜合保障工作的首要物質基礎，是飛機提升良好率的關鍵和瓶頸。根據(jù)國外統(tǒng)計，一架飛機需要保持其售價10%的款項來配備航材備件。

第四，覆蓋面廣。這其中有四層含義，一是指所用原材料覆蓋面廣，二是指所用技術覆蓋面廣，三是所涉及行業(yè)和廠家覆蓋面廣，四是所涉及人員覆蓋面廣。

航空工業(yè)的智能制造，是由“智能機器+網(wǎng)絡+工業(yè)云平臺”構成的“端管云”架構，它能夠實現(xiàn)機器與機器、機器與人、人與人之間的全面連接交互。這種互聯(lián)不是數(shù)據(jù)信息流的簡單傳遞，而是融合了智能硬件、大數(shù)據(jù)、機器學習(ML)與知識發(fā)現(xiàn)(KDD)等技術，使單一機器、部分關鍵環(huán)節(jié)的智能控制延伸至飛機及配件生產的全過程。它促進了無人工干預條件下的機器自組織、自決策、自適應生產，為智能制造的實現(xiàn)奠定了互聯(lián)基礎。

互聯(lián)網(wǎng)使得飛機及其配件的生產可定義。傳統(tǒng)飛機及其配件的生產極大地依賴固定模具和固定生產線，原材料、機器、設備組和其他生產設施，均按照最大生產需求配置，在閑置生產時段容易造成極大的浪費，生產過程也無法靈活調整分配。而在互聯(lián)網(wǎng)條件下，機器、開源硬件的智能控制由軟件來完成，并通過互聯(lián)將智能控制鏈條延伸至生產的各個環(huán)節(jié)，推動生產流程向利用軟件定義、管理和執(zhí)行的智能化方向轉變。舉例來說，軟件既可以計算生產需求，靈活調整原材料庫存，也可以升級機器功能，加大其生產能力和適用范圍，還能夠實現(xiàn)設備智能調配，按需配置其生產任務和工作負載，最終實現(xiàn)智能生產。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)使得飛機及配件生產動態(tài)可調整。傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的生產過程協(xié)同只能在企業(yè)內部各個部門之間、不同車間之間實現(xiàn)小范圍協(xié)同。而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)突破了時空界限，它集成了供應鏈系統(tǒng)、客戶關系系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)、 產品流程控制(Shop Floor Control，SFC)、企業(yè)資源系統(tǒng)等。它為整個供應鏈上的企業(yè)和合作伙伴搭建了信息共享平臺，將生產過程協(xié)同擴大到了全供應鏈條甚至是跨供應鏈條上，實現(xiàn)了全生產過程優(yōu)勢資源、優(yōu)勢企業(yè)的網(wǎng)絡化配置，實現(xiàn)了真正的社會化大協(xié)同生產。

中國航空工業(yè)如何實現(xiàn)智能制造

結合風起云涌的“互聯(lián)網(wǎng)+”浪潮，以及航空工業(yè)自身的轉型升級規(guī)律，我們提出了中國航空工業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造五步路線圖。

構建智能的人和組織

“智”強調的是認知與知道，“能”強調的是技能和習慣。航空制造企業(yè)員工知識和技能的培養(yǎng)，既包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的相關技術，也包括心理素質的訓練。而智能的組織則是在原先的金字塔、矩陣式等組織結構形式上，根據(jù)企業(yè)的情況、客戶的需求構建更有效率與效益的組織架構模式。相關的架構模式有很多，比如“不為我有，但為我用”，“一專多能”，根據(jù)作業(yè)點的技能復合人才培養(yǎng)等。

加快推廣制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)

過去十年，是孕育工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的十年，也是摸索理論發(fā)展和實踐的十年。技術和應用系統(tǒng)供應商不斷融合創(chuàng)新，他們提供更集成、更智能的系統(tǒng)，同時打通企業(yè)運營和生產管理的各個環(huán)節(jié)。企業(yè)自身也在不斷利用新的技術和應用，打通內部管理和系統(tǒng)壁壘，實現(xiàn)靈活生產，滿足需求的變化。對于飛機及配件制造企業(yè)而言，應對市場變化，滿足客戶個性化需求，最終必須能夠快速實時地響應，并調整生產過程。因此，管理和控制一線生產的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是至關重要的。

目前，在飛機及配件生產車間廣泛存在下列問題。

實踐化教學在思想政治理論課教學中的應用………………………………………………………………………李華金（1.56）

第一，大多數(shù)情況下，車間計劃人員會根據(jù)車間以往的生產能力及自身經(jīng)驗，對生產計劃進行分解排產。這樣的計劃可執(zhí)行性差，在執(zhí)行過程中可調整性不強。

第二，車間計劃人員對設備能力估計不足，造成設備、人員閑忙不均。另外，車間缺乏較好的跟蹤機制，物料在加工傳遞過程中容易出現(xiàn)丟失、錯誤現(xiàn)象，影響生產的正常進行。

第三，生產部門、車間主管領導無法對生產情況總體把握，難以對飛機及配件的關鍵件、關鍵設備、產品質量進行重點監(jiān)督。

蓋勒普在多家著名航空及配件制造企業(yè)中應用了MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，提升了自動化、智能化水平。它上接企業(yè)資源計劃(ERP)系統(tǒng)，下接硬件設備的中樞。在中國，蓋勒普MES落地實施已經(jīng)過了15年的時間，它對飛機及配件生產車間的設備、人員、執(zhí)行、工具、工藝、物料、生產計劃排產、質量等進行統(tǒng)籌管理，有效地從執(zhí)行層面提升了企業(yè)的制造實力，實現(xiàn)了對資源的優(yōu)化。

車間智能化升級改造

“工業(yè)4.0”的實施主體針對各類高水平的制造業(yè)企業(yè)，航空工業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造對應的最重要的實施主體便是車間。MES可通過相關采集技術獲取各種數(shù)據(jù)，可從全生命周期、全流程的角度來分析研究飛機及配件的生產執(zhí)行情況，從中發(fā)現(xiàn)車間的短板，并進行升級、優(yōu)化、改進，從而提升車間的總體能力。而各個車間在配備MES、又經(jīng)過自動化和智能化改造后，其生產率將大幅提升。

自動化、智能化的處理不僅包括物理層面(如原料、半成品的處理，運輸、能源管理)，車間中數(shù)據(jù)的自動化、智能化處理也是蓋勒普MES管理的重點領域。在該管理模式下，飛機及配件制造過程的數(shù)據(jù)、信息的記錄、傳遞、存儲、分析、應用，以及產品、零部件的質量、互換性將進行統(tǒng)一標準化管理。在航空工業(yè)中，制造的技術標準將直接影響市場的競爭，成為市場利益，形成技術壁壘。

在任務派工方面，MES在飛機及配件生產計劃完成之后，自動生成任務派工單，根據(jù)生產設備實際加工能力的變化，制定并優(yōu)化生產的具體過程及各設備的詳細操作順序；為了提高生產柔性，生產任務會根據(jù)生產執(zhí)行具體情況及設備情況，結合資源配置進行現(xiàn)場動態(tài)分配。

在資源配置方面，MES通過詳細的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，為企業(yè)提供各種生產現(xiàn)場資源的實時狀態(tài)，與飛機及配件生產任務分配緊密協(xié)調，為各生產工序配置相應的工具、設備、物料、文檔等資源，保證各操作按調度要求準備和執(zhí)行。

在能力平衡分析方面，MES分析對比工作中心/設備任務負荷、部門/班組任務負荷、工種任務負荷等并做出相應的評估，協(xié)助計劃和調度人員進行飛機及配件生產任務的外協(xié)加工，以實現(xiàn)最優(yōu)的生產計劃排程。

在質量管理方面，MES跟蹤飛機及配件原材料進廠到成品入庫的整個生產流程，對產品原料、生產設備、操作人員、工序批次等數(shù)據(jù)實時采集，為飛機及配件的使用、改進設計及質量控制提供依據(jù)。與此同時，MES根據(jù)檢測結果確定產品問題、提供相應的決策支持。

在文檔管理方面，MES基于數(shù)據(jù)庫的解決方案，擁有海量數(shù)據(jù)的存儲和管理能力，自定義文檔管理結構樹和版本追蹤，可有效地管理飛機及配件的設計、操作流程、工藝說明等，MES可根據(jù)加工任務進行分配，為生產工序提供相應的加工程序和生產信息等。

在數(shù)據(jù)采集方面，MES根據(jù)不同的數(shù)據(jù)、應用場景、人員能力、設備投入等，采取不同的數(shù)據(jù)采集方式，實時獲取飛機及配件生產各工序、設備、物料、產品等數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計、分析成其它系統(tǒng)、管理者所需要的信息。

在人力資源管理方面，MES提供人員的狀態(tài)和相關的信息，跟蹤個人的工作執(zhí)行情況，為飛機及配件制造企業(yè)實現(xiàn)精細考勤管理、控制人力成本、簡化績效考核、減少員工流失、優(yōu)化人員調度等方面提供決策支持。

在維護管理方面，MES記錄飛機及配件生產的每臺設備、每把工具的維護時間、維護內容、故障原因等，從而計算出最常見的設備/工具維護工作并進行經(jīng)驗積累，管理和指導生產設備、工具的維護活動，并生成相應的維護經(jīng)驗文檔，以供瀏覽、查詢。

構建車間生產底層網(wǎng)絡體系

車間底層是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的終端環(huán)節(jié)，既包括機器、設備組、生產線等各類生產所需的智能終端信息采集技術，也包括射頻識別(RFID)標簽、傳感器、攝像頭、二維條碼、遙測遙感等感知終端信息采集技術。蓋勒普SFC生產車間集中控制管理系統(tǒng)已經(jīng)在承擔了中國C919等大飛機研制工作的中國商用飛機有限責任公司(簡稱“中國商飛”)、中航工業(yè)西安飛機(集團)有限責任公司(簡稱“西飛集團”)、中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司(簡稱“黎明航空”)等國內知名航空制造企業(yè)得到了廣泛的實踐應用。通過構建車間底層網(wǎng)絡體系，SFC不僅能夠實現(xiàn)物理上的信息傳遞，而且實現(xiàn)了包括信息安全、數(shù)據(jù)協(xié)議、業(yè)務協(xié)議等內容的網(wǎng)絡體系。利用這樣的網(wǎng)絡體系組建車間、工廠互聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳遞、存儲、分析、應用，以及設備級的連通，如M2M(Machine to Machine)的交互、遠程操控等。通過蓋勒普SFC系統(tǒng)，企業(yè)可構建生產過程中各個環(huán)節(jié)的標準化機制，確定哪些信息可被用來交換，哪些屬于標準構件，哪些機器適用等等。SFC系統(tǒng)將先進的信息模式、生產模式形成標準，從而促進技術創(chuàng)新和模式創(chuàng)新。此外，系統(tǒng)還利用物聯(lián)網(wǎng)技術、設備監(jiān)控技術加強信息管理，提升飛機及配件的生產效率，同時它還能夠利用互聯(lián)網(wǎng)進行遠程定制。

中國商用飛機有限責任公司(簡稱“中國商飛”)是經(jīng)國務院批準成立，由國務院國有資產監(jiān)督管理委員會、中國航空工業(yè)集團公司、上海寶鋼集團等共同出資組建，由國家控股的有限責任公司。

從2011年開始，蓋勒普SFC系統(tǒng)(包括設備聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、設備監(jiān)控、數(shù)控程序管理、工單管理、加工仿真、可視化、無紙化、自動化、系統(tǒng)集成)，就在中國商飛進行大規(guī)模的使用，至今，已實施了大量設備的聯(lián)網(wǎng)通訊、數(shù)控程序集中管理、生產數(shù)據(jù)實時采集和設備監(jiān)控，將現(xiàn)場PC、PLCs、密封測試器、平衡設備等納入SFC網(wǎng)絡系統(tǒng)，進行通訊、數(shù)據(jù)采集和管理。

對于互聯(lián)工廠的總體部署，蓋勒普SFC通過可配置、模塊化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術，結合先進的數(shù)字化數(shù)據(jù)錄入或讀出技術(如條碼技術、RFID射頻技術、觸屏技術等)，為中國商飛搭建“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造平臺，各生產單元數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內實現(xiàn)無縫連接、快速調用，成為驅動協(xié)同生產、支持轉型升級的堅實基礎。生產現(xiàn)場通過設備和工位、人員統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理，在每個生產工序環(huán)節(jié)進行智能化數(shù)據(jù)采集和反饋，并在云技術支持下做實時統(tǒng)計和分析，超過25000多種可自定義的圖報表在各個生產工段、部門進行實時展示。同時，結合大數(shù)據(jù)分析結果，系統(tǒng)進行實時決策，以降低制造過程成本，提高產品質量和生產效率。而且，各類生產信息通過“無紙化”方式傳遞到工位、設備，以及生產中央控制室，為智能化排產提供數(shù)據(jù)支持。通過可視化電子看板，所有數(shù)據(jù)和信息均可以動態(tài)地傳輸?shù)礁鲝S區(qū)的各生產部門的數(shù)據(jù)終端。

“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造模式將中國商飛生產現(xiàn)場地理分散的人員、信息黏結在一起，實現(xiàn)了由單機“作戰(zhàn)”向網(wǎng)絡協(xié)同的轉變。它將大飛機及配件設計、制造、檢驗等相關工程師、管理人員和生產工人緊密地聯(lián)系起來，實現(xiàn)了參與各方的高效協(xié)作。同時，工廠互聯(lián)網(wǎng)和信息網(wǎng)絡形成的集成對接和數(shù)據(jù)交換，使得設備與設備、設備與人均實現(xiàn)了互聯(lián)互通，將現(xiàn)場生產與用戶遠端的使用管理緊密相連，從而實現(xiàn)了“中國商飛生產線”智能化實時管理和產品的遠程維護跟蹤管理。

建設企業(yè)大數(shù)據(jù)、云計算中心

在傳統(tǒng)方面，航空工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)相對而言結構化數(shù)據(jù)較多，而在技術領域，數(shù)據(jù)本身的復雜性又非常高，因此企業(yè)需要構建工業(yè)數(shù)據(jù)圖譜，規(guī)范企業(yè)的術語，構建數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的集成，這就需要企業(yè)建立大數(shù)據(jù)中心、跨地域的云計算中心，建立“輕客戶端，重服務端”的應用模式，實現(xiàn)高效、正確、精益。同時，企業(yè)內部的信息平臺與社會化的各種平臺建立起廣泛而深入的集成聯(lián)系。

“互聯(lián)網(wǎng)+”成就行業(yè)發(fā)展機遇

實施航空工業(yè)的“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造模式，必須突破傳統(tǒng)的思維慣性，實現(xiàn)多主體、多形式、多內容的合作。這種合作以互聯(lián)網(wǎng)為載體，以大數(shù)據(jù)為內容；以分析應用為工具，以產品創(chuàng)新為結果，從而形成覆蓋全流程、全生命周期的生態(tài)鏈，并在生態(tài)鏈中實現(xiàn)各種集成。例如基于供應鏈的縱向集成(突破工業(yè)4.0的企業(yè)內部縱向集成)、細化到工序級的MES-SFC橫向集成。

而在具體表現(xiàn)上，智能制造將改變傳統(tǒng)的集團的宏觀管控，構建集團“云計算中心”，促進集團各企業(yè)的深度交流與合作，比如構建行業(yè)數(shù)據(jù)中心、基于地區(qū)的產業(yè)集群等。在政府指導與大型企業(yè)創(chuàng)新的雙輪驅動下，航空工業(yè)的智能制造將高速發(fā)展。

新一輪的工業(yè)革命不僅僅是技術革命，也是商業(yè)模式革命、產業(yè)思維革命。無論是政府的決策者、制造型企業(yè)的負責人、管理者，還是一線員工，都需要不斷地優(yōu)化創(chuàng)新。通過技術改進，企業(yè)提升了自動化、智能化水平，促進了航空工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算的深度應用，從而構造出具有中國特色的航空工業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”智能制造模式。