智能制造下的生产组织模式变革

陕西航天时代导航设备有限公司 孙伟峰 张科峰

中国航天科技集团有限公司 续焕超

前言

近年来，随着新一代信息技术的不断发展，面对高质量保成功、高效率谋发展，高效率推动制造强国、质量强国建设的新要求，面对任务突增、研制与批产叠加、交付与发射愈加密集的新常态，如何在产品实现过程中加强专业融合，实现研制和批产过程的快速性，质量管理的有效性，成为军工企业迫切需要解决的问题。

“十三五”以来，陕西航天时代导航设备有限公司（以下简称公司）以模式变革为突破，以精益生产为载体，以两化融合为抓手，从产品设计、工艺设计、生产制造、经营管控等各个方面打造“基于精益的航天高端装备产品制造新模式”，开展了“精益研发、精益工艺、精益生产、精益管控”的探索研究，实现全方位的模式变革，有效的支撑了企业科研生产和经营管理活动，取得了良好的效果。

一、定义

智能制造是指以自动化、网络化为基础，以数字化为手段，借助新一代信息通信技术，通过工业软件、生产和服务管理系统、智能技术和装备集成，帮助企业实现纵向集成、横向集成的各类智能化解决方案的总称。

智能制造的核心是通过信息系统指挥制造要素和制造资源的运行，提升创新能力，实现资源配置最优、产品质量一致性最好、运营成本最低。其中，网络化建设是基础和前提，就是实现机床、机器人、工具、检测设备、试验设施、物料、产品和人的网络化连接，能够采集制造过程数据，汇聚形成制造大数据，构建信息物理系统（CPS）；数字化建设是重点和核心，要实现制造资源、流程、产品等全面数字化、模型化，所有要素都用数字模型来表达；工业软件、生产和服务管理系统、智能技术和装备等是载体，是对工业研发设计、生产制造、经营管理、服务等全生命周期的模型化、代码化、工具化，是工业知识、技术积累和经验体系的集大成者，是感知控制、信息传输、分析决策背后的世界观、价值观和方法论，也是模式变革的重要推手。

模式变革是一个涉及改变的系统过程，至少包括三个方面：适应变革、控制变革和影响变革。本文所说的模式变革包括组织架构模式、生产组织方式、精益物流模式、透明化生产管控模式以及以业绩为驱动的绩效考核模式等。

二、主要做法

（一）主要问题

陕导公司作为航天企业，具有多品种、小批量、长周期、变状态、高质量的特点，属于复杂产品集成制造范畴。

经过调研与论证，陕导公司的管理特点如下：

·产品结构复杂，业务节点多；

·产品高精尖，质量追溯要求高；

·项目式管控，多项目并行，协调管控难；

·新产品较多，在计划、执行、分析时可参照性低；

·基础数据建设有待完善和提高，信息化基础较薄弱；

·财务和业务未能一体化，财务核算工作量大；

·计划刚性不强，变更频繁；

·接单后工艺设计，生产批量小，设计生产周期长。

随着市场竞争的不断加剧，生产短线、瓶颈问题日益突显，对现有的生产模式带来挑战。为满足多型号并举，多产业类型并存的实际情况，生产模式亟待转型。

（二）思路与目标

1、建设目标

以精益生产为抓手，以数字化建设为手段，实现型号产品设计和工艺改进的厂内协同，尝试建立精益生产模式，缩短产品研制生产周期，提升工艺设计能力和经营管理水平，推动公司科研生产管理和经营管理模式的变革和创新，实现从以工业化生产、传统管理为特征的机械军工，向以数字化、集成化、协同化、敏捷化、智能化等为特征的现代数字军工转变，推进企业转型升级。

2、建设思路

战略引领：以市场为导向，以确保型号任务圆满完成和加快转变经济发展方式为主线，以自主研发和技术研究为手段，巩固和提升公司在防务领域中的重要配套地位，围绕国家战略新兴产业重点发展航天技术应用产业，做强做优系统级产品产业，全面提升企业核心竞争力，助推三次创业。

模式变革：在基于全面推行“精益生产”的理念上，以六西格玛、全面质量管理、业务流程管理、并行工程、卓越绩效管理、平衡计分卡等先进的管理思想和理论作为指导，对公司生产运行体系和流程进行优化，注重总体及核心能力的提升；坚持业务牵引、技术推动、服务优先，以清晰的业务架构来指导和约束信息系统的设计，构建完整的信息化体系。

流程支撑：将型号任务研制生产流程梳理作为科研生产能力提升的基础性工作，在流程显性化的基础上开展生产流程的优化设计，并将其固化在信息系统中，以流程为导向，纵向打通厂所协同的信息通道，横向实现各个业务系统的串接，形成横向互联、纵向贯通的集成化的数字化制造环境。

IT协同：用工业软件中所蕴含的研发设计、生产制造、经营管理、服务等的工业知识、技术积累和经验体系等数字化知识，突破统一管控的关键技术，充分利用可视化技术、数据挖掘技术，实现航天高端新装备制造体系的集成、重建和再造，将模式变革和流程运行固化其中。

（三）主要内容

1、精益设计

以Teamcenter为基础构建统一的共享平台，实现跨部门的数据共享和管理，保证数据的唯一性和正确性；推行“集成产品开发”的研制模式，开展产品研发的预算管理，对产品开发进行有效的投资分析和管理；以“需求管理”为抓手，建设“需求BOM”，与设计BOM相对应，实现设计任务书指标的全覆盖；通过项目管理对产品设计进度、质量的全面监控；以NX三维CAD软件为产品设计工具，实现从概念设计，到详细设计，到设计验证、工装模具设计的产品开发全过程的集成；通过NX系统标准与规范的建立和NX软件系统客户化定制，最大化地、最有效地统一设计模板、统一设计标准与规范；积累沉淀产品开发中的宝贵经验，形成典型设计流程、设计理念和设计知识，实现知识的获取和重用；提供有针对性的技能培训，持续不断地优化技术人员的能力，促进产品开发的创新。

2、精益工艺

在Teamcenter基础上，优化工艺设计流程，打通产品设计、工艺设计环节，实现并行、协同的业务模式，真正发挥数字化应用的优势。以三维数字化设计和工艺协同为标志，实现型号任务的三维制造，确保设计更改能自动、及时传递到工艺制造环节，保证设计更改的闭环控制，实现设计、工艺环节的并行工程，加强设计与制造的并行设计能力，形成设计工艺一体化管理平台。

3、精益生产

以Camstar为制造执行平台，涵盖车间、事业部等部门的制造执行系统，通过集成数据采集工具，建立起多通道、灵活的、多机制的预警机制，实现生产现场数据的实时反馈，及时获知生产信息，提升生产管理控制能力；通过采集原辅材料投入数量、批号（关键标准件序列号）及生产过程中的生产线、机台、人员、岗位、零组件批次等信息记录，建立起了覆盖产品全过程的完整追溯体系；通过对各项资源进行综合平衡，最大化的发挥出各项资源的能力，优化各项资源的利用率，减少生产过程中的浪费，全面提升生产效率。

4、精益管控

以SAP ERP系统为平台，围绕企业核心业务，充分吸收平台所内涵的最佳管理实践活动和前期流程优化结果，构建基于“一体化、平台化”的管控模式。实施销售管理、项目管理、计划管理、物料管理、质量管理、人力资源管理、设备管理、财务和成本管理等，并实现与MDM、MES、PLM等系统的集成，实现业务与财务管控的一体化，提高管理效率。

三、技术成果与工程经验

（一）在产品设计方面

1、以产品结构为核心，统一了数据源。以全生命周期产品结构（BOM）为核心，构建了单一数据源管理平台，建立产品数据全局视图，记录产品数据的演变过程和前后派生关系，为多个专业的协同工作提供支撑环境，提高研制数据的完整性和一致性。

2、规范设计流程，提升了交付能力。通过规范设计流程，实现以电子数据为主的产品数据及技术状态管理和控制，提升了设计人员的工作规范化和标准化，保证了设计过程（流程）的准确性，设计维度的全面性，设计迭代的科学性，杜绝了从制造阶段重返方案阶段的设计反复，交付能力大幅提高。

3、沉淀设计知识，提高了设计效率。针对以往工程经验，建设了与具体产品关联的矩阵式知识库、知识分类识别引擎、覆盖惯导所有专业领域的知识地图，在各业务系统中嵌入知识推送的功能接口，形成了实时动态的知识管理体系。

（二）在工艺设计方面

1、改变设计模式，提高了工艺设计效率。打破原有CAPP系统基于表格的工艺数据管理模式，采用结构化的工艺设计模式，实现了工艺内容的规范化管理、工艺信息的自动汇总以及与下游信息系统数据的自动传递，提高了工艺设计效率。

2、实现协同设计，缩短了研制周期。协同设计加强了专业设计和系统设计师的技术目标和认知一致性，降低了设计的差错率，前置了工艺工作，工艺参与方案设计并能提早开展设计工艺性审查，加快了设计进度，提高了设计的合理性，有效缩短了工艺准备周期。

（三）在生产制造方面

1、实现了“推”“拉”结合的生产计划管理模式。由型号任务驱动的“推式计划”和总装拉动的“拉式计划”相结合的计划管理体系，实现准时生产的精益生产目标。根据需求制订不同层级的生产计划，包括产品交付计划、采购计划、装配计划、生产订单等，下一级计划根据上一级计划所产生，此为订单驱动的“推式计划”，主要用于提前备料、采购等。而在生产组织时，生产指令的实际下达根据成套装配的实际工作进展来确定，即由产品装配来拉动部件装配的生产，由部件装配拉动零件生产，由零件拉动原材料采购和供应，此为装配拉动的“拉式计划”。装配拉动和型号任务驱动相结合的生产模式为工厂实现精益生产奠定了坚实的基础。

2、精密机加：实现了“单元制造”。根据产品的外形结构、工艺特点、大小、材质、工序、所需设备等进行工艺相似性分析，对产品进行分族分类。根据设备的加工特点和加工精度，对所有设备进行分族分类，并与产品要求相对应。与此同时，根据零件/部件的工序要求，将相关的设备按照加工工序需求进行单元化的布局，以实现单元内“零件制造”，同时考虑生产过程中其他要素，如安全、多能工、工种的局限性、自动化改造、单元内工序转运等，提高效率。

3、精密装配：开展标准化工艺的编制，拆分作业工序，形成生产节拍，找出制约合格率和质量问题的瓶颈环节，建立“细胞式”装配生产线，降低装配环节和调试环节对操作者技能的要求，在个别实现环节自动化改造，满足高质量装配和检测要求。

4、实现了车间管理的透明化。通过MES系统中的滚动计划，实现流转信息、在制品状态、质量记录、问题处理等信息透明化，使生产过程可监控，在制品可跟踪、物料批号可查询、检验信息可采集与存档，初步达到了车间管理的透明化，提高了各级人员的执行力，加快了产品的研制进度。

5、建立员工的电子质量档案。通过ERP、MES、不合格品审理系统等系统的建设，初步建立了机加车间员工的电子质量档案，针对每个零件的工号、图号、名称、工序、产品批次、完工数量（报废数量）、加工设备等，可以生成质量报表，直接统计出每位员工每周、（月度、季度、年度）等的超差品率、废品率等，为车间领导全面掌握车间的质量状况和每位员工的质量状况提供了依据。

（四）在经营管控方面

1、规范和统一了企业主数据。规范了物料、BOM、工艺、设备、人员、组织、客户、供应商、项目、仓库与库位等核心基础数据的编码规则、命名规则、以及相关数据的生产、研发、采购、财务等属性规则和相互关系，实现了公司相关基础信息的统一规则，减少了信息传递中标准不一等问题，同时健全和完善了相关基础数据维护、更新的流程制度，提升了公司的基础管理标准。

2、提高了全面预算管理能力。通过预算将公司战略目标利用全面预算加以固化与量化，通过销售目标分解形成生产、采购、设备、人力及资金计划需求，经过预算的编制和平衡，对有限的资源进行最佳的安排使用，提高了资源计划的一致性和协同效率。同时预算执行结果是业绩考核的重要依据，将预算与执行情况进行对比和分析，为各级管理者提供了有效的监控手段，确保企业战略目标的执行。

3、实现了业务财务的一体化。通过对标准作业流程规范，将销售与收款、采购与付款、生产与成本等业务信息与财务核算数据之间的直接对接，实现了物流、信息流与资金流的统一，使所有经营活动成果及时反馈到财务数据上，提高了财务核算效率；另一方面，业财一体化为实现全面预算管理控制功能提供了必要的支撑手段，为实现销售收入跟踪、成本分析、资金计划的精细化分析提供了数据支持。

经过三年多的探索与实践，结合信息系统的应用，公司的科研生产组织模式实现了较大的改变，生产效率提升了16%左右，质量问题数下降了23%，销售收入增长了12.3%,利润增长了18.6%，全员劳动生产率提高了5.6%，取得了较好的效果。

四、结束语

陕导公司的模式变革，是以信息系统为载体，以精益理念为驱动，形成以精益单元为基石，以精益理念和文化为引导的精益生产模式、实现拉动计划体系、精益物流体系、透明化生产管控体系、以及业绩驱动的流程持续改进，目前正在持续推进当中。通过持续推动型号科研生产模式转型升级，提升型号产品质量保证能力和交付能力，为高质量保成功、高效率完成任务、高效益实现国防建设和航天强国建设做出贡献。