目前,国内航天企业由于其产品的特殊性,在数字化制造、信息化管理方面仍然处于起步阶段,而热处理生产管理现状还没有跟上航天装备产品制造数字化信息化的发展步伐,传统经验型的热处理技术难以通过信息整合融入集成制造系统,成为航天产品制造信息化的薄弱环节。一些专业热处理生产企业或者大型企业的热处理车间都开始进行热处理车间数字化信息化改造,因此,总结航天产品热处理生产特点、建设热处理数字化生产管理模式具有重要意义。
1.航天产品热处理生产现状与特点
航天产业正在向着高机动性、高耐用性、高安全性方向发展,这就要求材料具有更高的强度和韧性,具有更好的抗应力腐蚀和抗疲劳性能,因此航天产品热处理不仅要精确控制获得的微观组织以保证性能,而且要尽可能减小变形以保证后续的加工和装配,降低残余应力以保证部件的尺寸稳定性,提高其使用性能及寿命。航天产品具有“多品种、小批量”的特点,例如某院热处理中心年热处理生产涉及60多种材料牌号、近批次,工艺种类多样、参数复杂多变,传统热处理生产管理模式在热处理生产过程控制、设备管理与质量可追溯性方面存在明显不足,很大程度依赖人工操作。热处理加工手动记录每批来料的来货日期、客户单位、材料牌号、性能要求、联系人等,工作量大,效率低,统计困难;现场使用纸质工艺文件查阅,通用工艺范围较宽,导致产品性能存在波动;航天产品需要可靠完整的追溯系统,原始生产记录必须详细清楚,包含路卡号、图号、零件名称、材料牌号等近二十项信息,以便进行热处理生产过程管理及后续质量追溯。
近年来,航天型号产品研发周期不断缩短,随着任务量逐步增加,传统的生产管理方式暴露了生产数据记录繁复、人工记录易出错、数据流通不畅及传递滞后、缺少科学的计划排产、调度指令不及时、质量追溯过程复杂、指导性不强等弊端,传统热处理生产及管理模式已经满足不了航天产品研制生产需求,也限制了业务发展和技术进步,一定程度上影响了航天型号产品的快速发展。因此,研究热处理数字化生产管理模式,开发热处理生产管理系统,并进行多系统有效集成,实现在信息管理系统中直接查看设备运行状态、参数采集数据、部分设备远程控制等,便于科学排产、过程控制及质量追溯等。
2.热处理生产管理流程梳理
热处理的专业性质决定了现场数据的实时采集、全面过程控制、专业知识的积累和优化是目前热处理生产急需解决的焦点问题,基于精益思想研究热处理生产管理过程方法,实现航天产品热处理生产从来料、检查、登记、工艺制定、排产、生产、记录、检验到出货的全过程科学管理,生产流程梳理如图1所示,每个节点都在生产管理系统中操作记录,完成工件在热处理车间流转的全过程监督记录,形成生产数据库,解决目前存在的来料管理松散、工艺知识积累慢、人工排产效率低、手工记录易出错等问题,加强热处理生产可追溯性,保证航天产品质量。
图1航天产品热处理生产过程流程图
3.航天热处理数字化生产管理系统架构与功能
根据热处理专业特点及航天产品生产和质量管理的特性,热处理生产信息管理主要包括来料管理(市场部)、工艺管理(技术部)、作业管理(生产部)、质量管理(质检部)等,还配有材料与热处理数据库、设备信息库等,系统架构如图2所示。
图2热处理生产管理系统主要架构
(1)基础信息库
系统具备客户信息、产品信息、员工信息、设备信息、典型工艺等基础数据库,数据库中按照模板准备相应信息批量导入软件,即可在生产过程中便利提取和使用,如在实际生产过程中某些因素发生变动,可以直接增加、修改、删除数据库中信息。客户信息库中每个客户均形成自己的产品信息库,便于后续直接调用主体信息,仅在每批来料时修改数量、重量等特定信息。
(2)任务管理
任务管理模块实现对应客户及产品信息登记,并记录本批次产品的零件数量、重量或性能要求等特定信息;也可新增客户及产品信息,完成来料登记。系统开发对应生产执行系统(MES)的接口模块,可使实现任务信息传输,自动录入包含路卡、工作令、图号、名称、材料牌号、零件数量等信息。来料需要进行自检,不合格产品按规定进行退回或者客户确认,合格产品进入后续阶段。
(3)工艺管理
实现热处理典型工艺及历史工艺查询、新产品工艺编制。现有热处理工艺项目三十余项,按照工艺种类设置不同模板,包含入炉温度、加热介质、升温速度、加热温度、保温时间、冷却介质等主要工艺参数信息,在制定工艺时直接调取相应模板。如果已有典型工艺符合该工件的热处理加工要求,可直接选择,也可进行参数修改,否则由工艺人员新增工艺来实现。
(4)作业管理
实现系统最主要的生产排产、派工、生产记录等管理功能。根据工艺、设备、装炉量、计划完成时间等情况进行排产,确定是否进行合炉、分炉,生成炉批号,并对工艺时间参数进行适当修改生成执行工艺,形成唯一单号,标注设备、炉批号、执行工艺、零件列表等信息。排产中加工设备是获取设备信息库中录入的“生产设备”类型的设备。
不同的产品根据来料登记时选取的加工路线排产到相应班组,在软件中的生产记录模块找到相应炉次,根据不同的生产记录模板填写相应生产记录内容。生产记录模板中可以自行配置相关信息,操作人员可以通过不同方式(手动点击、扫描工艺执行单
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