天津航天長征火箭制造有限公司 王 超 王 湃 張曉舫

運載火箭的制造系統(tǒng)與研制技術(shù)十分復(fù)雜，涉及眾多的研制生產(chǎn)與協(xié)作配套單位，并且需要多個企業(yè)、區(qū)域及專業(yè)開展協(xié)同制造。目前，傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈管理方式已無法滿足新形式下型號任務(wù)的需求，如何利用先進的制造技術(shù)和信息技術(shù)提升供應(yīng)鏈管理水平和釋放供應(yīng)商生產(chǎn)能力，成為迫切需要解決的問題。

本文以天津航天長征火箭制造有限公司（以下簡稱“天津火箭公司”）的協(xié)同制造經(jīng)驗為例，設(shè)計并構(gòu)建了基于云制造的運載火箭供應(yīng)鏈協(xié)同制造組織模式、體系結(jié)構(gòu)與運作模式，總結(jié)了云制造平臺的關(guān)鍵技術(shù)及難點，并在云制造平臺中定義了各類不同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和質(zhì)量管理體系，改善了企業(yè)的供應(yīng)鏈管理方式，釋放了供應(yīng)商的生產(chǎn)能力，有效提高了協(xié)同制造效率。

一、基于云制造的供應(yīng)鏈管理及需求

（一）云制造下的供應(yīng)鏈管理

云制造是近幾年提出的一種基于知識、面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化智能制造新模式，融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、CPS、數(shù)字孿生等信息技術(shù)，通過拓展現(xiàn)有制造模式和服務(wù)技術(shù)，將各類制造資源和制造能力虛擬化、數(shù)字化，并進行集中的智能化管理與運營。在云制造理念出現(xiàn)之前，企業(yè)往往擁有幾個固定的產(chǎn)品供應(yīng)商，主要根據(jù)生產(chǎn)能力和成本報價來選擇供應(yīng)商。對于產(chǎn)品的工藝設(shè)計和質(zhì)量控制，企業(yè)通常需要和供應(yīng)商進行多輪的技術(shù)交底，有時也需要二級供應(yīng)商的共同配合，但是也容易出現(xiàn)供應(yīng)商選擇困難、協(xié)同制造效率低等情況。而在云制造理念出現(xiàn)之后，企業(yè)的供應(yīng)鏈管理方式由傳統(tǒng)的簡單層次管理模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐栽浦圃炱脚_為核心，客戶和供應(yīng)商可直接在云制造平臺上開展工藝研發(fā)、生產(chǎn)計劃管理與排產(chǎn)、質(zhì)量控制、供應(yīng)商評價分析等業(yè)務(wù)的模式。

（二）運載火箭協(xié)同制造的需求

運載火箭的生產(chǎn)研制涉及工藝研發(fā)、零部件制造、產(chǎn)品檢驗管理、質(zhì)量狀態(tài)控制等多個過程，涉及的配套產(chǎn)品具有零件數(shù)量眾多、質(zhì)量控制嚴(yán)格、制造精度要求高等特點。隨著運載火箭研制模式的變化及數(shù)字化要求的日益提升，傳統(tǒng)串聯(lián)式的協(xié)同模式已無法滿足航天“高質(zhì)量、高效率、高效益”的需求，需要構(gòu)建以航天質(zhì)量管理體系為核心，以互聯(lián)網(wǎng)云平臺為依托，將各類制造資源和制造能力統(tǒng)一管控，實現(xiàn)對產(chǎn)品全生命周期協(xié)同制造管理和優(yōu)化的新模式，以達到縮短產(chǎn)品研制周期、降低產(chǎn)品成本的目的。

二、基于云制造的供應(yīng)鏈協(xié)同制造模式設(shè)計

（一）協(xié)同制造組織模式的構(gòu)建

根據(jù)運載火箭協(xié)同制造的特點和供應(yīng)鏈管理要求，本研究首先構(gòu)建了基于云制造的協(xié)同制造組織模式，通過互聯(lián)網(wǎng)將客戶和供應(yīng)商接入云制造平臺，將每個供應(yīng)商作為一種“制造服務(wù)”項目進行管理。云制造平臺中定義了各類不同產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和質(zhì)量管理體系，根據(jù)各類客戶對不同產(chǎn)品的質(zhì)量需求和制造要求，在平臺中自動匹配相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并提供個性化定制需求。云制造平臺包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、工藝設(shè)計、質(zhì)量管理、生產(chǎn)制造、BOM管理、質(zhì)量追溯等產(chǎn)品全生命周期管理。

基于云制造的供應(yīng)鏈協(xié)同制造管理模式將不同地域、不同類型的企業(yè)整合為類似“制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”式的松耦合組織模式，在云制造平臺上引入航天質(zhì)量管理體系，定制各類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，并在企業(yè)生產(chǎn)制造過程中加入各類質(zhì)量要求和管理要求，實現(xiàn)對產(chǎn)品全生命周期的管理和數(shù)據(jù)追溯?；谠浦圃斓墓?yīng)鏈協(xié)同制造管理模式，通過企業(yè)間資源共享、生產(chǎn)負(fù)荷分析、信息傳遞和過程管控等方式，將各個企業(yè)聚合在一起，大大彌補了企業(yè)間的差異與自身的不足，形成制造能力互補、管理體系統(tǒng)一、產(chǎn)能實現(xiàn)最大化的“虛擬”制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。聯(lián)盟中的各個企業(yè)可以采取不同的合作方式，例如，固定客戶的定制性生產(chǎn)、圍繞研制型產(chǎn)品的能力互補型合作等。這種開放式的管理模式可以滿足“多品種、小批量”的航天特色生產(chǎn)需求，減少企業(yè)重復(fù)性固定資產(chǎn)的投入，讓其專注于某些領(lǐng)域開展深入研究。

（二）協(xié)同制造體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計

為滿足供應(yīng)鏈協(xié)同制造的需求，本研究將基于云制造的協(xié)同制造體系結(jié)構(gòu)分為4個層次，包括云平臺應(yīng)用層、云服務(wù)層、體系管理層和基礎(chǔ)層。其中，基礎(chǔ)層包括網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、服務(wù)器管理、數(shù)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng)及云存儲等基礎(chǔ)設(shè)施。體系管理層主要是結(jié)合航天管理體系進行建模，包含工藝管理、任務(wù)管理、原材料管理、工裝管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、成本管理等管理要求，并在云制造平臺中進行建模和功能實現(xiàn)，該層也為云服務(wù)層提供基礎(chǔ)功能的模塊。云服務(wù)層將體系管理層中的業(yè)務(wù)功能進行整合，并以服務(wù)的方式提供給應(yīng)用層，該層主要包括工藝設(shè)計云、生產(chǎn)管控云、供應(yīng)鏈管理云、設(shè)備管理云等，構(gòu)成了云制造平臺的業(yè)務(wù)主體。應(yīng)用層主要是面向企業(yè)和客戶，并為其提供所需的平臺功能，主要包括工藝設(shè)計、數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)計劃管理、生產(chǎn)執(zhí)行反饋、質(zhì)量管控、設(shè)備管理及供應(yīng)商分析等。圖1為基于云制造的協(xié)同制造體系結(jié)構(gòu)圖。

（三）供應(yīng)鏈協(xié)同制造運作模式

在對協(xié)同制造體系進行研究分析的基礎(chǔ)上，本研究構(gòu)建了基于云制造平臺的供應(yīng)鏈協(xié)同制造運作模式?；谠浦圃炱脚_的供應(yīng)鏈協(xié)同制造運作流程主要分為5個部分：（1）制造商與供應(yīng)商在云制造平臺上發(fā)布需求信息和資源信息；（2）云制造平臺會根據(jù)需求定義，采用多條件搜索、能力匹配等方式，為制造商推薦相關(guān)供應(yīng)商及其相關(guān)信息，并完成制造成本評估；（3）平臺會根據(jù)供應(yīng)商的制造資源、生產(chǎn)負(fù)荷等多種約束條件進行智能排產(chǎn)，制定切實可行的生產(chǎn)計劃；（4）供應(yīng)商在生產(chǎn)制造過程中，云制造平臺將根據(jù)生產(chǎn)管理方式為其構(gòu)建獨特的生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行鏈路，供應(yīng)商需要按照生產(chǎn)執(zhí)行鏈路中的制造節(jié)點進行生產(chǎn)制造，并記錄產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)及數(shù)控設(shè)備運行數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)采集；（5）通過云制造平臺開展相關(guān)的產(chǎn)品檢驗、物流配送及供應(yīng)商評價等工作。圖2為基于云制造的供應(yīng)鏈協(xié)同制造運作模式圖。

圖1 基于云制造的協(xié)同制造體系結(jié)構(gòu)圖

三、云制造平臺建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)與難點

（一）管理體系建模

產(chǎn)品的多樣性與管理的復(fù)雜性決定了如何將不同的管理體系落實到云制造平臺上，成為云制造平臺建設(shè)過程中的關(guān)鍵問題和技術(shù)難點。平臺設(shè)計開發(fā)了以“制造執(zhí)行鏈路”為核心的生產(chǎn)管理模式，中心思想是將各類質(zhì)量要求和管理要求落實到產(chǎn)品生產(chǎn)制造流程上，當(dāng)制造過程中出現(xiàn)異常情況時，按照質(zhì)量管理要求觸發(fā)其異常處理流程，實現(xiàn)對產(chǎn)品制造過程的全生命周期管理。

基于“制造執(zhí)行鏈路”的生產(chǎn)管理模式，依靠航天質(zhì)量管理體系模型，以管理標(biāo)準(zhǔn)化文件為基礎(chǔ)，從質(zhì)量管理要求和生產(chǎn)管理方式2個方面進行建模，將制造管理模式由“客戶提要求，供應(yīng)商被動執(zhí)行反饋”轉(zhuǎn)變?yōu)椤霸浦圃炱脚_規(guī)劃業(yè)務(wù)流程、記錄過程數(shù)據(jù)、反饋異常事件，供應(yīng)商按規(guī)劃業(yè)務(wù)流程生產(chǎn)”的模式，以此實現(xiàn)對工藝、質(zhì)量、設(shè)備、成本等縱向制造管理要求的橫向聯(lián)結(jié)，貫通產(chǎn)品制造流程，消除客戶和供應(yīng)商之間的信息斷層。

（二）智能化決策分析

為了充分釋放供應(yīng)商的生產(chǎn)能力，提升協(xié)同制造效率，減少不必要的前置時間，智能化決策分析是云制造平臺的重要功能。云制造平臺通過量化分析構(gòu)建了以制造裝備為最小單元的生產(chǎn)系統(tǒng)，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實時感知協(xié)作單位生產(chǎn)負(fù)荷的變化和數(shù)控設(shè)備的運行狀態(tài)，結(jié)合人工智能與數(shù)據(jù)分析，不斷優(yōu)化任務(wù)與資源的匹配，并進行動態(tài)的優(yōu)化調(diào)整。從多個生產(chǎn)作業(yè)方案中選擇最優(yōu)生產(chǎn)計劃，使整個生產(chǎn)流程形成一個“實時感知—動態(tài)優(yōu)化—智能決策控制”的過程。

圖2 基于云制造的供應(yīng)鏈協(xié)同制造運作模式

（三）信息化技術(shù)應(yīng)用

信息化技術(shù)應(yīng)用是基于云制造的供應(yīng)鏈協(xié)同制造模式成功實施的基礎(chǔ)之一。云計算、大數(shù)據(jù)分析、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)、電子商務(wù)、消息機制等電子信息技術(shù)為云制造平臺的正常運行提供了技術(shù)保障。云制造平臺負(fù)責(zé)收集產(chǎn)品制造全生命周期的數(shù)據(jù)，并以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對影響產(chǎn)品制造的“人、機、料、法、環(huán)”進行全面分析，識別出制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)短板，不斷優(yōu)化生產(chǎn)資源的配置。

四、結(jié)束語

本文從改善企業(yè)供應(yīng)鏈管理、降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本、充分釋放供應(yīng)商生產(chǎn)能力入手，設(shè)計并構(gòu)建了基于云制造的協(xié)同制造組織模式、體系結(jié)構(gòu)和運作模式，為公司建立智能化供應(yīng)鏈管理積累了經(jīng)驗。