沈飛集團：應用CAXA協同管理－工藝數據管理打造網上數字化沈飛

一、企業背景

沈飛集團公司是生產多機種、整機零/組件生產、安裝、調試的大型軍工企業，承擔著國家多個重點型號飛機的研制、生產、維修等重大任務。自1951年正式創建以來，創造了中國航空史上的一個又一個“第一”，為中國航空工業的發展和國防現代化建設做出了重大貢獻，被譽為“中國殲擊機的搖籃”。

由于航空產品結構復雜、數據量大、工程更改頻繁、工藝類型復雜、專業種類繁多，有其獨特的工藝過程控制管理體系，因此，對工藝信息管理的要求更高。而自沈飛公司建廠幾十年來，主要采用手工管理與計算機輔助管理相結合的方式編制、管理工藝規程及其它所有工藝文件等工藝信息，計算機管理以自行開發的工程信息管理系統、工藝計劃管理系統等軟件為主，但這些都是獨立的、分散的，缺乏統一設計，形成了各自的“信息孤島”，無法集成為統一的系統，隨著生產規模的不斷擴大以及計算機應用技術的日益發展，這些系統已無法滿足目前多品種、高效率生產模式的需要，難以適應工藝信息數字化、網絡化管理的需求，成為現代企業管理進一步發展的瓶頸，只有建立一套適合于航空企業的具有飛機制造特色的工藝信息系統，才能真正實現工藝信息管理的信息化、集成化，為其它部門和系統提供及時、準確的信息，對產品的整個設計制造過程進行有效的管理與控制，它對于縮短產品生產制造周期，提高市場競爭力有著重要的意義。

由于市場上有很多CAPP產品，沈飛公司通過對CAPP 產品的功能、售后服務與支持、行業經驗及成功案例、軟件提供商的信譽和資質等多方面的調研、選型，比質、比價、比服務之后，最終采用CAXA協同管理業務合作伙伴—陜西金葉西工大的工藝數據管理系統構建沈飛數字化工藝信息系統。

二、飛機工藝的特點

1. 產品結構復雜

飛機是一種高精尖產品，對設計和制造的要求想當嚴格，其產品結構與其它產品相比要復雜得多，不僅設計復雜，加工工藝也非常復雜，這些環節的質量將直接影響到飛機的性能。

2. 工藝類型種類多

沈飛的工藝主要分為冷、熱工藝兩大部分，冷工藝包括機加、鈑金、數控、裝配、總裝、試飛等類型，熱工藝包括鍛造、鑄造、焊接、熱處理、表面處理、防銹等類型，可以說覆蓋了幾乎所有工藝類型。

3. 數據量龐大

由于飛機結構復雜，零組件的數量也就非常之多，一個機型下的全部零組件將近10萬個，因此一種型號的工藝規程數量大約有5萬份。沈飛公司現有大約10個機型的工藝數據需要管理，而且多機種產品在生產線并行開工，如何有效地組織、利用這些信息是航空企業面臨的主要問題之一。

4. 工藝過程控制獨特

由于航空產品的特殊性和復雜性以及更改頻繁，覆蓋設計、生產、質保、供應等諸多部門，因此就需要有一套完善的管理與控制體系，對飛機的構型、工藝的版次、文件的更改與審批、信息的交換等環節進行嚴格的控制，以保證數據的安全與信息的暢通。

5. 信息交換頻繁

工藝信息既是飛機制造企業基礎信息的源頭，又是設計工程信息與企業制造、生產、質保、采購、勞資等信息的傳遞橋梁，而且不同工藝類型、不同人員之間也存在工藝信息的交換、共享與整合。

綜上所述， 針對飛機制造工藝信息化，CAPP軟件不僅僅要滿足計算機輔助工藝編制的需要，更應滿足工藝信息集成的需要，成為工藝信息化的工具與平臺，這樣才能從根本上保證企業信息傳遞的準確、一致、快捷。

三、傳統工藝設計方式的主要問題

1. 設計效率有待提高

由于工藝規程數量繁多，各車間工藝員要把大量的時間和精力消耗在紙面工藝文件的手工編制、更改及抄寫的重復性勞動上，各種工藝數據的手工查詢、統計匯總工作復雜繁瑣，很難保證數據的準確性，并且由于產品的更新、更改頻繁，使得現場使用的工藝文件的更改存在著不同程度的滯后性。尤其現在，軍機產品改型日益頻繁，多機種產品在生產線并行開工，工藝文件的手工編寫方式不僅大大地增加了工藝員的工作量，延長了飛機制造的技術準備時間，也影響了公司飛機產品的制造周期。

2. 標準化與規范化程度低

工藝設計是一個復雜的決策過程，與具體的生產加工環境及設計人員的個人經驗水平密切相關，由于工藝員的水平、經驗不一致，對同一種事物的描述所使用的語言可能不同，因而就很難保證工藝規程的準確性、一致性、標準化和規范化，工藝設計質量也就難以提高，給生產加工帶來了不便，也不利于公司工藝標準化體系的建立。

3. 工藝過程缺乏優化、經驗知識難以繼承

繁瑣而重復的密集型勞動會束縛工藝人員的設計思想，妨礙他們更好地開展創造性工作，難以進行工藝過程的優化。更為重要的是工藝人員的知識與經驗的積累太慢，而服務時間相對過短，當工藝人員退休后，他們在長期的工藝工作實踐中所積累的大量知識和經驗，難以有效保存下來，新的工藝人員需要從頭積累工藝設計知識與經驗，這無疑是企業財富的巨大損失。

4. 各系統、各部門之間存在“信息孤島”

由于各部門自行開發的系統相對分散、相互獨立，缺乏統一設計，因而形成了 “信息孤島”，無法進行信息集成，已經成為企業信息集成及與生產、供應等部門進行數據傳遞的障礙。例如，材料定額對工藝計劃更改的跟蹤不及時或者是得不到有效控制，生產單位的材料信息更改不能及時跟蹤，造成材料定額的統計匯總不準確等。

5. 工藝過程管理方式難以滿足實際需求

一個完整的工藝設計過程不僅僅是一份工藝規程的編制、打印，而是包括從工藝方案制定到最終工藝文件輸出、入庫的完整工藝流程管理。飛機工藝流程中存在大量的信息交換、文件更改、審批等過程，傳統的管理方式隨意性比較大，過程即不透明又不受控，型號工藝總師很難掌握工藝設計的進度，也無法統計任務完成情況，無法適應飛機各項目的符合性檢查、適航性檢查等審計要求。

6. MBOM提取困難

由于飛機零組件數量繁多，無法做到在編制裝配工藝規程時，通過裝配車間工藝員按照實際裝配順序在EBOM中進行裝配零件的選擇，也就無法在EBOM和MBOM之間直接建立所裝配零件的對比、核對關系，從而無法得到準確、有效全機MBOM信息。

四、工藝信息系統設計

經過對沈飛工藝信息化需求進行的深入分析，并結合沈飛已有的軟硬件資源，在充分發揮工藝數據管理系統強大優勢的基礎上，將工藝數據管理系統作為沈飛工藝信息化平臺，并進行二次開發。系統總體結構圖如圖1所示。

由于沈飛公司已經開發了工藝分工計劃系統和材料編碼系統，并運行良好，為了避免系統的重復開發和資源浪費，工藝信息系統中的分工和編碼系統在原有系統上進行擴充、完善，并與工藝數據管理系統進行集成，材料定額與工時定額系統在工藝數據管理系統的基礎上進行開發。工藝信息系統除了提供基本的設計與管理功能外，還根據沈飛的實際需求開發許多專用功能，主要有：

1. 建立產品結構

沈飛公司從設計所接收設計圖紙，然后由分工計劃室編制工藝分工路線計劃，并將其傳給工藝數據管理系統（CAPP），工藝數據管理系統接收EBOM信息，并建立產品結構樹，由于飛機零組件數量龐大，為了方便工藝員在設計工藝時查找零組件，工藝數據管理系統將依據分工路線按分廠過濾零組件，工藝員登錄系統后看到的是本廠的零組件，同時也可以瀏覽全部結構。

2. 材料代碼檢索、校驗

為了便于對飛機材料進行管理，為實施ERP打好基礎，沈飛公司將全部材料進行編碼管理，工藝數據管理系統與材料編碼系統動態集成，所有文件均統一使用材料編碼。工藝員在設計工藝時可對材料代碼進行模糊或精確查詢，找到所需材料后，系統將材料代碼、牌號、標準、規程等信息自動填到工藝卡片的相應位置上。工藝規程定版時，系統還要進行材料代碼校驗，以免造成人為錯誤。

3. 材料定額設計

為了保證數據源的一致性，規范工藝設計過程，減少材料定額員的工作量，材料定額系統從工藝數據管理系統（CAPP）中提取所需EBOM和材料信息，在此基礎上進行材料定額設計與管理。

4. 工藝知識管理

工藝數據管理系統采用面向對象技術對工藝知識進行分類管理，根據沈飛公司的實際生產需要和現有資源狀況分別建立了典型工藝庫、典型工序庫、常用術語庫、工藝標準庫、設備庫、工裝庫、刀量具庫等輔助資源庫，為工藝設計提供動態支持；同時，工藝員在設計工藝時可隨時（在授權情況下）將典型工藝知識、資源添加入庫，實現工藝知識的動態擴充。

5. 工藝信息檢索、匯總

工藝數據管理系統是一個完全基于分布式數據平庫臺，并將工藝信息結構化、模型化，統一儲存與管理。上層領導可隨時查詢工藝文件完成情況，也可根據工裝或零件信息反查工藝規程，并將查詢結果以EXCEL格式輸出；同時，也可任意定制查詢條件，系統根據條件自動匯總，生成用戶所需報表輸出。

6. 工藝文件合并

為了便于工藝規程的設計與管理，沈飛公司的數控分廠采用常規工藝和數控工藝由不同工藝員分開編寫的方式，常規、數控編制完成后，系統根據規程頁碼將其合并成一份工藝規程，并入庫管理。

7. MBOM自動提取

工藝員設計工藝時，將裝配需要的零組件信息（包括工藝虛件）填寫在工序內容的最后，并用特殊標記加以區別，系統將自動將其提取，整理后添加到零件表頁中，這樣就避免了重復錄入工作。當整機（或某一部件）的所有工藝規程編制完畢，系統就根據工藝信息及其零件表信息自動匯總、組合形成MBOM，清晰的反映出整機的真實結構、層次關系、父子關系、零/組件（包括成品、標準件）的類型、數量、承制單位等信息。

五、應用效益

1. 周期縮短、質量提高

由于用工藝數據管理系統（CAPP）替代了手工編制工藝規程，工作效率明顯提高，原來需要一周到一個月才能編制出一份工藝規程，現在只需一天到一周就可完成，并且利用工藝數據管理系統的典型工藝與工藝借用功能，只需幾分鐘就可完成相似工藝的編制。因此，工藝員就可以把更多的時間用在工藝完善、優化工作上，從而不斷提高工藝設計的質量。

2. 工作規范、過程優化

通過深入、廣泛地應用工藝數據管理（CAPP）技術，將工序名稱、標準文件、使用說明等歸納總結為常用術語，并入庫管理，工藝員設計工藝時可進行動態檢索選取或約束選取，一方面提高了工作效率，另一方面，最大限度減少手工方式的隨意性造成的影響，逐步提高了工藝的規范化、標準化程度，從而不斷的理順工藝工作流程，優化工藝設計過程。

3. 動態支持、協同設計

借助于工藝數據管理系統的動態關聯知識庫功能，工藝員在設計工藝時，可以隨時查詢、利用知識庫中已有資源，反之，利用系統的動態知識獲取技術可將典型工序、工裝設備等數據隨時入庫，以供其他工藝員或其它工藝使用；同時也可檢索其它分廠的資源配置狀態，為工藝設計提供可靠依據。另外，對于跨分廠的混合加工工藝規程，可分開并行編制，然后由系統進行按需合并。

4. 信息檢索方便、快捷

通過系統的查詢檢索模塊，項目負責人、部門領導和總工藝師均可隨時通過網絡了解項目進展狀況，工藝編制完成狀態等信息。工藝信息匯總也變得唾手可得，數分鐘內就可統計生成各種所需清單，而需幾個月才能整理出來的MBOM數據只需幾個小時便可統計出來，極大地提高了信息獲取速度。

5. 數據傳遞及時、準確

由于各個分系統均在工藝數據管理系統的平臺上運行，工藝信息采用ORACLE數據庫集中存儲與管理，信息集成就變得游刃有余，工藝員可以及時獲取EBOM信息和材料代碼，材料定額員可隨時從工藝規程中提取材料信息，工時定額員可隨時從工藝規程中提取工時信息，并且所有數據采用統一數據源，保證了數據的一致性、準確性，提高了信息的重用性。

六、結束語

系統經過一年多試運行和正式運行，已完成了重點型號飛機大部分工藝規程的編制工作，工藝設計的效率明顯提高，并提高了工藝設計的水平和質量，積累了大量的工藝基礎數據和工藝知識、經驗，更重要的是通過工藝數據管理系統（CAPP）的實施，逐步建立了企業的設備庫、工藝裝備庫、刀量具庫、工藝術語庫、典型工藝庫等資源數據庫，為快速工藝設計提供了便捷的輔助手段，并使工藝文件中的零件配套關系、材料、工藝過程、標準（定額）工時等基礎工藝信息得到了有效的管理和綜合應用，為沈飛公司未來多機種、系列飛機構型管理提供了良好的技術支持，為推進公司信息化建設的進程創造了非常有利的條件，使公司工藝信息管理居于航空系統內的領先地位。

為了使工藝數據管理技術在公司軍機和民機生產過程中得到進一步推廣應用，發揮信息化管理的規模優勢，現開始工藝數據管理系統二期工程的實施工作。對公司軍機工藝數據管理系統進行升級，實現工藝文件的網上審簽，并新增加300個節點，使節點數由現有的200個擴充到500個，保證工藝員的正常使用。