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上飛公司:大型商用飛機智能制造集成創新與應用

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,著眼產業格局和未來發展,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略規劃和發展現狀如何?我們來看上飛公司提供的大型商用飛機智能制造集成創新與應用案例。
  一、企業背景
  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,企業必須在短時間內完成生產過程的穩定,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、智能制造戰略規劃構想
  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、工藝數據庫和參數優化、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,建立車間互聯互通網絡架構與信息模型,開發相應信息系統,并與企業級的PLM、ERP、MES系統集成。實現制造過程關鍵工序(機加、復材制造、部件裝配等)的智能化生產,實現車間現場的智能化管控。
  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,物聯網、大數據等基礎支撐系統,打通制造單元、功能性業務系統與公司級PLM、ERP等管理系統的數據流。實現面向生產全流程管控的智能化系統、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、實現產品質量的追溯與智能管控。圖2為上飛公司智能制造業務流程層架構。
  圖2 上飛公司智能制造業務流程層架構
  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,建立車間級物聯網及大數據平臺系統,實現生產線智能設備聯網及實時數據采集與反饋。
  第二階段:補足工業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,實現數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,實現生產過程、業務管理和決策智能化。
  三、智能制造實踐現狀和效果
  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,實現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、數控龍門機床等自動化機加設備,并建設DNC網絡實現了設備的統一管理;在復材車間,實現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,車間設備的數字化遠程監控等。基本實現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)與1條總裝移動生產線,實現飛機大部件自動化對接、自動化鉆鉚、數字化測量和數字化質量分析、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.信息化系統建設
  上飛公司所建立的信息化系統包括ERP系統、PLM系統、MES系統與BI系統。
  (1)ERP系統
  上飛公司通過ERP系統的實施,建立了從產品數字化定義到制造、產品支援全生命周期數字化管理體系,強化企業內部控制,對業務處理進行有效監控,實現信息共享,資源優化配置,提升決策支持以及信息交換的能力,為企業的績效考核和經營決策提供有力支持。實現了建立基于主數據的業務模式、統一計劃管理平臺、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運營資源管理等功能,達到了提高工藝技術管理水平、數據準確性、計劃與生產準確性等目的。
  (2)PLM系統(IDEAL平臺)
  大型客機產品數據管理(PLM)系統的所實施內容主要包括集成產品數據管理、BOM管理、構型管理、數字樣機管理、基礎資源庫管理、系統工程管理、客戶服務支持及系統集成等方面,實現了基于單一數據源的產品全生命周期數據管理。
  (3)MES系統(M立方)
  上飛公司MES系統在對民用飛機智能車間制造業務流程分析的基礎上,并結合業界MES功能特征,由生產管理子系統(AO、FO、TO)、質量(FRR)管理子系統、物料管理子系統及消息管理子系統組成,且與PDM系統、ERP系統、門戶系統、PCS系統等外部系統進行交互。最終實現了作業現場無紙化、生產執行準時化、生產作業自動化、生產系統智能化。
  (4)BI系統
  上飛公司BI系統包括物料及供應商數據管理、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,用于相關數據的可視化展示。
  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,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。
  在現場信息采集與網絡環境建設方面,通過采用RFID技術實現了現場部分物料及工裝等現場信息的采集,并通過搭建SCADA系統,實現了設備間的通信與管理,并實現了生產工位、設備工作狀態的統一展示。
  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系統的二期建設,重點完善企業生產計劃管理、任務管理等功能。開展MES系統第二期建設,重點完善與現場各智能核心設備的集成與聯動。在BI系統方面,重點完善各系統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;采用智能物流系統等。
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