王琦，张斌

（金航数码科技有限责任公司，北京 100028）

航空制造企业生产准备是指企业为了保证生产作业的正常进行，进行的所有投产前的准备工作和生产过程中的应急处理。生产准备工作主要包括技术文件准备、生产设备可用情况检查、器材准备、工装工具准备、人员的配备和调整、检验计量准备等。据统计，生产准备在产品制造过程占60%以上的工作内容，在完成上述准备工作中的过程中，企业应强化生产准备工作的计划性，明确生产准备的具体内容、计划节点要求、责任部门和责任人，并对生产准备工作中出现的问题进行及时的处理。

生产准备的技术水平和管理水平直接影响产品的制造周期和离散制造业的生产柔性程度。生产准备的过程涵盖了原材料、半成品、生产准备活动涉及工艺设计、生产计划与控制、设备选型与采购、工装工具的采购和存储等诸多流程，并对投产前的准备过程进行组织管理，需要多部门多角色协同作业，对信息的及时性和准确性有很高的要求。现有的生产准备管理方法和技术已经逐渐跟不上制造技术的进步，许多国家的大型制造企业在生产准备技术方面进行了大量的投入。为扭转生产准备过程效率低、信息不透明的现状，引入信息系统作为工具，优化生产准备活动，使生产对象在计划的时间内获得最适合的制造资源，从产品制造过程的源头消除浪费，才能如期满足客户的需求并创造最大利润。

1 现状与需求分析

通过对某航空制造企业生产现场的实地调研发现，企业本身产品生产的复杂性以及产品交付压力逐年增大，现行的生产准备手段已经无法满足生产运行的需要，归纳生产准备业务中遇到的各项问题，包括以下几个方面：

一是生产准备流程长而复杂，涉及多部门、多角色、多人员的协同作业，生产准备过程成本高、浪费大，容易出现资源准备不能有效的支持批产和新研任务的状况。

二是技术文件分散，文件分发不及时，会影响生产开展，工程更改较为频繁，现场贯彻情况难以控制。

三是工装工具管理不系统，缺乏源头控制和过程控制，没有准确的工具、辅料、原材料消耗定额，不能进行成本指标控制，采购计划制定的依据不足，采购进度也难以保障。

四是生产单位和保障单位之间信息不对等，设备故障停机对生产造成较大的影响，特别是关键、独子设备，将对产品交付计划造成致命的冲击，设备信息不实时，严重影响计划安排。

五是物料缺件现象频发，常常成为制约制造和装配的瓶颈因素，采购计划于生产计划脱节，采购和物流过程不能实时追溯，导致问题在投产前才暴露，耽误生产计划的正常进行。

鉴于上述问题，生产准备各部分功能需求如下：

（1）技术准备。归集所有技术资料，在投产前检查技术文件、工艺文件的齐备情况，在生产过程中能够实时获取工程更改信息，及时更改贯彻。

（2）物料准备。建立原材料领用流程管理，从ERP 实现物料领用出库和成品入库功能，辅料领用计划和现场管控。根据分厂生产大纲和消耗定额确定物料领用计划、辅料领用计划和工装工具需求计划。建立分厂辅料库房，保障账物一致 建立物料高低储报警机制，积压物资反馈机制。

（3）设备准备。投产前可通过设备可用性检查，查看相关设备是否状态正常，有无故障发生，近期是否需要进行保养，以便合理安排加工设备。

（4）工装工具准备。工装工具制造申请流程建立，满足科研产品、新机的工装准备以及批产机型工装补充的要求。

现场在用工装的管理，对工装工具进行建档，制造完成移交接收登记，工装工具周期检查登记、维修返磨登记、出入库记录和报废记录。

获取工装和计量器具的周期检定计划制定，控制工装、计量器具、零件计量检定过程，接收检验结论，对于不合格项的处理，跟踪整改结果，建立质量信息数据统计。

（5）生产计划和现场管理。根据生产大纲确定月度生产计划、车间作业计划、物料需求计划，并按计划组织实施。定期召开生产调度例会，协调平衡生产过程各环节问题，理顺生产流程，及时响应生产准备问题，具体包括：原材料检查、工装工具检查、设备完好性检查、工艺检查。

2 系统设计说明

系统总体功能结构如下图所示，通过与相关系统的集成，实现生产准备的数据支持，实现原材料检查、工装工具检查、设备完好性检查、工艺检查，针对上述的各项检查，系统提供检查后的结果反馈和及时处置，包括缺料/件情况、工装工具缺项情况、设备状态信息、工艺信息等。

2.1 任务汇总组件

通过对ERP 任务、分厂MES 任务、外协任务进行汇总，进而掌握分厂未来一段时间将要完成的所有工作。在明确任务后，计划主管需要对生产准备情况进行检查，首先对毛料确认，对于库存满足或是近期将要来料并能确保按期完成的任务，计划主管可以直接下达该任务；如果库房中只有部分物料（包括原材料、零组件和成品）满足制造或装配需要，现场计划员可以对任务进行部分下达，只下达能齐套生产的数量，未齐套部分进入等待状态，等待缺件入库后，系统自动通知计划员进行缺件计划的下达。在生产任务确定，生产准备资源情况初步了解后，各生产单位人员进行计划的下达或及时调整，如果生产单位不能内部解决及时上报生产管理部门，协调资源或调整月度生产计划。

图1 系统功能框架

2.2 物料检查组件

物料检查功能主要判断任务的毛料满足情况，当多计划同时需要相同毛料且库存短缺时，各计划间毛料满足情况，以确定哪些计划可以自行，毛料分配逻辑为依照各计划所属零件的连续台份高低进行分配，先以连续台份低的计划优先满足。根据分配情况最终汇总各计划毛料短缺情况，并输出毛料短缺表为采购员提供采购依据。

2.3 工艺检查组件

当任务确定后，进行生产前工艺可用性检查。

接收PDM 系统发放的BOM、物料和零件/装配工艺规程，以及相应的原材料消耗定额和辅材的消耗定额，接收PDM 下发的工程更改单。维护工艺路线上工序所需工装工具和设备明细。开工前检查主工艺和本批工艺路线，根据确定任务所属零件查询数据库中零件主制厂是否存在该零件主工艺路线，同时判断是否改路线为首选项，当所确定任务所属零件的主制部门存在首选项的主工艺时判断工艺满足，如果不满足则自动发起预警，提醒责任工艺员及时进行工艺下发。生产过程中根据实时获取的更改通知单，预警过程中发生的工程更改，使现场及时做出更改指令的贯彻。

2.4 工装工具检查组件

初步确定任务后，进行生产准备下一阶段检查，工装工具检查。首先将已下达的任务分解成工序级，计算出待加工每个任务所需要的工装工具，按如下规则确定工装工具是否满足：刃具比较安全库存与现有库存，大于安全库存则满足；其他（夹具磨具量具等）只要有库存就满足要求。刃具的现有库存按新进、现存、归还统计；其他类型的工装工具现有库存按借出、新进、现存、归还统计。如果不满足，输出相应的工装短缺表，并由计划员判定该任务是否下达。

2.5 设备检查组件

建立分厂设备管理台账，通过设备维修、设备保养、资产变更等业务集成使设备信息得到及时有效的更新，有效支撑现场生产安排，支持设备操作规程和保养手册在线查看，指导工人按规范进行作业，建立现场设备故障报警处理机制。

2.6 任务调整和排产组件

根据物料检查、工艺检查、工装工具检查和设备检查结果，系统初步判断任务的可执行性，并通过页面颜色标识来提醒用户检查结果，由人为来判断是否可以下达，当出现紧急任务或计划开始时间点预计可以满足某任务部分数量的执行时，计划员可以进行对任务进行调整数量、计划时间、或拆分并可以进行部分下达。

根据以上检查后，所筛选出来的都是理论上具备开工条件或到达计划开始时间后预期可以具备开工条件的任务，根据分厂现场加工情况及任务紧急情况，计划员可以对任务进行调整并下达，任务下达后可以将已下达任务传给排产程序进行下一步的粗能力平衡及后续的工序级排产。

3 建设成效分析

以生产准备全业务流程的视角总结系统的工作内容，生产准备相关系统实施经历了以下三个阶段，下面分阶段说明建设成效。

第一阶段为基础建设阶段，以工装工具借还和设备维修保养为主线，使全公司所有生产单位在统一平台进行工作，将生产准备最重要的基础数据逐步建立并串联起来。配合试点分厂的MES 系统建设，验证制造执行系统和制造资源系统的同平台协作可行性，为全公司推广生产准备与MES 协同树立标杆。

第二阶段为全面打通阶段，全面建设系统，分厂工艺人员通过对工序加工所需工装工具和设备信息的逐渐维护以及现场所需技术文件的维护，为制造执行系统和制造资源系统信息互通搭建桥梁，使系统化生产准备成为可能。

第三阶段为深入应用阶段，随着平台的全面建成，基础数据越来越全面和准确，系统成为生产管理的必要辅助手段。企业管理水平也不断提高，着力从调度驱动逐渐转变为计划驱动，现场管理精细化程度越来越高。通过整合生产准备检查、生产配送、工装工具申请等过程，优化计划安排，及时补充制造资源。

通过系统实施，设备利用率提升，降低设备闲置程度。降低库存积压率，节约成本，积压率能够降低5%以上。缩短技术资料准备时间约40%，缩短物料准备时间约30%，生产准备检查效率提高近1 倍。

4 结语

本文的工作研究内容仅包含软件系统的工作内容，对于软硬件相结合的内容尚未涉及。近年来，越来越多的制造企业逐渐引入条码技术、数采技术、自动立体库等新技术，通过生产准备系统与智能硬件的集成，采集更精准、更丰富的作业数据，优化资源占用、冲突分析、动态调度模型，是生产准备系统智能化的发展方向。