兩化融合管理體系貫標成果展特輯010：航天設備制造精細化管控能力助推航天“三高”發展

摘要：上海航天設備制造總廠有限公司（簡稱“149廠”）是我國唯一集運載火箭、空間飛行器和戰術武器地面系統產品制造、總裝測試和發射場服務于一體的國有綜合型航天骨干企業。圍繞企業核心產品—航天型號產品高效生產研制需求，逐步打造信息化環境下的航天設備制造精細化管控能力。通過搭建MES系統，并與ERP系統、PDM等業務系統集成，實現航天產品各專業制造過程精細化管控，細化現場生產的管理粒度，減少不增值過程，加強上下游協同，通過新型能力的打造，逐步實現“高質量、高效率、高效益推動航天強國和國防建設”的“三高”目標。

圖1  149廠兩化融合管理體系貫標實踐

一、企業推進數字化轉型的需求分析

隨著新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化同步推進，超大規模內需潛力不斷釋放，為我國制造業發展提供了廣闊空間。各行業新的裝備需求、人民群眾新的消費需求、社會管理和公共服務新的民生需求、國防建設新的安全需求，都要求制造業在重大技術裝備創新、消費品質量和安全、公共服務設施設備供給和國防裝備保障等方面迅速提升水平和能力。全面深化改革和進一步擴大開放，將不斷激發制造業發展活力和創造力，促進制造業轉型升級。

新一代信息技術與制造業的深度融合，將促進制造模式、生產組織方式和產業形態的深刻變革，智能化服務化成為制造業發展新趨勢。泛在連接和普適計算將無所不在，虛擬化技術、3D打印、工業互聯網、大數據等技術將重構制造業技術體系，如3D打印將新材料、數字技術和智能技術植入產品，使產品的功能極大豐富，性能發生質的變化；在互聯網、物聯網、云計算、大數據等泛在信息的強力支持下，制造商、生產服務商、用戶在開放、共用的網絡平臺上互動，單件小批量定制化生產將逐步取代大批量流水線生產；基于信息物理系統（CPS）的智能工廠將成為未來制造的主要形式，重復和一般技能勞動將不斷被智能裝備和生產方式所替代。

隨著航天技術的快速發展，基于太空的應用尤其是衛星應用已滲透到社會經濟活動的各個領域，成為人類應對全球性問題、發展新興產業、保障可持續發展的不可或缺的手段。太空成為世界強國爭奪的制高點之一，世界主要航天國家均加快部署實施航天計劃，致力于提升進入空間和利用空間的能力，鞏固和提高航天在國家整體發展戰略中的地位與作用；眾多新興航天國家積極發展和利用航天技術，世界航天發展方興未艾。我國航天正處于試驗應用向業務化應用、產業化發展的轉型發展關鍵期，面對日益增長的經濟社會發展需求和國際競爭環境，亟需依托新一代信息技術，以新型能力打造為抓手，助力發展先進的航天裝備體系，形成較為全面的宇宙探索能力，提高全球化、產業化、商業化發展水平，積極服務于國家戰略和經濟社會發展。

二、企業新型能力識別和打造的方法和路徑

（一）新型能力識別的方法和路徑 

1. 企業戰略目標及戰略舉措

“十三五”期間，企業圍繞集團公司“推動航天強國建設、建成國際一流航天企業集團、成為國家科技創新排頭兵”的總目標，深化科研生產管理模式轉型，加快研發設計能力建設，以科研生產“信息化、數字化”為抓手，進一步夯實型號任務保成功的軟實力，以“高質量保證成功、高效率完成任務、高效益推動航天強國和國防建設”的“三高”要求為核心內容，強化技術創新引領，堅實技術基礎支撐，創新融合發展，提高科研生產保障能力，夯實基礎管理能力。全面提升企業綜合發展實力，全面提升企業核心競爭能力，全面鞏固行業領先地位。建成適合一四九廠發展的“產品研制中心、產業孵化中心、構建行業內最具競爭力和影響力的小產業集團。

以“中國制造2025”為指導，以智能制造為發展方向，開展以總裝總測、在線檢測等為代表的數字化工廠建設。重點突破基于專家庫的工藝優化設計、加工參數自適應控制、設備故障檢測和診斷等關鍵技術，通過數控機構精密加工中心、熱表處理中心、智能特種焊接中心等十大中心的發展，全面推進數字化工廠建設，實現生產過程實時檢測監控、現場信息實時采集。

2. 識別和確定可持續競爭優勢需求

根據企業的戰略目標和戰略舉措，分析企業的可持續競爭優勢有以下四個方面：

（1）基于精益管理的科研生產項目管理優勢需求

將信息技術應用到企業項目管理模式，建立以項目群為單元的科研生產項目管理模式，同時加強各項目在企業資源約束下的綜合策劃與協同，打造適合航天制造的產品研制、項目計劃、生產作業相協調的產品研制過程統籌管控；在通過對財務、人力、供應鏈、生產、研發、績效等進行一體化綜合管控，打造高效經營管控優勢。

（2）基于全過程的質量競爭優勢需求

為實現企業發展目標提升企業軍品產品任務份額和產品質量等，企業將持續加強產品產業競爭優勢，在已有技術和質量的基礎上，持續貫徹航天質量管理理念，通過技術創新和工藝改進生產出高質量高性能的產品，落實全過程質量管理、產品數據包管理，打造同類產品質量更加穩定、品質更高的優勢。

（3）航天產品的品牌競爭優勢需求

十四五期間企業將結合已經建立的產品優勢，進一步加強企業產品競爭優勢，加強先進制造技術研發與應用力度，提高量產效率與質量；加強軍品研制綜合保障能力，夯實科研生產基礎。

（4）基于創新的核心制造技術優勢需求

先進制造技術在航天領域具有超越經濟價值的戰略地位，企業大力開展精密加工、熱表處理、特種焊接、閥門裝試、總裝總測等核心專業以及先進制造領域重點技術的預先研究和技術創新工作，掌握先進制造技術充分保證產品先進性的實現，在戰略上可以形成一定的威懾力量、在技術發展上占據戰略高地。

3. 新型能力的識別和確定

為穩定獲取可持續競爭優勢需求，綜合考慮企業設備設施、企業信息化現狀、行業發展趨勢、技術現狀等，結合工業企業信息化和工業化融合評估規范及SWOT分析等工具，完成了戰略優勢能力梳理，識別并規劃了企業在信息化環境下需打造的新型能力：

（1）航天設備制造的精細化管控能力

圍繞企業核心產品—航天型號產品高效生產研制需求，逐步打造信息化環境下的航天設備制造的精細化管控能力。通過搭建MES系統，并與ERP系統、PDM系統、BPM系統、質量數據管理系統集成，實現航天產品計劃精細化管控，優化計劃、工藝、生產制造過程管控流程、細化業務流程與現場生產記錄的管理粒度，減少不增值過程、加強上下游協同，提高現場數據采集效率，提高航天產品生產效率，滿足高密度發射需求.

（2）航天產品全生命周期質量管控能力

打造高質量高性能的航天產品是企業的立身之本，圍繞航天產品工藝管理、過程控制、不合品管理、產品檢驗、外協質量控制、工藝管理、生產現場的全生命周期過程，打造信息化環境下的航天產品全生命周期質量管控能力，實現產品數據包電子化，產品研制生產過程中形成結構化、規范化的質量數據，提高對過程量化控制和智能質量決策的信息化支持能力。

（3）航天產業鏈一體化協同能力

基于航天產業鏈一體化協同能力，致力于實現制造企業、設計院所、供應商、客戶間的協同運作能力，通過內部集成系統的基礎上，將航天制造業上下游的協同能力延伸，打造航天產業的協同平臺，及時共享設計資源、生產計劃、物料需求、采購計劃、生產狀況及質量信息的內外部共享、加強航天產品設計、研發、采購、計劃、生產、交付等核心環節之間的綜合集成運作，深化航天設備制造的精細化管控。促進航天產業鏈上下游的系統創新和一體化發展體系，完成對產品的全生命周期，全產業鏈的掌控，有效發揮價值鏈效應。

圖2  企業新型能力識別路徑

根據企業的發展規劃和信息化建設現狀，圍繞149廠核心航天型號產品高效生產研制需求，企業將優先打造“航天設備制造的精細化管控能力”，并制定以下新型能力年度目標：

表1  新型能力年度目標

（二）新型能力打造過程的方法和路徑

1. 實施方案策劃

企業以“航天設備制造的精細化管控能力”作為優先打造能力，將優先開展基于MES系統的制造過程管控，實現與總裝車間生產計劃的統一對接，統一協調，統一監控，同時實現各加工車間之間生產過程的相互協作，車間工序間的相互流轉，形成統一的生產過程追溯記錄，力爭實現生產各個環節的精細化管控。

（1）現場作業流程數字化、信息化，建設車間制造執行管理平臺

以工藝文件結構化、流程化為基礎，車間計調人員通過ERP系統下達生產計劃，MES系統獲取全部工藝信息，物資信息，在MES系統中創建工藝過程卡，并作為源頭發起物資發料申請和總裝現場作業，并通過系統貫通生產業務流程，包括生產調度管理、生產準備管理、生產作業管理、生產過程質量管理、車間配套庫管理、工裝工具管理、儀器儀表管理等，實現生產過程的精細化管控；

（2）實時追蹤總裝生產全過程，建立車間運營信息管理平臺

實現各個環節的數字化作業，生產過程中充分利用編碼與掃描技術，減少人工干預，提高作業效率同時降低差錯率；實現生產準備的狀態管理，對于生產準備的各項條件通過與各業務系統銜接，提前獲取生產條件完備所需的信息，便于生產計劃的準確排產；建立車間數字化看板，根據管理和監控需要，實時反映各項工作狀態、進度等；

（3）MES系統與各業務系統集成，實現計劃、工藝、制造、質量等過程的數據貫通

與PDM系統集成，實現生產BOM、全部工藝數據的接收；與ERP系統集成，實現生產計劃下達、物料信息處理，轉換成車間生產任務進行生產過程管控；與BPM系統集成，實現對生產過程中發現的質量問題快速閉環；與質量數據包管理平臺集成，實現與產品全生命周期質量數據的采存管用。

2.業務流程優化與組織結構變革

優化前車間現場作業進度依賴計調人員線下追蹤，車間作業計劃依靠生產調度會進行協調，生產現場的狀態不透明，依賴生產周例會進行信息匯總；優化后數字化跟蹤現場進度，為車間的生產作業在協調會前提供可靠信息，提供生產準備時間和資源，生產狀態和生產進度通過系統及時反饋，節約生產協調時間；優化前現場生產準備協調環節多，物資配套的紙質合格證明現場管理散亂，交付資料以紙質方式管理，容易發生信息缺失的問題；優化后條碼化物料生產工序配套作業，電子化管理合格證，減少紙質文件現場管理，電子化交付零件合格證等產品資料，條碼化管理物料消耗（包括外配套件的管理與物料消耗），防止現場錯裝、漏裝的情況發生，并自動生成裝配實物BOM。優化前現場生產問題反饋和跟蹤不及時，問題難以及時閉環，優化后生產問題在MES平臺發起與跟蹤，及時掌握在制品生產歷史狀態。優化前現場操作人員以紙質工藝流轉和管理，質量數據以紙質文件記錄，聲像記錄與生產過程分離，需要后期人工匹配，工作量巨大，且質量數據難以被追溯和利用；優化后結構化工藝文件解析，現場在線采集質量數據、聲像文件，為產品質量數據包提供可追溯的產品電子檔案。

圖3  業務流程與組織結構優化前后對比

2. 技術實現

企業智能制造執行系統（MES）實現了從分廠接收事業部下發的生產計劃并對生產計劃信息管理，包括生產物料準備、工藝準備、工裝儀器儀表準備查詢、生產作業管理、生產過程質量管理、車間配套管理、合格證申請、現場問題反饋、生產完工入庫申請、工裝工具管理、儀器儀表管理以及基礎建模與工藝建模管理，并與ERP系統、PDM系統、BPM系統、條碼系統、質量數據包系統集成，完成數據在各業務系統間的有效傳遞。

圖4  一四九廠智能制造執行系統總體框架

（1）生產調度管理

實現車間計劃的創建和下發，同時能接收事業部下發的計劃，形成車間級的生產計劃；現場可以按照生產批次號、產品名稱、圖號、時間信息查詢生產計劃，并可以進行生產進度的追蹤，便于掌握生產進度，對生產進行監督和管理；可實現對工人、設備的任務情況進行查詢，便于計調人員任務安排；計調人員可通過生產準備看板查看實際的生產計劃準備情況，對于已經具備裝配條件的生產計劃，可進行任務派發的工作；實現對部套裝配任務進行批次管理，可支持對生產批次的創建，以及與之對應的加工過程的管理；。

（2）生產現場執行管控

現場作業執行管理是以最佳的方式將企業生產的諸要素、各環節和各方面的工作有效地結合起來，形成聯動作業和連續生產，以最少的耗費，取得最大的生產成果和經濟效益。為了實現一四九廠下設各個分廠的生產現場管理的連續性、平行性、協調性和均衡性，系統通過條碼化的解決方案，以工藝過程卡上的批次條碼為主要管控和追溯對象，最終實現在制品的追溯管控功能。

（3）物流管理

車間配套員根據生產訂單到物資庫領取物料，物料到分廠的配套庫，配套員通過掃描物料合格證條碼進行入庫作業；通過與ERP系統集成，獲取物料的屬性信息。

①發料申請：根據離散訂單、批次信息，向物資部申請發料。

②生產準備管理：生產執行前獲取工藝、物料、工裝、刀量具等準備情況，判斷開工條件。與PDM、ERP系統集成，通過實時接口獲取工藝、物料等準備情況及具體數據。

③配套管理：當車間配套員依據PBOM檢查，將齊套的所有物料進行合格證掃描，生成并打印物料配套碼，完成物料配套；

④物料配送：當現場人員到配料庫領取物料時，車間配套員掃描配套碼、員工編碼，將已配套完成的物料發放給現場人員。

（4）生產過程質量管理

車間質量管理是航天器結構件智能生產的核心環節，需要對下設的各個分廠的生產線來料、在制品和成品質量進行嚴格控制，主要由檢驗、分析、控制三個環節組成，通過系統可以有效管理產生的各種質量問題、分析故障原因、及時反饋質量問題，并采用必要的手段處理質量問題，從而有效地監控物料的質量。

（5）與各業務系統集成

與PDM系統集成，實現PBOM、工藝文件、結構化工藝要求的傳遞；

與ERP系統集成，獲取項目計劃、物料信息，實現車間生產任務的過程管控；

與BPM集成，對生產過程中的質量問題進行閉環處理；

與質量數據包平臺集成，實現質量信息的采集、存儲和利用。

4. 數據開發利用

（1）質量數據包應用

企業通過MES系統的建設，梳理并規范了現有數據資源，打通與質量數據管理平臺的集成鏈路，有效提取MES系統中的裝配信息以及質量數據，通過裝配實物BOM的獲取，提取產品的工藝使用情況，物料裝配情況，生產過程控制情況，質量問題處理情況等，并采集的過程信息進行數據梳理、分類、篩選和匯總，形成基于單件產品的質量數據包，并通過線上形式提交客戶。同時數據的積累也為后續產品質量分析、物資選用、基線比對、工藝設計優化等做支撐。

 圖5  質量數據包系統基于實物BOM采集數據

（2）生產現場可視化看板應用

為滿足生產現場管理各類人員了解生產信息的需求，基于MES系統的工藝數據、計劃執行情況數據、生產過程數據以及檢驗檢測數據等，定制車間個性化看板，便于生產過程的透明、監督與管控。根據車間的不同角色以及展示維度，看板內容主要分為總體型號看板、分廠看板、部套看板、班組/工位等四大類型。各類看板通過參數設置，顯示相應的內容，包括各分廠離散訂單總體情況、計劃完成情況、問題信息反饋情況、工藝變更情況等。

圖6  生產現場可視化看板

三、實施效果與主要作用

通過在信息化環境下新型能力的打造活動，在“航天設備制造的精細化管控能力”方面取得了以下成效與作用：

（一）實施成效

1. 新型能力年度目標全部實現

通過全年信息化環境下的新型能力打造，兩化融合目標全部實現。車間生產效率在MES系統的牽引下得到顯著提升，計劃完成率大90%；工藝檢驗結構化編制工作除原來的閥門裝配車間、總裝車間的總裝工藝，此次的檢驗結構化工藝還擴展到鈑金、電裝等專業加工工藝，涉及到的型號由原來的26個提升到今年的36個，結構化占比也有較大幅度提升，占全部結構化工藝的20%；關鍵工序設備新增智能物流存儲裝備、車銑復合加工中心、衛星大型復合材料構建裝配等9臺設備，鈑金車間的鉆膜及拉彎設備聯網運行，使得關鍵工序設備數控化率和關鍵數控設備聯網運行率有效提升，達到目標值；內部故障成本通過MES系統中對質量檢驗要求的細致拆分，以及質控過程的線上把控，內部故常成本率控制在0.26%以下，并較往年下降8%左右。

表2  新型能力年度目標實現情況

2. 總裝配套產品進度效率提升

通過MES系統的應用，將需要手工填寫的數據用掃碼等方式代替，現場操作填寫某一工序檢驗記錄的時間從1分鐘縮減至30秒，減少工人和檢驗員手工填寫記錄的工作量50%；將聲像記錄的采集方式由相機拍攝手工導入，到用MES系統自動上傳綁定到數據采集點，分廠檢驗員收集聲像記錄時間從2分鐘縮減至1分鐘，提高聲像記錄采集的效率50%；用掃碼裝入半成品和元器件，系統自動生成裝入件清單和元器件清單，填寫裝機清單的時間從5分鐘縮減至1分鐘，提高裝入件原始質量記錄效率80%；通過系統查詢質量記錄時間從10秒鐘縮短至2秒鐘，提高質量追溯效率80%。

3. 批次性合格率顯著提升

通過系統自動比對、糾錯，可以對現場生產使用的工藝版本進行有效控制；對工序加工的人員星級進行系統判斷，掃碼記錄加工人和檢驗員，可以有效控制操作人員的加工能力；通過現場填寫實測值的系統自動比對，可以有效提高產品的檢驗質量。根據質量部門季度指標統計：2020年第三季度比第一季度合格率提升0.58%，批次性不合格次數降低了38.23%，批次性報廢次數降低了42.10%，故障成本率下降0.04%。

（二）主要作用

1. 幫助公司有效識別和打造新型能力

兩化融合管理體系幫助公司有效識別了與公司戰略一致的可持續競爭優勢和新型能力需求，并按照一套行之有效的方法策劃和打造新型能力，引導公司有效識別戰略、優勢和能力。貫標過程中，通過戰略管理工具開展自我診斷和對標，從戰略出發，識別可持續競爭優勢，開展新型能力的頂層設計，提出目標和實現路徑，形成業務流程優化需求、組織結構和職責調整需求、技術實現需求、數據開發利用需求、資源保障需求等，并進行統籌安排和協同推進，持續跟蹤和評估能力打造過程，確保新型能力的有效實現。

2. 促進公司建立適應數字化轉型時代的治理體系

以新型能力為主線組織開展兩化融合活動，幫助公司統一目標和共識，建立起適應數字化轉型時代的可持續競爭優勢需求的治理體系。促使公司建立起全員參與的兩化融合組織體系。通過貫標工作，統一了各級領導乃至全員對于兩化融合重要性以及目標、路徑的認識。建立起一把手擔任最高管理者、決策層領導擔任管理者代表、各職能和層次領導共同參與的兩化融合組織體系，明確了職責和任務分工。搭建起覆蓋全員的兩化融合考核、評估、總結以及項目專題會的協調溝通機制。對照兩化融合管理體系標準，公司結合自身業務特點和管理需求，系統梳理并補充完善了現有管理制度，以流程為導向調整優化制度間的關系，破除部門職能分工壁壘，建立起信息化環境下新型能力的識別與策劃、打造及運行機制。

3. 引導企業提升數據的核心驅動作用

兩化融合管理體系中強調了數據的核心驅動作用，以及對數據開發利用的制度化要求，引導公司將數據作為可持續發展的核心驅動要素。培養全員的數據意識。通過貫標，向全員傳達了數據的重要作用，明確了信息資源標準化、數據管理、數據開發利用等的責任主體、內容和方法，同時提升數據對技術、流程、組織的優化作用。引導公司在新型能力打造過程中重點關注海量數據的跨職能、跨層次、跨時間的全面采集、實時傳輸和深度挖掘，依據績效指標、生產經營等方面的數據結論，不斷改善和優化技術應用、業務流程和組織結構。

上海航天設備制造總廠有限公司

材料執筆人：楊柳  程輝