e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  PLM综合

基于MBD的CAIP系统全面提升洪都公司的数字化检验能力

2019/1/22    来源:e-works    作者:e-works整理      
关键字:数字化案例  e-works年度盘点  智能制造  洪都公司  
本文为“2018年度中国两化融合暨智能制造应用领先暨最佳实践奖”参评案例。本次活动将评选出2018年度,为中国两化融合暨智能制造领域带来突出效益的最佳实践工程,全面介绍企业推进两化融合或者智能制造的步骤、重点与难点、获得效益等,分享建设过程中的经验,供广大制造业行业企业学习供鉴。

一、企业简介

    航空工业江西洪都航空工业集团有限责任公司(以下简称洪都公司)隶属中国航空工业集团公司,创建于1951年,是新中国第一架飞机的诞生地。洪都公司是设计、研制和成批生产教练机、无人机、导弹和农林机的重要航空工业基地,是典型的“厂所合一”的高科技企业。

    洪都公司现有员工11000余人,拥有多个全资、控股子公司和多家参股企业,设立了一个国家级企业技术中心。从放飞新中国第一架自主制造的飞机开始,洪都公司从修理、仿制开始,自主研发、锐意创新,先后研制生产了教练机、运输机、强击机、农林机等多型号产品,积极进入大飞机、民用产品领域,累计交付5000多架飞机,其中出口飞机500多架。经过60多年的深耕细作,以L15、k8、PT6等教练机为代表,公司成为可提供初、中、高级全系列教练机的专业航空研发制造企业。

航空工业江西洪都航空工业集团有限责任公司

图1 航空工业江西洪都航空工业集团有限责任公司

二、企业在智能制造方面的现状

    江西洪都航空工业集团是拥有24个成员企业和1个国家级企业技术中心,是集科研、生产和经营为一体,技术力量雄厚的飞机/导弹设计制造型企业。公司内设智能中心和智能制造应用研究办公室,专职从事智能制造技术的探索、研究及应用推广。

    当前洪都已在复杂结构件的焊接工艺、飞机关键机体部件装配、复合材料成型技术等多个领域开展了智能制造相关技术的应用验证。针对航空产品“小批量、多品种、科研批产混线生产”的制造特性以及离散制造的生产组织方式,通过智能制造技术构建数据驱动的动态感知、实时分析、自主决策、精准执行的闭环体系,开发面向航空产品的数字化设计、制造与服务一体化的信息物理融合系统,解决离散作业车间制造过程中生产计划管理、产品技术状态控制的复杂性和实物制造科研转批产的不确定性问题,适应小批量、定制化的“柔性”生产需求,同时提升制造分厂的透明化、实时化、智能化管理水平,从而改变企业的生产、管理和服务方式,推动洪都集团制造模式的变革。

三、参评智能制造项目详细情况介绍

    洪都公司检验体系在运行过程中,不断完善、不断适应新的工艺和制造方法,工作流程也随之在不断地更新。近几年随着信息化业务的全面铺开、二代机向三代机跨越、制造技术的大量数字化,这些改变使检验系统的工作流程、工作方法都不能满足生产现场的需求了,需要结合信息化技术、现代化的数字化制造以及新型号的要求来重新梳理工作流程。

    开发应用基于MBD的数字化检验设计系统将从产品质量数据统计分析层面提供有效的数据源支撑,为产品质量数据统计分析开辟一条新的更快捷有效的通道。而通过将检验业务管理的信息化,也会使得整个检验工作更加规范化,显性化、科学化。此外还可以将检验技术文件数据与相关检验业务域的系统或平台进行连接,形成产品设计-工艺-制造-检验-设计的一个数据闭环,为航空产品型号的全数字化研制提供有效的数据支撑。

    1.项目背景介绍

    洪都公司目前的检验技术文件主要有:方案、规定、报告、检验计划、首件检验报告、无损检测作业指导书等,其中检验计划、首件检验报告、无损检测作业指导书是作为直接指导现场检验的技术性文件,都是基于产品图号进行编制的,类似于工艺编制的产品制造指令,数据量膨大。前期检验部技术员是以在计算机进行本地编制,编制完成后打印审签下发的模式来满足现场检验的要求,管理层面难度大。随着公司信息化的发展以及公司无纸化要求,这种模式已经难以满足在信息化条件下的技术文件管理要求,迫切的需要一个系统将检验技术文件用信息化的平台来进行管理,通过将检验技术文件管理信息化,使整个检验工作规范化,显性化、科学化,提高工作和管理效率,形成产品设计-工艺-制造-检验-设计的一个数据闭环。

    为解决传统的航空企业产品检验设计以工艺系统作为支撑,而出现因工艺出错导致检验不能及时发现等问题,洪都公司提出了一套以设计为总的输入源、与工艺并行的检验管理新思路,从产品设计的角度对产品的工艺方法、工艺实现、加工过程的质量进行严格控制。洪都公司自主研发的数字化检验设计系统,将通过与上下游系统的集成,实现基于MBD的检验计划的编制、管理和发放,完成检验数据与生产管理端数字化体系的衔接,缩短产品检验周期的同时,提高检验设计质量,提升航空产品的数字化检验能力。并为型号后期的研制及改进提供有效的数据支撑。

    2.项目实施与应用情况详细介绍

    1)总体思路

    利用信息系统进行针对特定技术状态飞机零组件成品的数字化检验规划、计划编制工作。整个业务流程以PBOM为驱动源,利用PBOM结构树中对零件、组合件、装配分离面划分的分工信息,作为各检验站技术组编制检验计划的工作驱动。PBOM中的分工信息作为检验计划编制工作的最初分配,编制依据的数据来源于PDM系统,主要为设计数模、各类技术资料和制造方案等。

    通过改进传统检验规划、数据采集、判异分析模式,整合三维数模资源,实现检验规程规范化发布、检测数据量化采集、检验结果自动化判标、检验参数动态化反馈,实现企业质量控制向精细化控制模式的转型。

    在检验计划和质量检测记录的基础上,基于SPC理论方法,建立基于数据的预警机制,对生产、装配过程进行质量监测与预警,实现由定性分析向参数化定量分析转变,为生产过程人、机、料、法、环境提供更多的数据决策支持,用以上级机关更快的了解分厂、型号乃至零件过程能力水平,找到质量改进方向,提高产品质量。实现现场质量控制由事后处理转向事前预防的转型,为生产决策提供有力支持。

    2)技术方案

    (1)系统流程框架

    a)在PDM系统获取设计数模、设计文件、规范等设计资料;

    b)在基于MBD的数字化检验设计系统进行检验文件、检验计划、无损检测单和数字化检测单的编制与管理;

    c)根据编制检验计划、无损检测单的需要建立检验器具库、检验知识库。同时,编制的检验技术文件用于丰富检验知识库;

    d)基于MBD的数字化检验设计系统产出的结果用于服务现场检验工作;

    e)检验过程中所获取的相关数据信息将提供给质量管理作为数据分析的依据。

系统流程框架

图2 系统流程框架

    (2)关键技术及实现途径

    a)关键技术:

    适合洪都公司发展的检验工作模式和流程:洪都公司的检验工作模式与流程已经实行了60多年,形成了一套完整的运行体系,这个过程已经基本形成了定式,如果改变需要做大量的工作。公司经过近几年数字化水平的不断赶超,在设计、工艺、制造环节已经取得了长足进步,而检验技术在这个领域严重滞后,工作模式与流程已经不能满足公司发展的需要,需要对现有工作模式和流程进行梳理和总结,结合信息化工作,建立适合洪都公司检验技术发展的检验工作模式和流程。

    构建数字化检验设计系统:围绕洪都公司现有产品设计、工艺、制造共同组建的信息化研制平台体系,在充分发挥各业务系统技术优势的前提下,通过明确检验业务系统的应用定位,规范相关业务系统的数据产生、管理和应用以及数据交换要求,将检验设计融入数字化流程,打通数字化设计、工艺、制造、检验的整个业务流程,构建起支持研制全业务过程的数字化检验设计系统。

    检验技术状态管理:引入先进的工程更改理念,建立完善的检验计划升版机制。通过数字化检验设计系统与PDM系统的紧密集成,建立检验文件工程更改的管理流程,实现对检验数据的变更进行有效地控制,保证检验数据状态的有效传递,使相关人员能够建立良好的变更通知机制,并改变以往“抛砖过墙”的串行工作方式,有效促进设计、工艺、生产、检验等部门之间的协同工作。

    b)研究基础:

    洪都公司信息化建设已涵盖了产品设计、工艺、制造及质量等各个主要的型号研制环节,能有效的支撑检验计划系统应用所需的设计数据、工艺数据、生产数据。因此,检验计划设计系统已具备外部系统数据等软件环境的支持。

    在初期推进洪都公司办公自动化及车间数字化生产线时,已初步完成了对检验部门及各车间检验组、工位的计算机/数采机设备的配备,检验计划设计系统具备了实施的硬件环境需求。

    c)检验技术工作模式:

    洪都公司信息化水平的大幅提升,产品实现过程的改变,对检验工作模式产生了非常大的影响,没有了产品检验用到晒蓝图纸,只能依附于工艺系统进行产品的检验,这样的工作模式容易造成工艺问题不能够被及时发现,根据此问题,检验系统主动梳理工作模式,建立以设计为输入源、与工艺系统并行的检验管理模式。

    3)技术路线及途径

    建立适合洪都公司发展的检验工作模式和流程:通过调研、走访、讨论等方式,认真梳理检验系统现有的工作流程,将流程进行汇总。通过集体讨论、征集意见等方式对现有流程进行修改,借鉴其他部门和兄弟单位的相关经验,对流程进行修订。同时,请信息化部门参与流程讨论,将信息化的管理方式和成功经验融入工作流程中,以信息化平台为依托,形成以设计为源头、与工艺系统并行的检验技术管理模式,根据这种管理模式,结合流程梳理情况形成全新的检验工作流程,作为系统开发和技术工作指导的依据。

    实现基于MBD的数字化检验设计系统的方法和途径:制造业信息化正从CAD/CAM的单元应用向PDM/PLM的集成应用过渡,作为设计与生产过程中的核心环节,检验系统也向着结构化、集成化方向发展,数字化检验设计系统定位于型号生产阶段,面向车间检验人员,通过与产品数据管理平台的紧密集成,实现结构化检验方法及过程定义,即具体检验计划的编制。

    4)主要业务功能

    基于MBD的数字化检验设计系统划分为三大模块:检验计划设计模块、检验知识管理模块及相应的人员权限管理模块。

    (1)检验计划设计模块

    建立支持各类检验计划设计和编辑环境。主要具备以下两项能力:

    结构化:结构化的检验将清晰有效的管理与检验相关的所有信息、资源和过程,方便地实现检验关键数据的自动提取,便于检验计划中检验信息为其它系统所使用。

    集成化:检验计划设计系统作为飞机产品设计、工艺、制造链条上的一个重要环节,应将其与PDM系统作为统一整体考虑,用户在PDM系统中可进行检验计划的管理、检索和相应流程的审签。通过与PDM的紧密集成,提供检验设计系统与相关应用系统信息的交互能力,同时也可实现分布式环境中产品数据的统一管理,为实现多系统的集成及并行工程的实施提供支持环境,保证正确的信息在恰当的时刻传递给合适的检验人员。

    (2)检验知识管理模块

    在数字化工作环境下,基础资源的形式、管理方式和使用方式发生了变化。为提高检验计划的设计工作效率、检验计划的设计质量,建立支持数字化检验计划设计的相关基础资源库。

    (3)用户、角色、权限管理功能模块

    用户管理功能:对检验设计系统中的用户进行管理,提供增、删、改、查的功能,对用户和角色的关系进行管理;

    角色管理:检验设计系统最终面向的用户角色繁多,每个角色对应的权限又各不相同,因此对角色进行管理,并对角色进行标准化的权限控制是非常必要的。

    功能权限管理功能:角色和权限是息息相关的,权限管理功能提供对检验设计系统中的功能进行权限配置的功能,只有授权用户才能对相关功能模块或者展示界面进行访问。系统管理员可以根据实际需要,为系统添加新的角色,配置新的功能界面,最后将所有角色与人员相关联,形成人员、角色和功能之间的对应关系网。

    目前,该系统已满足洪都公司检验队伍近600人的数字化检验要求,覆盖洪都公司在研的所有型号已管理检验计划一万三千多份,管理检验图纸近三千份,管理检验要素四万余项,应用效果良好。

    3.效益分析

    该系统在投入使用以来,从项目实施的软硬件环境到系统的安装配置,从CAIP与PDM系统的集成到系统的定制、调优,从MES与TDM与CAIP检验设计平台接口的构建,从历史数据的整理与导入系统到产品设计资源库的管理,已经形成了一套较为完善应用体系,并通过实行构型管理实现在同一平台下进行多产品的检验设计与管理。

    本项目实施的结果很好地满足了项目开始时制定的目标,覆盖了洪都公司各类检验计划、数字化检测单、无损检测等业务功能,实现了基于设计的检验管理模式,填补数字化制造体系中检验的空白,实现检验与制造信息化的融合,最终达到了规范化管理检验设计的目的。

    该项目的成功实现,为设计、工艺、工装并行协同提供了有力支撑,降低了产品检验的容错率,提高了产品检验的统一性,保证了产品检验的数据准确性,同时对提升企业数字化应用能力具有深刻意义。应用效果显著,且技术稳定可靠,可推广应用于行业同类企业。

责任编辑:程玥
本文为e-works原创投稿文章,未经e-works书面许可,任何人不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用。如已是e-works授权合作伙伴,应在授权范围内使用。e-works内容合作伙伴申请热线:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐