轨道交通装备制造业生产制造数字化系统建设研究

轨道交通装备制造业生产制造数字化系统建设研究

季晓琳,姜文涛

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062

摘要

本文主要研究了轨道交通装备制造业生产数字化系统建设的问题及解决方案，通过建设制造系统，促进并拉动设计、工艺、采购、物流、生产、质量、安全、环保、人力、财务、铁运、包装发运及现场管理等生产制造数字化系统相关工作的改善，消除制造过程中的各种浪费，实现质量、效率和效益的全面提升。研究轨道交通装备制造业制造系统建设，始终要以精益管理体系为指导思想、以BOM为数据通道、以结构化数据为驱动力、以工艺仿真为手段、以工位制节拍化生产为主线、以标准工位为生产要素载体进行了全面系统的规划。通过建立以MOM系统为核心，SAP、QMS、APS等系统支撑的轨道交通装备制造业制造系统建设，将生产经营各要素进行有机串联，贯通数据链条，打造一个透明、高效的数字化、柔性化、自动化、智能化、绿色化的生产制造数字化系统协同平台。

关键词：精益管理体系，标准工位，生产制造数字化系统，MOM

引言

为充分发挥生产制造数字化系统技术引领和数据驱动的核心作用，按照绿色、防错、虚拟、智能等制造业发展新理念，加快构建全新的工艺技术体系，实现工艺数据结构化，全面建成数字化工艺体系；实现工艺仿真技术深度应用，初步建立“虚拟制造”应用体系，形成提升产品设计质量、缩短产品试制周期的新手段；实现工艺装备及检测手段全面智能化、柔性化升级和生产制造运营管理平台（MOM)的推广应用，打造智能制造新模式[1]。

1 固化业务流程优化结果，构建高效的工程化设计新模式

依托业务流程体系，通过PDM、MOM、SAP、QMS、SRM等系统的实施及应用，实现工艺业务流程全部进入信息化系统管理；打通产品研发、工艺策划到生产制造环节的数据链条，实现数字化工艺体系的稳定运行。

统一工艺工作在“市场、设计、物流、制造、质量、经营”等产品全寿命周期内各阶段内的策划模式，依托PDM平台以及虚拟仿真平台的深度应用，从项目实施与技术交互层面实现全面的设计工艺协同，提升产品设计质量，缩短工艺技术准备周期。

构建以单车MBOM+BOP为核心的结构化、模块化、平台化、三维化工艺数据体系，逐步实现三维工艺直达工位，实现与生产工位对应的工艺工程图普遍应用；进一步优化MBOM的搭建模型，满足各业务系统以及各信息化系统的数据驱动需求，全面实现工艺工作的数字化革新，构建一套全新的工程化设计模式。

2 完善工艺技术创新体系，开展工位制节拍化生产线建设

针对轨道交通制造前瞻性制造技术与基础性研究方面，深入开展满足效率提升、降本增效、质量问题改善以及安全环保等方面需求的新技术、新材料、新设备、新工艺的研究与开发，达到提升生产效率、提升产品质量、满足用户特殊需求、提升企业效益的目标。

提升工位制节拍化生产线的建设水平，严格执行工位制节拍化生产线建线流程，根据节拍时间进一步优化工位数量，明确并固化每个工位的资源需求，在此基础上实现“五定”，即定人员、定工时、定物料、定工具、定工装（设备），实现资源固化。

优化并规范标准化操作表管理体系，通过标准化操作表，能够体现生产现场每个工位的每名操作者的工作动作、工作时间、工作标准、工作质量、物料清单、工装工具等详细信息；监控编制质量及操作者的执行情况，保证生产单位输出真正意义上的可执行的标准作业指导文件；建立工时与技术工时体系的联动机制，通过“时间观察-工序平衡-标准作业-持续改善”的标准作业编制循环，为标准技术工时趋真奠定重要基础。

优化模拟生产线管理体系，推动模拟生产线信息化系统与PDM、QMS、SRM（模拟配送线）以及MOM系统逐步实现数据的互联互通，提升模拟效率、准确性和全面性；同时，通过工艺仿真平台的逐步建立，将模拟验证关口提前至设计工艺协同、工艺策划等阶段，解决现有“模拟生产线”只能验证“有没有”，无法保证“对不对”的短板，保证在项目开始实际生产之前，能够提前发现各类异常，并解决在前端，确保工位制节拍化生产线不停线。

3.两化深度融合助推智能制造转型

加强智能化、柔性化、绿色化制造模式建设，对标行业内外先进企业，加快推进具有自动化、数字化、智能化、柔性化、绿色环保特性的工艺装备（产线）、工具量具的开发应用，逐渐实现生产、质检工序由传统手工作业向节拍化、自动化、智能化、柔性化生产模式转变。

开展虚拟制造平台建设，通过多维度工艺仿真技术与PDM平台的集成应用，依托PDM系统中三维工艺资源库的集成，实现基于产品三维模型的设计工艺协同工作模式，实现在虚拟环境中对产品工艺规划、生产过程、加工工艺等进行分析与验证，缩短产品试制周期，提高产品设计质量，降低制造风险，解决目前“模拟生产线”只能解决“有没有”，难以落实“对不对”的难点，实现真正的“模拟验证”[2]。

开展老旧资源快速三维建模技术研究，建立并完善工艺资源三维模型库，以支持仿真模型调用；分析工艺各专业仿真能力短板，引进符合实际应用需要的仿真软件，拓展有限元分析技术应用范围，搭建功能完备、技术先进的仿真管理平台。

构建厂区、车间三维电子地图，结合实时定位系统的应用，实现对物料、工装、设备、工具以及产品的实时跟踪管理，实现“虚拟生产线”的搭建，逐步构建“数字化双胞胎”的应用场景。

深入开展VR技术、无线射频技术、识别技术、有限元分析技术、虚拟仿真技术、大数据分析技术等智能制造应用领域前沿技术研究，为构建“智慧长客”储备技术。

实现生产制造运营管理系统（MOM）全面应用。依托精益管理成果，构建数字化工位管理体系，实现对“人、机、料、法、环、测”等各生产要素在“最小工作单元”上的数字化管控，动态记录并反映发生在工位上的各类工时、物料消耗等成本相关数据[3]。梳理驱动MOM系统正常运转的数据标准、工作准则，推动各业务部门完善数据结构，建立确保MOM系统稳定上线的运行数据标准体系和管理制度体系，形成一套可复制、可平移、可推广的“生产制造数字化系统”数字化管控模式，推动MOM系统全面覆盖。同时，通过各级生产运营指挥中心的建立，深度挖据已积累的制造大数据分析与应用，实现生产现场的透明化管理以及生产计划的集团化管控。

组织建立工艺装备数据传输接口标准，实现MOM系统与关键、核心、智能工艺装备、工具量具的全面联通（或通过SCADA系统过渡）；结合MOM系统记录的手工作业数据，实现生产过程数据的全面、实时的采集，在保证质量追溯的同时，逐步积累、归纳这些数据，不断形成各类判据，为实现真正的智能制造输出标准。

建立标准化的工艺策划模式，通过导航项目执行的验证及优化，实现从市场、设计、物流、制造、质量、经营等产品全寿命周期内工艺策划模式的统一，提升项目执行的工艺支撑力。

推动人员资质的端到端有效管理，串联各业务（工艺、质量、安全等）资质管理需求，打通各信息化系统内有关人员资质管理的数据链条，组织维护人员资质基础数据，确保资质信息主数据标准化、结构化，进行人员资质的有效校核，防止因人员资质管理不善而产生质量管理风险，起到防控质量风险的作用。

参考文献

[1]锁小红.基于制造系统功能的设施布局设计研究[D].山东:山东大学,2008:14-19.

[2]柳剑.制造系统运行可靠性分析与维修保障策略研究[D].山东:重庆大学,2014:3-8.

[3]龚仁伟,尹超,鄢萍.基于MES的车间制造过程动态质量管理系统研究[J].现代制造工程,2008,6(6):26-27.