打造雷达总装智能车间,十四所全面提升管控能力

发布时间:2020-01-19 来源:e-works

  一、企业简介

  中国电子科技集团公司第十四研究所(简称“十四所”)始建于1949年,是我国雷达工业的发源地,是一个从事国家战略产业并处于领先地位的国家核心骨干研究所。十四所现有职工5000余人,具有业内领先的顶尖人才,中国工程院院士2名,国家及省部级专家150余名,2018年实现营业总收入192.07亿元。

  十四所形成了砺人奋进的企业文化,培养了“三敢三严”作风和“海之星精神”、“预警机精神”,先后在“两弹一星”、“载人航天”、北京奥运等多项国家重点工程中承担关键任务,受到党中央、国务院、中央军委的表彰和嘉奖。十四所具有引领国内、世界前列的预警探测技术创新能力,获得国家级科技奖项60余项,并围绕国家创新驱动和军民融合深度发展战略,以探测感知的体系设计、技术创新、产品研发、装备制造、系统集成和信息服务为主业,形成了探测感知、智慧交通、智慧制造、高端芯片和微系统等业务板块。站在新起点,十四所坚定信念,正斗志昂扬地向“世界一流创新型领军企业”的宏伟目标迈进。

  图1中国电子科技集团公司第十四研究所

  二、企业在智能制造方面的现状

  经过多年的智能制造及信息化实践,十四所已经建成了覆盖全部核心业务的信息系统架构,打造了“3+N+1”的智慧企业解决方案体系,助推企业的智慧化转型。在设计方面,应用了电讯设计、结构设计、电磁场分析、热力流体等各专业领域的设计仿真工具,使各专业初步具备数字化设计仿真能力。在管理方面,建设了OA系统、ERP系统、明细表系统等管理系统,提升了数字化管理水平。在保障方面,建立MRO系统、培训训练系统、交互式电子手册,提升了装备服务保障能力。在制造方面,建立了柔性数控加工中心,建成了PDM平台,建成了全所统一的MOM系统。在知识工程方面,通过对海量数据的挖掘、整合,形成面向企业核心业务的向导式知识服务环境,将知识及大数据分析结果推送至各业务活动中,提升各业务智能化水平。在智能产线建设方面,开展从微组装、电装到总装总调智能车间建设,打造复杂电子装备全层级智能制造示范能力。

  图2“3+N+1”的智慧企业解决方案体系

  多年来,十四所秉持“信息化和工业化深度融合”的理念,持续开展两化融合试点建设合,推动了十四所企业战略、管理模式、管理流程、人员思想等各方面的变革,促进了十四所综合竞争能力的大幅度提升,并在科研生产管理、社会及经济效益等多方面给十四所带来显著收益。2011年以来,信息化水平评价连续A档。2013年,获工信部“国家级两化深度融合示范企业”称号。2016年,胡明春所长入选年度中国两化融合十大领军人物,十四所获得年度两化融合创新实践奖。2017年,“民用雷达产品数字化产品设计和工艺仿真集成标准研究与试验验证”入选工信部智能制造综合标准化与新模式应用,“电子组件智能制造车间试点示范”入选工信部制造业与互联网融合发展试点示范项目,2018年“微波组件数字化工厂新模式应用”入选工信部智能制造综合标准化与新模式应用。2019年十四所获评江苏省工业互联网示范工程(标杆工厂类),同年十四所智能制造整体解决方案获得第七届中国电子信息博览会金奖。

  通过将智能制造技术在复杂电子装备研发、生产、保障和管理等产品全生命周期主要环节进行应用实践,十四所雷达产品设计差错减少65%以上,实物验证减少40%以上,研制周期缩短约25%,人员减少40%以上,满足了产品高效研发需求,提升力产品的市场竞争力。

  三、参评智能制造项目详细情况介绍

  1.项目背景介绍

  根据中国电科“十三五”智能制造发展规划以及十四所自身发展的需要,面向多品种、小批量、变节拍的柔性生产需求,通过建设制造运营管理系统(MOM)、可视化系统(WVS)、数据采集及控制系统(SCADA)、仓储物理系统(WMS)以及脉动式智能装配生产线建设,打造国内一流、行业领先的离散型总装智能示范车间。项目建设的基本思路为:

  ●产品聚类分析。依据产品的结构组成及工艺特点,分别设计四个领域不同类型的批生产线。

  ●工艺流程再造。突破传统设计思路,全寿命周期分析产品总装总调过程,再造雷达整机装调的工艺流程。

  ●工位布局优化。分析产品装配过程,对每个工位的操作内容进行整合及优化。

  ●产线手段升级。配置自动化和专业化装备,规划建设产线智能物流系统。

  ●网络化、信息化提升。优化完善车间运营管理系统,实现生产、测试设备的互联互通及数据采集、应用。

  2.项目实施与应用情况详细介绍

  基于我所产品未来产能需求,按“系统策划、分步实施”策略,分阶段建设“管理智能化+过程数字化+设备自动化”的智能车间。

  1)总装智能车间体系架构

  针对复杂电子装备总装智能制造的特点,进行智能车间功能模块及层次间关系梳理,在总装生产制造的纵向端,重点打造车间内部该架构包含企业层、管理层、控制层和设备层的四个平台层次,在制造体系的纵向进行生产控制指令和生产过程信息的上传下达,实现“任务-订单-工单-执行”的逐层分解及自动作业,完成制造体系的内部循环。

  图3总装智能车间体系架构

  同时,通过制造运营管理系统对接十四所现有的产品三维工艺设计系统、ERP系统及PDM系统等,在产品全生产周期的横向进行信息知识的前后贯通,以最实时准确的制造加工信息支撑智能研发的设计优化、智能验证的功能实现及智能保障的数据提供,形成“研发-试制-验证-保障”四位一体的循环。

  2)总装智能车间制造运营系统建设

  通过实施所级制造运营系统(MOM),实现台套-订单-工序三级纵向计划和车间之间横向关联计划的管控,大幅提升雷达总装计划准确率、装配质量和资源综合利用率。MOM系统是科研生产过程的信息枢纽,它通过端到端的工程数字化集成、计划到指令的数据链纵向集成、供应商间的价值链横向集成,与工业现场形成“数字化双胞胎”,打通以十四所为核心的智能制造产业路径,满足当前的业务管理需求的同时,支撑企业智能制造能力的持续提升:

  ●达成流程化工艺、自动化物流与现场生产管理三者的高度融合。

  ●贯通敏捷化的精益生产管控流程,打通订单计划和执行结果在生产现场的闭环反馈渠道,实现对变更的及时响应和准确预测。

  ●形成基于互联网的跨地域协同化制造,通过信息系统构建生产问题反馈机制,将不同地域、不同厂商、不同工作性质人员和所内部门之间架设起信息互联桥梁。

  ●支撑管理层的快速反应和准确决策能力,针对问题,做出行之有效的调度决策,消除生产等待。

  图4制造运营系统(MOM)

  3)总装智能车间可视化系统建设

  基于智能车间的信息化架构,基于车间生产物联网、数据采集系统、MOM系统,构建基于虚实映射的车间三维可视化展示平台,具备车间整体运行状态、装配过程监控、关键工位运行状态、生产过程仿真及优化等功能,实现车间运营过程的有效管理,全面提升智能车间的管控能力。

  智能车间可视化综合看板系统以生产活动为主线,从车间、产线、单元三大维度对与生产活动相关的产品、资源和流程进行全方位展示:

  ●各工位装配进度、测试进度展示。

  ●针对智能车间内各生产线中的主要自动化装配、测试单元中的生产设备、测试设备、物流设备、检测设备等实现运行状态监控和可视化展示。

  ●对计划执行情况、质量控制情况、物料齐套情况、场地资源使用、资源使用状态、生产问题处理等车间整体运行状态进行分析,并按需图形化、表单化等多维度、多视角、多形式地展示。

  ●对产线的运行工艺、节拍进行仿真,实现对生产线运行状态的预判。

  图5总装透明智能工厂

  4)总装智能车间仓储配送系统建设

  总装智能车间仓储配送系统包括仓储管理(WMS)和车间配送管理两个部分。车间仓储管理分为物料缓存库和线边暂存库管理,在物流管理系统可以查询缓存库、线边库所有货位对应的物料明细;车间配送管理将对AGV车、自动转运车、周转车的调度和行进路线等进行统一规划管理。依托MOM系统,根据批产生产线工位物料计划,实现物料由缓存库向线边库的按工位配送。物流系统自动判断缓存库和线边库物料齐套情况,并实现缺料预警拉动。其中MOM系统由所里统一规划;物流控制系统实现业务层与执行层之间的串联,AGVS系统主要完成AGV调度和路线规划,此两者由设备制造商提供。MOM系统、WMS系统统一部署在工控网,可以进行数据和指令的实时交互;通过数据摆渡,将内网相关数据同步到工控网,保证正常生产。

  图6总装智能车间仓储配送系统

  5)总装智能车间数据采集与控制系统建设

  基于智能车间的信息化架构,通过车间生产基础网络环境的建立,构建车间生产现场综合数据的交换,实现生产执行数据、质量控制数据、生产管理数据的采集、传递和分析。数据经过处理或直接、按需传递至制造运营管理系统、质量管理、智能车间信息化展示、物流管理等系统,为智能车间生产管理提供数据基础,实现智能车间生产管理的有序透明化、生产过程和质量数据可追溯的目标,全面提升智能车间的管控能力。

  图7总装智能车间数据采集与控制系统

  6)总装智能车间脉动式总装生产线建设

  (1)脉动式总装生产布局调整

  正确合理的工艺流程是生产线建设的前提条件,为了满足智能车间的建设需求,项目充分借鉴飞机脉动式总装脉动生产思想,进行雷达总装工艺优化和布局优化,对现有的雷达总装工艺流程进行重新梳理、分析归类、优化调整。首先,对机载雷达总装车间所有雷达进行工艺流程梳理,并分类归纳。基于工艺流程分析结果,提取总装过程中的关键项(典型结构件或重点装配工序),并以关键项装配顺序为参考标准进行各型号工艺流程优化调整。基于精益化生产理念和并行装配思想,采取删除冗余工序、增设并行工序等手段,进行总装过程精简优化。然后,现场实测各装配过程的工时,基于生产节拍均衡化设计,开展机载雷达总装过程工位划分,并调整布局。

  图8机载雷达总装过程工位划分

  (2)关键装备智能化提升

  为提升雷达装配质量,提高装配平台、场地、高技术人员等关键资源利用率,支撑雷达智能总装车间建设,项目开展了双阴机器人装配系统、TR组件机器人装配系统、电动压装机构、装调一体化平台、自动翻转设备的研制与应用。通过关键装备智能化提升可以使制造装备和制造系统、产品实现真正的智能化,使制造装备和制造系统、产品的实时、在线、动态、分布式智能监控成为可能,还能使制造装备和制造系统的运行状态和全生命周期状态可在线复现、追踪和虚实融合。

  图9关键装备智能化提升

  3.效益分析

  1)管理效益

  雷达总装智能车间建设与运营,有力助推了十四所高质量完成了包括“四代机”、“预警机”、“中华神盾”以及“天眼”等多个国防重大项目研制。雷达装备交付周期从5-8年下降到2-3年,装配效率提升35%,质量问题下降70%,研制成本降低30%。

  2)经济效益

  基于雷达总装智能车间建设与运营形成的经验、技术和产品,十四所打造了面向离散型智能制造车间整体解决方案,目前已在在航空、航天、船舶、兵器、电子、机车等行业中得到了广泛的应用。2019年,相关产值突破5亿元,成为十四所民品产业的新动能,有力助推了军工制造业的转型升级和国民经济的高质量发展。

  3)社会效益

  项目实施以来,十四所牵头申报各部委智能制造课题10余项,累计获得项目经费超过1亿元,申报专利近20项,获得软件著作权20余项,接待了包括省部级领导、集团领导等在内的参观200余次,在行业形成了较大的影响力。

责任编辑:刘小瑜