航空电子产品制造企业智能制造推广研究

折丹瑞 张 晓 张耀方

（航空工业西安航空计算技术研究所，陕西西安 710065）

0 引言

传统制造业存在效率低下、质量不稳定等缺点，随着制造业数字化转型，一系列新兴技术被应用于工业生产中[1-2]，制造业面临的问题得到一定程度解决。同时，政府出台一系列政策支持智能制造产业的建设和发展[3]。电子行业，华为、海尔等多家企业已在智能制造领域取得良好的实践效果[4]；航空装备领域，一批企业引领行业数字化、智能化转型，并取得了良好的经济效益和社会效益[5]。

与航空制造业中其他类型的企业相比，航空电子产品制造企业的生产制造具有技术复杂性高、多品种、小批量的特点。同时，产品的特殊应用场景使其对质量有更高的要求。在国家出台各项政策支持，各行各业都积极开展数字化转型及智能制造建设的背景下，航空电子产品制造企业也急需推广智能制造，但其产品特点导致该类企业在建设和转型过程中面临的情况更加复杂。基于该类企业实际情况，通过分析现状及需求，探讨其在智能制造推广过程中面临的问题并提出建议。

1 智能制造的定义

智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术的深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节，具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式[6]。智能制造是信息化与工业化的深度融合，智能制造体系涵盖智能产品、智能装备、智能单元、智能产线、智能车间、智能工厂、智能研发、智能管理、智能物流等，它不仅是生产模式的创新，还是商业模式、运营模式的创新。

2 开展智能制造的必要性

随着技术的发展及客户单位要求的提高，航空电子产品的复杂程度越来越高，导致航空电子产品的设计时间增加、生产加工难度增大，进而带来产品交付进度缓慢、质量难以保障等一系列问题。如果企业不进一步提升设计、制造、管理能力，就无法更好地满足客户日益增长的需求。与传统制造相比，智能制造在航空电子产品的设计、加工制造、管理、产品服务等各个环节都有所创新和提升，能够更好地满足企业发展需求，主要体现在以下方面。

（1）设计环节个性化。产品在设计阶段对接客户，面向客户的需求进行精准设计。

（2）生产环节柔性化。具体体现为生产组织灵活多变，加工状态实时监测，生产调度及时调整。

（3）管理工具信息化。从底层设备层到顶层决策层，信息系统贯通，通过ERP、PLM、MES 等系统，将基于人经验的决策转变为基于数据的决策。

（4）产品服务周期化。传统制造模式只服务于产品本身，而智能制造服务于产品的整个生命周期，服务对象以及服务方式都有较大的改变。因此，企业迫切需要开展智能制造以提高对航空电子产品的设计、生产及服务保障能力。

3 企业智能制造现状和需求

3.1 企业智能制造现状

3.1.1 自动化不完善

对于航空电子产品制造企业而言，生产过程中的多数产品、工序可以借助自动化设备完成，但部分工序必须依赖人工完成，导致效率低、工序易遗漏、操作不统一等问题，出现该问题的原因有4 个。一是部分产品为非标产品，没有合适的加工设备。二是部分工序对于操作精密性要求较高，市面现有设备不成熟或者不具有经济性。三是部分工序十分简单，没有使用自动化设备的必要。四是部分自动化设备老旧，它们虽然可以满足日常的生产需求，但使用效果与最新设备相比存在一定差距。因此，企业的自动化率还远远不足以支撑智能制造推广，企业应该以智能制造思想为指引，逐步提高自动化程度。

3.1.2 信息化不完善

工业1.0 到工业4.0，4 次工业革命依次将人类带入蒸汽时代、电气时代、自动化及信息化时代、数字化及智能化时代[7]。然而，很多企业还未达到工业3.0 时代，即自动化信息化。车间部分信息化管理系统的缺失，容易导致各种问题。一是无法对部分生产过程进行监控与追溯。二是文件为纸质版，不易进行更新与查询。三是未对生产数据进行持续积累，造成数据浪费。四是一些工艺数据依赖员工手工输入与操作。五是部分环节系统缺失，导致设备之间彼此独立。

3.1.3 建设成本高、周期长

企业生产模式、产线布局、设备更换具有成本高、周期长、风险高的特点，不同于新建车间，对已经建成并正常运行的车间进行改造的同时，也要完成日常生产任务，兼顾成本、质量、效率等多方面关系，导致企业在推动一项措施时面临众多约束条件。

3.1.4 管理难度大

一是员工与管理者认知不一致。员工熟知日常工作细节，管理者则是项目整体规划者，员工与管理者对于工作存在认知不一致的情况。二是员工缺乏全局视角。一个复杂项目往往需要来自不同部门的团队共同完成，在此情况下，部分员工只关注自己的工作，不清楚岗位上下游的数据和信息，无法及时察觉脱节或缺失的数据。

3.1.5 产品具有特殊性

航空电子产品对于安全、质量要求较高，决定了该类企业对于信息系统、信息设备、数据管理、车间环境的要求较为严格，在智能制造建设方面会与其他企业存在一定差异。

3.2 企业需求

根据航空电子产品制造企业在智能制造方面的现状及存在的问题，企业要推广智能制造，根据智能制造目标弥补各项差距。同时，企业需要针对自身特点及行业常见痛点，如人工依赖、物料管理、产品良率控制等，寻找合适的切入点开展智能制造。

4 智能制造推广要点及建议

4.1 智能制造的推广要点

为实现智能制造，企业首先需要达到自动化、信息化与数字化。自动化是在单个作业层面，尽可能将人工操作改为机器操作。其前提是企业拥有先进的工艺基础，对作业的内容、动作进行标准化，进而实现机器代替人工。信息化是将多个作业通过合理的顺序连接起来，进行电子化建设。其前提是先进、高效、标准的管理体系，在此基础上对作业流程、岗位职责进行标准化，实现流程效率、管理效率的提升。在实现自动化和信息化后，才可以开展数字化，数字化是采集作业过程数据，进一步进行分析及决策。其前提是有效定义数据、识别有用的数据并进行采集和分析，需要良好的自动化与信息化环境。

同时，企业需要明确数字化与传统信息化的区别，传统的信息化是对流程的信息化，这一过程关注的对象是流程本身的各项节点与涉及的人员，而数字化是构建一个数字空间，将数据和现实世界的实体联系起来，包括产品数字化、工艺数字化、制造设备数字化等。数字化技术涵盖产品从设计、制造到管理的各个环节及领域，负责打通企业各环节数据，识别数据、挖掘数据，充分利用和发挥数据的价值，促进企业研发、设计、生产、物流、服务等环节的高效协同。

4.2 智能制造推广建议

4.2.1 开展科学管理

科学管理的核心是标准化管理，包括作业标准化和工艺标准化。管理人员对作业现状进行分析、改善、验证，制定作业标准；对不合格品分析以及追溯，对生产工艺进行优化、验证，形成工艺标准。标准化是保证一个系统有效运作的基本条件，制定标准后，操作者按照标准严格执行，确保产品质量和生产效率。如果实际结果和预定目标出现偏差，原因有两点。一是标准存在不合理之处，相关人员需要对标准进行讨论和修改。二是操作者对标准的理解不到位，需要企业对操作者进行统一培训与指导，确保日后不会因为认知差异导致标准执行不到位。

4.2.2 工作流程精益化

航空电子产品制造企业是典型的离散型制造企业，产品具有技术复杂性高、多品种、小批量的特点，产品种类繁多，生产重复性低，企业需要从精益管理的角度对流程进行梳理与优化。从价值创造的视角来看，企业内部的活动分为增值活动和非增值活动，企业需要注重运用精益生产理念，对工作进梳理、优化、精简，确认合理的人员、设备、物料等资源配置，识别并尽量消除不能增加整体价值的隐藏成本，打破传统组织机构边界，使企业内部运作更加高效。

4.2.3 设计、制造模块化

模块化具有相对独立性、通用性和互换性的特征。在航空电子产品设计环节，可以采用基于模块的设计方法，将产品系统分解为各自具有特定功能的独立模块，实现产品的快速创新与调整。多品种产品对生产系统的柔性提出较高要求，企业需要将个性化生产与标准化生产模块结合起来，以最小的工作量形成新的生产单元，该单元可以独立存在并单独运行，同时它也可以被快速整合到生产体系中，与其他模块一起运行。企业需要规划好各个模块的功能，并为模块定义整体规范，确保模块之间衔接顺畅、快速集成。

4.2.4 完善自动化建设

自动化设备的缺乏对生产效率及产品质量有一定影响，因为部分产品或零件为非标准件，市面难以直接购买到合适的设备，建议企业可以自行研发非标自动化设备或者进行个性化定制，为建立自动化产线奠定基础。虽然智能制造的前提之一是实现自动化，但是并不意味需要100%的自动化，智能制造一部分工作需要人进行控制和决策。

4.2.5 开展数字化建设

数字化制造增加了信息系统，使设备的数据收集、分析、控制能力有了较大提高。开展数字化建设要遵从3 个要点。首先，企业对于各种数字技术的应用，包括制造工艺数字化、设备及工装夹具的数字化等。其次，在产品设计、建模仿真、生产管理等各个阶段运用各种工业辅助软件、信息管理软件，将围绕产品复杂多变的信息通过数据、数字化模型管理起来，方便统一分析与处理。最后，数据之间的互联互通及系统的集成，基于事先构建的统一语义及格式的数据，通过ERP、PDM、MES、WMS 等系统，实现产品信息在各个环节的协同。

该阶段需要对数据进行合理筛选，可在蓝图规划指引下，先以较简单的数据作为切入点，选取易看到效果、可快速实现的场景进行突破，采取“小步快跑，迭代创新”的方式将业务串联起来。理想的状态是平台架构推动信息化，但在实际工作中，因为业务、生产需要正常运转，不会停工主动兼容一个新的平台，所以只能逐步进行数据迁移，导致企业只能在现有平台基础上逐步对各个系统进行数据连接。在推动新系统逐步融入原有系统的过程中，可以先找试点，从涉及员工较少的环节入手，形成一定效果。同时，数字化所需的数据和模型需要长时间的积累与优化，因此效果不会立竿见影，而是一项长期的任务，在实际工作中，也需要不同的部门不断沟通与配合。

4.2.6 进入网络化、智能化制造阶段

网络化是由数字化阶段发展而来，它以大数据、数字孪生、机器视觉、增材制造等技术为支撑，以信息为纽带，实现物理世界与虚拟世界的深度融合。它达到了企业间横向集成与企业内部的纵向集成，打通了整个物流、信息流、资金流。企业需要按照步骤逐步推进，经历自动化、数字化，最终才到达网络化、智能化阶段。

5 结语

首先，对智能制造这一概念进行了理论探索，结合行业、企业发展现状，分析航空电子产品制造企业开展智能制造的必要性，企业需要在外部环境变化及自身转型升级的过程中积极利用智能制造技术的优势，提升企业效率。其次，对企业智能制造现状和需求进行分析、梳理与总结，企业需要先完善自动化、信息化建设，再推广智能制造。最后，基于企业特点、产品特点，结合工作实际，提出智能制造推广要点及建议。希望本研究能够为企业智能制造推广提供参考与启示，促进企业进一步发展。