曹娜、馬靜、王宏言、隗功正、黃洪壘 /首都航天機(jī)械有限公司

運(yùn)載火箭箭體結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的裝配體，主要由焊接貯箱及鉚接艙段構(gòu)成。其中，鉚接艙段由鉚接裝配車間完成生產(chǎn)。傳統(tǒng)意義上講，裝配車間是包括加工與裝配的復(fù)雜車間，裝配是一種離散型生產(chǎn)過程。離散的加工物料在流水線上不斷改變形態(tài)和性能，多種離散的零部件最終被組裝成產(chǎn)品。運(yùn)載火箭鉚接裝配艙段由大量形狀各異的鈑金、機(jī)加零件通過鉚釘及螺釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件連接在一起，具有生產(chǎn)流程長、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量要求高的特點(diǎn)，同時(shí)，運(yùn)載火箭作為高技術(shù)、高價(jià)值產(chǎn)品，具有典型的多品種、小批量特點(diǎn)，其生產(chǎn)組織極其困難。

由于我國信息化技術(shù)起步較晚，成熟的生產(chǎn)管理系統(tǒng)主要是針對(duì)大批量的生產(chǎn)制造企業(yè)研制，對(duì)于多品種、小批量的生產(chǎn)管理系統(tǒng)的研究和投入較少。長期以來，我國航天運(yùn)載火箭箭體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)組織仍然沿用傳統(tǒng)模式，主要存在4個(gè)方面的問題：①生產(chǎn)信息主要以紙質(zhì)形式流通，生產(chǎn)數(shù)據(jù)共享率不高，存在信息孤島；部門之間信息溝通緩慢，極大地影響車間的應(yīng)變反應(yīng)速度，導(dǎo)致了車間計(jì)劃與車間實(shí)際生產(chǎn)節(jié)奏不一致。②生產(chǎn)管理制定的計(jì)劃只是生產(chǎn)大綱在月度生產(chǎn)任務(wù)的分解，沒有具體的針對(duì)任務(wù)產(chǎn)品的作業(yè)計(jì)劃。③車間庫存量極大，占用大量流動(dòng)資金，增加生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全隱患。④由于計(jì)劃是手動(dòng)制定，對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)過程中的情況不能做有效記錄，不能實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)；且這種依靠人工經(jīng)驗(yàn)制定的計(jì)劃只能依靠管理人員的傳統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致管理困難，生產(chǎn)計(jì)劃容易出現(xiàn)混亂，車間的經(jīng)濟(jì)效益不能快速增長。

為了解決傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)營管理模式對(duì)航天制造企業(yè)發(fā)展的限制，同時(shí)踐行兩化融合對(duì)企業(yè)管理創(chuàng)新的意義，本文結(jié)合國內(nèi)某航天制造企業(yè)鉚接裝配車間經(jīng)營管理需求，搭建了車間信息化管理的整體構(gòu)架，以生產(chǎn)管理為主線，建立了車間智能排產(chǎn)的模型。

一、車間信息化管理系統(tǒng)構(gòu)架

為了滿足現(xiàn)代生產(chǎn)及經(jīng)營管理需求，結(jié)合航天行業(yè)傳統(tǒng)的組織構(gòu)架及管理經(jīng)驗(yàn)，鉚接裝配車間信息化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含7個(gè)主要的模塊：生產(chǎn)管理模塊、工藝管理模塊、質(zhì)量管理模塊、零部件庫管理模塊、工裝工具管理模塊、維修維護(hù)管理模塊和經(jīng)營績效管理模塊。

1.生產(chǎn)管理模塊

作為制造車間，生產(chǎn)是創(chuàng)造價(jià)值的核心業(yè)務(wù)，生產(chǎn)管理模塊是車間信息化管理系統(tǒng)的核心，其他業(yè)務(wù)模塊均圍繞并服務(wù)于生產(chǎn)管理模塊。作為傳統(tǒng)的航天制造企業(yè)，生產(chǎn)任務(wù)由國家下達(dá)，逐級(jí)下發(fā)至生產(chǎn)車間。根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行的流程，生產(chǎn)管理模塊劃分為生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)執(zhí)行3個(gè)主要的階段，如圖1所示。生產(chǎn)計(jì)劃階段：車間生產(chǎn)管理模塊鏈接廠級(jí)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，自動(dòng)接收生產(chǎn)任務(wù)，進(jìn)行任務(wù)的分類分析，匹配車間生產(chǎn)流程及資源信息庫，自動(dòng)智能排產(chǎn)，形成車間生產(chǎn)計(jì)劃；生產(chǎn)準(zhǔn)備階段：工藝、定額、零部件庫、工裝工具及設(shè)備等業(yè)務(wù)部門根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，生產(chǎn)準(zhǔn)備情況自動(dòng)匯總，提交至生產(chǎn)調(diào)度部門，決策開工；生產(chǎn)執(zhí)行階段：生產(chǎn)班組按計(jì)劃生產(chǎn)，工序完工刷卡匯報(bào)，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)工時(shí)，工藝問題、質(zhì)量問題、零部件問題、工裝設(shè)備問題實(shí)時(shí)推送至業(yè)務(wù)部門，匯總分析問題及解決方案，最終實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)計(jì)劃到產(chǎn)品交付的信息化管理。

圖1 生產(chǎn)管理模塊流程圖

2.工藝管理模塊

工藝是生產(chǎn)制造的源頭，工藝方案、工藝指導(dǎo)文件的優(yōu)劣直接影響生產(chǎn)制造的效率及產(chǎn)品的質(zhì)量。工藝管理即是工藝知識(shí)的積累、迭代優(yōu)化及新工藝的研究開發(fā)、推廣應(yīng)用。工藝管理模塊包括日常工藝管理、工藝知識(shí)庫、技改及創(chuàng)新，如圖2所示。日常工藝管理包括工藝分工、技術(shù)文件圖紙管理、工藝紀(jì)律檢查、工作策劃計(jì)劃及總結(jié)。工藝知識(shí)庫包括產(chǎn)品型號(hào)工藝知識(shí)、通用工藝知識(shí)，其中，型號(hào)工藝知識(shí)包括工藝方案的制定、工藝文件的編制、產(chǎn)品的驗(yàn)收及交付，通用工藝知識(shí)包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、專利、科技論文。技改及創(chuàng)新包括技改項(xiàng)目、創(chuàng)新課題、技術(shù)交流。

3.質(zhì)量管理模塊

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在ISO-9000中的定義，質(zhì)量是指“一組固有特性滿足要求的程度”。即某種事物的“特性”滿足某個(gè)群體“要求”的程度，滿足要求的程度越高，質(zhì)量越好，反之則認(rèn)為質(zhì)量越差。好的質(zhì)量要通過良好的管理過程獲得。ISO-9000標(biāo)準(zhǔn)中把質(zhì)量管理定義為“在質(zhì)量方面指揮和控制組織的協(xié)調(diào)的活動(dòng)”，包括制定質(zhì)量方針和質(zhì)量目標(biāo)，質(zhì)量策劃、質(zhì)量控制、質(zhì)量保證和質(zhì)量改進(jìn)。

運(yùn)載火箭作為高技術(shù)、高價(jià)值、高風(fēng)險(xiǎn)的航天產(chǎn)品，其生產(chǎn)制造的質(zhì)量要求更為嚴(yán)格。經(jīng)過幾十年的積淀，國內(nèi)航天制造企業(yè)形成了獨(dú)特的質(zhì)量管理理念和完備的質(zhì)量管理體系。信息化質(zhì)量管理模塊的構(gòu)架包括質(zhì)檢任務(wù)、質(zhì)量問題處理、質(zhì)量改進(jìn)活動(dòng)、質(zhì)量檔案，如圖3所示。質(zhì)檢任務(wù)即生產(chǎn)過程中質(zhì)檢需求、質(zhì)檢信息的推送；質(zhì)量問題處理包括質(zhì)量問題的填報(bào)及處理、質(zhì)量問題的看板展示及警示；質(zhì)量改進(jìn)活動(dòng)包括QC小組、六西格瑪、防差錯(cuò)等項(xiàng)目及工具的應(yīng)用；質(zhì)量檔案包括質(zhì)量目標(biāo)的制定與考核、質(zhì)量問題的分析、質(zhì)量問題警示錄、產(chǎn)品質(zhì)量問題處理質(zhì)疑單、員工個(gè)人質(zhì)量檔案。

4.零部件庫管理模塊

零部件庫是整個(gè)制造系統(tǒng)的配套中心，承擔(dān)來料接收、配套出庫的職能。運(yùn)載火箭鉚接裝配車間零件數(shù)量多、種類繁雜、來源廣，傳統(tǒng)紙質(zhì)料單出入庫的管理方式難以滿足當(dāng)前的生產(chǎn)需求，零部件庫管理的信息化發(fā)展迫在眉睫。根據(jù)零部件庫的主要職能，零部件庫管理模塊也包括出庫管理及入庫管理，同時(shí)發(fā)揮信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，形成庫存智能分析模塊，主要構(gòu)架如圖4所示。零部件入庫實(shí)現(xiàn)掃碼自動(dòng)入庫及存放架位自動(dòng)匹配；庫存分析實(shí)現(xiàn)長期未出庫提示及零件缺件預(yù)警；零件出庫實(shí)現(xiàn)掃碼出庫及出庫信息的自動(dòng)推送。

圖2 工藝管理模塊流程圖

圖3 質(zhì)量管理模塊流程圖

圖4 零部件庫管理模塊流程圖

5.工裝工具管理模塊

工裝、工具是生產(chǎn)過程中的重要輔助資源，直接影響生產(chǎn)效率的提高及產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。工裝、工具管理包括接收、借出、歸還、檢定、返修，主要的流程及構(gòu)架如圖5所示。工裝、工具分類管理模塊根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)計(jì)劃自動(dòng)匹配工裝需求，工裝、工具到期檢定提醒，檢定、返修形成工裝履歷，掃碼借出、歸還。

6.維修維護(hù)管理模塊

維修維護(hù)管理流程如圖6所示，對(duì)設(shè)備進(jìn)行分類管理，將維修、維護(hù)信息形成設(shè)備履歷，由備附件庫統(tǒng)一管理。

7.經(jīng)營績效管理模塊

當(dāng)前航天制造企業(yè)也在逐步轉(zhuǎn)變不計(jì)成本保交付、保成功的觀念，在完成任務(wù)、保證質(zhì)量的前提下，更加注重經(jīng)營績效的管理。該模塊涉及的內(nèi)容包括人員績效、車間經(jīng)營、日常辦公，如圖7所示。

二、智能排產(chǎn)

1.智能排產(chǎn)流程

制造車間信息化管理中生產(chǎn)管理是重點(diǎn)，核心是智能排產(chǎn)。當(dāng)前，車間生產(chǎn)計(jì)劃的制定主要是車間調(diào)度依據(jù)公司任務(wù)進(jìn)行人工排產(chǎn)，計(jì)劃的合理性依靠主管調(diào)度的經(jīng)驗(yàn)來保證，生產(chǎn)周期的確定隨意性較大，生產(chǎn)資源無法統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。

本文將探究在生產(chǎn)流程、資源信息數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上進(jìn)行智能排產(chǎn)的方法，主要的流程如圖8所示。首先建立全部產(chǎn)品的生產(chǎn)流程、資源信息數(shù)據(jù)庫。接到生產(chǎn)任務(wù)后，以產(chǎn)品唯一編碼信息（圖號(hào)、編號(hào)）為索引，與數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行匹配，包括生產(chǎn)流程的匹配及制造資源的匹配。

圖5 工裝工具管理模塊流程圖

圖6 維修維護(hù)管理模塊流程圖

圖7 經(jīng)營績效管理模塊流程圖

圖8 智能排產(chǎn)流程圖

生產(chǎn)流程匹配。生產(chǎn)流程中包含某項(xiàng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工的全部工序，生產(chǎn)周期拆分到具體工序或重要節(jié)點(diǎn)工序，在考慮串行及并行工序的基礎(chǔ)上自動(dòng)計(jì)算總的生產(chǎn)周期。生產(chǎn)周期滿足要求，自動(dòng)完成排產(chǎn)；生產(chǎn)周期不滿足要求，制定加班計(jì)劃迭代計(jì)算。滿足要求的，完成包含加班計(jì)劃的排產(chǎn)；加班后仍不能滿足周期要求便進(jìn)行人工干預(yù)，調(diào)整生產(chǎn)任務(wù)。

制造資源匹配。制造資源包含某項(xiàng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工需要的工位資源、設(shè)備及工裝資源、人力資源。工位資源空閑，自動(dòng)進(jìn)行工位排產(chǎn)；工位資源沖突，裁定任務(wù)優(yōu)先級(jí)，重新迭代計(jì)算并排產(chǎn)。設(shè)備及工裝資源空閑，自動(dòng)進(jìn)行設(shè)備及工裝排產(chǎn)；設(shè)備及工裝資源沖突，裁定任務(wù)優(yōu)先級(jí)，重新迭代計(jì)算并排產(chǎn)。人力資源空閑或不足則考慮調(diào)出任務(wù)或調(diào)入人員。

生產(chǎn)流程及制造資源匹配完成后，最終形成車間生產(chǎn)計(jì)劃，下發(fā)生產(chǎn)班組，牽引生產(chǎn)任務(wù)的進(jìn)行，考核生產(chǎn)計(jì)劃的完成情況。

2.生產(chǎn)流程及資源信息數(shù)據(jù)庫

根據(jù)智能排產(chǎn)的流程，生產(chǎn)流程、資源信息數(shù)據(jù)庫是智能排產(chǎn)執(zhí)行的基礎(chǔ)。該數(shù)據(jù)庫以表格形式生成及維護(hù)，包含產(chǎn)品名稱、圖號(hào)、零部件組成及數(shù)量、加工工序信息、加工工位信息、串并行工序信息、加工周期信息、人員信息、設(shè)備及工裝資源信息，如表1所示。

3.智能排產(chǎn)示例

根據(jù)智能排產(chǎn)的流程，在接到產(chǎn)品1的生產(chǎn)任務(wù)后，以產(chǎn)品圖號(hào)（圖號(hào)需具有唯一性）為索引，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行匹配。產(chǎn)品1由零件1（1件）、零件2（2件）、零件3（1件）組成，零件裝配完成后進(jìn)行總裝。零件在不同的工位完成加工，工位信息中百分位的數(shù)字為單元編號(hào)（零組件單位、總裝單元），十位及個(gè)位上的數(shù)字為工位編號(hào)。零件根據(jù)加工流程均包括多個(gè)工序，但生產(chǎn)計(jì)劃制定過程中可合并簡單工序設(shè)置節(jié)點(diǎn)，在生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)上分配周期及資源，產(chǎn)品1的生產(chǎn)零部件加工合并工序設(shè)置節(jié)點(diǎn)?？紤]生產(chǎn)過程中的串并行工序，設(shè)置前置節(jié)點(diǎn)，零件1、零件2、零件3為并行工序且為初始工序無前置節(jié)點(diǎn)，總裝過程在零件加工完成后開始，前置節(jié)點(diǎn)為3，后續(xù)工序均為串行執(zhí)行，前置節(jié)點(diǎn)為上一工序。根據(jù)節(jié)點(diǎn)安排生產(chǎn)周期、人員及設(shè)備、工裝資源，產(chǎn)品1的生產(chǎn)周期計(jì)算及資源占用見圖9。

表1 生產(chǎn)流程及資源信息數(shù)據(jù)庫示例

圖9 生產(chǎn)周期及資源占用

本文針對(duì)運(yùn)載火箭鉚接裝配車間生產(chǎn)經(jīng)營管理對(duì)信息化的需求，開展車間信息化管理模式的研究，從生產(chǎn)管理、工藝管理、質(zhì)量管理、零部件庫管理、工裝工具管理、維修維護(hù)管理及經(jīng)營績效管理等方面全面分析，建立了車間信息化管理平臺(tái)的總體構(gòu)架。同時(shí)，重點(diǎn)針對(duì)生產(chǎn)管理，建立了智能排產(chǎn)的流程及模型，為車間經(jīng)營管理全面實(shí)現(xiàn)信息化奠定了基礎(chǔ)?！ㄘ?zé)任編輯 徐菁）