自控所智能制造总体架构

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产线动态重构整体方案

激光陀螺腔体加工自动化加工产线

随着航空装备的体系化发展，机载GNC（控制、导航与制导系统）产品作为飞行器的关键“大脑”与“神经系统”呈现出结构小型化、几何精度极限化、功能集成化一体化的发展趋势。在市场需求大幅提升、技术要求更加严苛、研制与批产快速转换、单件制造一次成功的挑战下，大量依靠高水平技术、技能、管理人员进行设计开发、人工加工装配的传统制造技术与管理模式，已经严重制约了企业的运营与发展。航空工业自控所立足航空装备发展新阶段，提出“用先进制造模式做强核心产品”的战略发展理念，探索“管理模式+技术手段”融合变革路径，让智能制造新技术与新模式贯穿于产品研发设计与生产制造过程中，提升了运营效率，有力促进了自控所从传统科研院所向开放式、高科技、创新型企业转型。2022年11月，世界智能制造大会公布了智能制造标杆企业（第六批）名单，自控所名列其中。

架构引领管理先行

构建智能制造体系，重在“修炼内功”。“智能制造作为一种新型制造模式，不仅仅是单纯的技术变革，也是企业组织结构、经营理念，乃至社会生产关系的深刻变革。”自控所所长杨卫平说道。

作为一家设计、制造、服务一体化高度集成的航空高科技研究所，自控所产品覆盖机械、电子、光学、液压、电磁、力学、控制等多个专业，制造离散度大、定制化程度高、业务协同复杂。为优化业务流程、提升运营效率，物理企业的数字化建模成为关键，在深入学习消化集团智能制造总体架构的基础上，从顶层架构入手，构建自控所智能制造架构，正向开展了覆盖研发设计、生产制造、售后服务等业务优化设计，明晰了“企业能力建模—业务建模—产品建模—装备建模”的建模层级与模型间数据、信息关系，自顶向下，对准战略、业务、IT之间的关系，构建了“架构—模型—流程—IT—标准”为一体的AOS管理体系，打造覆盖全业务流程的多层级数字孪生模型，构建数字企业，实现了研发制造全过程、全价值链的数据贯通。

集成研发升级模式

“智能制造技术的应用，不仅强力推进了企业数字化转型，更从根本上改变了产品的设计研发模式。”这是自控所设计研发人员的共同感受。以前，自控所GNC产品的研制大多依靠高水平技术专家与科研人员的经验与智慧，从技术“小白”成长到领域“大拿”，培养周期往往需要五年以上。现在，自控所聚焦产品设计开发前端机理、原理创新过程，打造贯穿“R 需求—F功能—L逻辑—P实现”的工具链及集成环境，实现“设计—工艺—生产—服务”的统一产品模型数据传递、装备生产能力仿真，同时创新打造了知识驱动的产品研制集成环境（PDIE），将长期积累的设计工艺经验与知识固化在知识组件之中，形成可供自动化调用模型，根据不同产品的定制化需求，实现产品需求输入、逻辑计算、产品设计、仿真分析、工艺设计的全流程自动快速变型设计，一个新人只要经过简单培训就可以设计出高水平的产品，产品研发周期显著缩短、管理效能大幅提升。

数智建设重构产线

从2018年开始，自控所重新推进精益生产方式，目的是彻底改变生产方式和制造基因，目前已实现100多个单元物理成型、标准作业SOP基本贯彻，为数智化建设奠定了良好基础。

根据产品多品种、小批量、高度定制化的特点，面向产品快速切换需求，自控所提出面向产品的产线动态重构总体方案，开发了集成多种典型零件加工、清洗、检验于一体的自动化加工，针对不同处理要求自动适配工艺的特种加工，人机融合智能柔性化装配等数智化产线近10条，并融合层次化建模、数字孪生、产线仿真等技术，建设数字孪生平台，实现面向不同型号产品的、数据驱动的智能产线“虚拟动态拼装”。以激光陀螺腔体加工生产线为例，根据不同订单，只需将实际产线的产品、装备、工装刀具等全部制造资源进行虚拟组合，驱动产线自动排产与加工，便可容纳多种型号产品同时生产，制造资源得到最大化利用，最大产能得到常态化运行，效率提高30%以上。

数据驱动自主运营

自控所结合自身多专业协同、保密要求严、高精密高集成的制造特点，自主开发了PMIS、MES、SMS等全套生产运营管理信息系统，实现从市场订单、生产计划、采购供应、制造执行、库存管理等全业务链集成管理，并在企业管理驾驶舱上实现集中管控。在保密要求下，构建自动化跨网络数据交换系统，实现内外部的业务流、信息流、资金流的一体化集成管理，降低供应链运作成本，推动与上下游厂商之间的业务协同，实现数据驱动的企业运营管理透明管控。

经过多年来的探索与实践，自控所打造了以“架构引领的企业正向设计能力、PDIE集成的研发创新能力、动态可重构的柔性生产能力、数据驱动的透明运营管理能力”为特征的，数据驱动的航空机载高端装备智造新模式，实现了产品研制周期缩短35%、生产效率提高30%、运营成本降低20%的显著成效，未来将深度结合研究所在航空产业链地位，以及产品小核心大协作的外协外包的现状与需求，将经验、模式、工具向外部推广，最终推动制造生态由问题驱动到流程驱动、由业务驱动到数据驱动的能力升级，为航空高质量发展插上智能“翅膀”！