“航空制造企业的质量体系相同，工作模式几乎接近，所以这套TCM+MES+TEM的制造整体解决方案具有很强的可复制性。这个体系，不是兵器、不是船舶、也不是民品，可以说是为航空体系独立打造的，通用性非常好。”北京长空机械有限责任公司工程技术部副部长吴松如是说。

　　2012年的最后一周，昌平的残雪还未消融，寒冷侵袭着这里的每一丝空气，北京长空机械有限责任公司的新址就坐落在这里。当记者走进长空机械厂区，却看到了与外面的寒冷形成鲜明对比的一幕，长空机械一车间里正干得热火朝天。数字化产品制造平台上线以来，作为试点的一车间，运用先进的设计和工艺管理技术，攻克了一个又一个生产制造难题。

　　长空机械是以精密机械加工为主体、技工贸相结合的国有大型企业，以高精尖技术为基础，在精密机械加工以及液压动力源调整装置方面位于国内领先地位。如中航工业的众多上级单位和兄弟企业一样，致力于航空事业的长空机械同样有着一份航空报国梦，2005年迁址至此，长空机械拉开了迈向现代化新工厂的序幕，近几年逐步深入的信息化应用，更加加快了长空机械航空报国的步伐。

　　向左or向右?长空机械的信息化拐点

　　在长空机械发展过程中，一向很重视企业信息化的建设工作，CAD/CAPP/CAM/PDM等软件的应用，为企业研发建立了产品数据和研发业务管理的平台。吴松告诉记者，在长空机械信息化深化应用过程中，曾一度遇到向左还是向右的问题。站在十字路口，如何选择信息化拐点或许决定着未来几年长空机械的业务模式。事实上也的确如此，作为军工企业，长空机械自身业务的流程性和逻辑性非常强，加上不可抗拒的突发情况和特殊流程，仅仅通过一套软件系统来改进当下的业务难题，是非常复杂的。

　　工艺系统如何搭建?深化二维应用or推翻重建三维

　　长空机械是以精密机械加工为主体业务的企业，工艺系统在设计和制造这两大业务中担负着起承转合的作用。在长空机械发展的40年时间里，已经积累了大量的工艺经验，并通过CAPP系统的应用提升了工艺规划的工作效率。

　　出于长远考虑，长空机械越来越意识到二维CAPP系统只能解决二维工艺规程的卡片编制，而无法集成三维设计模型，更无法进行三维工艺设计、仿真、管理等工作。在Teamcenter的应用基础上，CAPP系统也存在着与PDM兼容的问题，无法直接利用PDM系统中的设计BOM形成结构化工艺。

　　继续使用CAPP系统的优势则是全面普及应用已久，几十年的技术积累和工艺资料，早已成为工艺人员和车间现场工人的习惯。如果推倒重建，就要废掉此前已经固化的工艺知识，新系统的难度和风险不言而喻。

　　制造执行系统是缓是急?

　　对于制造执行系统，长空机械也有类似的顾虑。吴松回忆说，在普遍认为制造执行系统是一个实施难度非常大的系统之余，长空机械参与信息化规划的人分成了赞成派和反对派。

　　因为当时长空机械的制造过程缺少三维化、结构化的工艺支持，生产过程更多是人为操作模式，通过“流动本”记录每个零件在整个车间的生产过程，包括质量、人员、操作、检验等，这无疑对操作人员提出了很高的要求，如何确保数据准确性成为生产现场的一大挑战。在人工模式下，生产过程信息的及时反馈、生产数据的报表统计分析、产品质量和批号的快速追踪等等都成为制约长空机械制造端业务发展的瓶颈。

　　反对上MES系统的观点也不无道理，如果说推倒CAPP重建三维工艺系统面向的是素质较高的工艺员，那么急着上MES就要牵扯到现场一线工人，在长空机械这种传统国企中让一线工人在软件系统上工作，难度不能忽视。同时，长空机械的业务特点也决定了MES的实施难度，作为军工企业，长空机械产品的制造环节不得不纳入质量体系，一旦MES系统提上议程，对长空机械来说将要跨出很大的一步。

　　工装系统?是封闭独立or开放集成

　　长空机械有专门生产工装设备的车间，所谓信息化建设牵一发动全身，工艺系统和制造执行系统的何去何从，自然牵连到工装管理系统。

　　吴松介绍，长空机械产品制造过程中所使用工装设备涉及业务范围远比生产产品本身所涉及的业务范围宽泛，如工装要在企业内经过订单、采购、设计、工艺、计划、生产准备、生产制造、借出借入、维护检验等环节。而这一系列的业务是跨部门完成的，需要多个部门进行紧密的链接和协作。

　　那么，究竟是将工装系统建设成封闭独立的一个系统，还是采取集成的方式贯通在相关的业务系统中?成为长空机械争论许久的难题。

　　在这一节骨眼上，长空机械请来了为他们实施CAD和PDM系统的通力公司，经过深入交流，通力公司介绍了波音“建立单一产品数据源”的应用，引起了长空机械的兴趣，也进一步引出了数字化制造平台的建设。通力公司的介入对长空机械来说无疑非常及时，协助长空机械在企业信息化过程的重要拐点上做出了抉择。

　　通力公司助力长空机械搭建TCM+MES+TEM系统平台，打造可复制的航空制造整体解决方案

　　在长空机械原有的信息化体系中，通过实施Teamcenter作为产品研发管理平台，管理大量的产品设计数据;使用NX作为CAD/CAM工具，对产品研发流程、图文档、BOM都进行了有效管理;在工艺部门实施了CAPP系统管理产品工艺规划。

　　初具雏形的研发信息化建设框架让通力必须找到一个切入点，通过对长空机械设计制造端业务现状的分析，并结合长期致力于制造行业的最佳实践，通力找到了问题的结症：建立单一的产品数据源。具体到软件系统，首当其冲的是二维CAPP系统存在着兼容问题和扩展缺陷，无法直接利用PDM系统的设计BOM，也无法实现基于三维模型的工艺设计、形成结构化工艺。这一看似简单的问题实则影响着长空机械未来制造执行系统、工装系统等多个系统的实施。

　　图1 实现单一的三维产品数据源

　　实现单一的产品数据源是制造企业信息化长期的发展方向，无独有偶，这一目标与长空机械的MBD(基于模型的工程定义)愿景正好契合。所谓MBD(Model Based Definition)，基于模型的工程定义，是一种基于3D(三维)技术的数字化技术。它能够实现产品定义的三维模型表示，产品的所有相关信息都能关联到产品模型中，同时能够对数据进行集成管理。采用全三维基于特征的产品表述方法，建立一个具有完整信息(三维尺寸标注及各种产品结构信息等)的三维数字模型，从而取消二维工程图，保证设计数据的唯一性。设计模型不仅描述设计几何信息而且定义了三维产品制造信息(如材料消耗等)和非几何的管理信息(如产品结构、BOM等等)，下游人员仅需一个模型即可获取全部信息，减少了对其他信息系统的过度依赖，使设计制造之间的信息交换可以不完全依赖信息系统的集成而保持有效的连接，即解决唯一数据源问题。

　　长空机械设计所在产品研发端正朝着这一方向努力，而如何将这一愿景延伸至生产制造端，给通力即将为其打造的数字化制造平台提出了挑战。

　　与长空机械达成共识之后，通力为长空机械的数字化制造平台设定了这样的目标：“建立单一的产品数据源、缩短制造周期时间、降低或消除资料查询时间、减少在制品、改善产品质量、全面的工装管理”。

　　集成的TCM+MES+TEM数字化制造平台

　　借助世界先进的工业软件Teamcenter和Camstar的组合，以及二者强大的定制功能和二次开发能力，长空机械结合现有的信息化系统，实现了工艺、制造和工装的管理。

　　图2 数字化产品制造平台总体流程图

　　如此一来，长空机械的数字化制造平台含盖了工艺规划管理系统(TCM)、生产执行系统(MES)和工装管理系统(TEM)三个部分。通过TCM系统建立三维的、结构化的工艺;通过实施MES系统监控车间的生产执行过程，并在MES系统中纳入航空企业质量体系;在TCM和MES两个系统上，进行专项客户化开发，实施TEM系统，实现专用工装的设计、工艺规划管理，以及工装的出入库、借用、报废等管理。

　　吴松用一组时间和数据概括了这一项目的成果和价值：从2011年6月项目启动以来，项目业务调研用了3个月时间、软件的开发定制也用了3个月时间，但MES系统的试运行就用了近8个月时间。从2011年底到2012年7月19日验收之间的8个月里，通力对长空机械针对MES系统提出的491项问题和改善意见进行了定制开发。而TCM系统功能的客户化和二次开发达到210项，TEM系统则是279项。

　　图3 数字化产品制造平台总体体系结构

　　通力公司具备多年的数字化制造项目实施经验，在长空机械数字化产品制造平台的建设过程中，一方面依托国外成熟软件产品，另一方面结合通力公司的实施项目经验和行业实践进行开发和集成。目前，数字化产品制造平台已基本形成：

　　工艺规划管理系统(TCM)：TCM系统基于Teamcenter的Manufacturing Process Management模块作为管理平台，方便在原有Teamcenter的设计BOM 基础上进行功能扩展，以结构化及三维可视化的工艺形式进行工艺规划，系统有效的管理工艺BOM、工艺/工序/工步数据、工装设备等生产资源数据。借助TCM系统，长空机械的制造过程已基本实现工艺BOM管理、工艺分工、材料定额、三维数字化装配、零件工艺、CAM数据管理、制造资源库的建立、典型工艺知识库的建立、工艺变更管理、工艺文件管理、审批发放流程、可视化和权限管理等主要业务。

　　生产执行系统(MES)：基于Camstar Manufacturing的MES系统，对长空机械工厂中所从事的制造活动进行管理、监控，并实现同步运转，同时将它们实时集成到核心业务流程中，以实现企业级的精益制造管理。基于的MES系统，长空机械实现了系统内外的派工管理、在制品管理、产品加工物料跟踪、产品信息的追溯、设备状态管理、车间生产相关资源的管理、数据统计和报表分析等功能。另外，得益于CAMSTAR易于扩展的特性，通力在CAMSTAR上进行了大量的客户化，二次开发内容包括功能开发、集成接口、在制品出入库管理、各类生产报表和看板等。

　　工装管理系统(TEM)：基于TEM系统，长空机械能够实现全面的工装管理。首先，实现工装设计及工艺管理，基于Teamcenter平台实现工装申请、工装任务分配、工装设计、工装工艺规划、工装审签、工装更改、工时记录等;其次，实现工装库管理：基于Teamcenter平台的分类功能建立工装库，使工艺人员基于特征查询工装，提高工装的重用率;另外，实现工装出入库的管理，基于条码扫描和资源管理功能进行二次开发，记录工装的出入库时间和次数，以及设备利用效率，使工具室人员了解工装的利用率。

　　对于这一集成的TCM+MES+TEM数字化制造平台，吴松认为：将军工行业的质量体系纳入进来，是长空机械整个数字化制造项目最大的难点，实施难度增加了数倍，但正是克服这一难题，也成为整个数字化制造项目的亮点。吴松说，“作为军工企业，我们厂生产数据的准确性和可追溯性要求非常高，哪里出现参差品、差品或是废品?如何出现的?由谁确认的?何种原因?有无相关单据和计量结果?都需要在系统中追溯出来，这些信息和数字化制造系统分不开。”

　　2012年，为打造成质量效益型企业，长空机械开展了一系列独具特色的“质量效益记心中、迸发激情立新功”主题活动。这与长空机械数字化平台试运行的时间不谋而合，也正是在集成的TCM+MES+TEM数字化制造平台下，长空机械对生产制造环节产品质量的管控有了长足的进步。

　　可复制的航空制造整体解决方案

　　在MES系统和TEM系统已完成验收、TCM系统正处于试运行阶段，吴松对这一平台在航空企业的推广前景也表示看好：“航空制造企业的质量体系相同，工作模式几乎接近，所以这套TCM+MES+TEM的制造整体解决方案具有很强的可复制性。这个体系，不是兵器、不是船舶、也不是民品，可以说是为航空体系独立打造的，通用性非常好。”

　　事实上，这种可复制性更多的是对航空企业制造业务流程再造的可复制性，而并非整个数字化制造系统的生搬硬套。在制造业信息化领域，通力具备多年的整体解决方案咨询和实施服务经验，为长空机械打造的数字化制造平台，是其致力于航空制造整体解决方案的一个缩影。

　　吴松告诉记者：我们的MES系统如今只保留了10%左右的基本功能，其他90%的功能都是依据航空质量体系定制开发的，这样一个系统，包含了大量的技术底蕴，已经融入了航空制造企业的最佳实践。正是如此大量的定制和二次开发，长空机械的TCM+MES+TEM系统成为具备航空制造企业特点的数字化产品制造平台。

　　推进MBD全三维数据模型，贯通产品核心业务链

　　通过TCM+MES+TEM系统的实施，长空机械试点的两个车间，已基本实现了产品制造过程基于统一的数据源，实现结构化工艺、数字化工艺验证、全面工装管理、对车间生产任务的派工管理、对在制品的状态监控、制程跟踪、对设备能力和利用率的有效分析和负载平衡、对车间资源进行优化配置建立透明、高效的产品制造过程管理。

　　长空机械下一步的信息化规划，则主要有两大发展方向：其一、全面推进MBD全三维数据模型，从研发设计端延伸到生产制造端。其二、深化PDM/TCM/MES/TEM四大系统的应用，加强系统内部集成。同时，实现和ERP的集成，贯通产品核心业务链。

　　吴松说，“我们希望借助MBD全三维数据模型，打通设计的三维建模，到基于三维的工艺编制，再到基于三维图的数控编程，同时基于三维图的工装设计，零件编程完之后进行数控加工，加工完之后实现实物三坐标的三维测量。目前，我们的部分零部件已经走通了这套流程，但尚未全面应用。真正步入MBD的全面应用，是长空机械、也是我们集团公司的产品战略方向。”

　　长空机械几大信息系统之间的集成，涉及到TCM与PDM系统集成、TCM与ERP系统集成、TCM与DNC系统集成、MES与TCM系统集成、MES与ERP系统集成、MES与DNC系统集成等多个集成关系。既要保证各个系统都有各自需要的数据信息，既要保证数据来源的惟一性，也要保证所需信息的完整性和准确性。以TCM和ERP为例，TCM与ERP系统之间要完成双向数据的传递，以保证工艺员进行工艺规划时获得制造过程中可用的制造资源，生产计划人员可以获得详细的制造工艺过程，以便安排生产计划。通力公司在各个系统的实施过程中，采用了统一的数据模型和信息接口，为未来系统大集成提供了良好的基础。

　　吴松认为：以长空机械的业务模式来说，ERP系统犹如企业的屋顶，PDM/TCM/MES/TEM则是四根柱子，四根柱子需要为屋顶提供强有力的支撑。目前，我们的系统之间实现了一定的集成，但深度还不够，距离贯通产品核心业务链还有一段路要走，这是我们未来信息化的一个发展方向。

　　后记

　　长空机械非常重视企业信息化建设工作，不管是工程软件的技术积累，还是信息化管理软件应用，都具有一定的水平，这为数字化产品制造平台的搭建提供了必要的条件。在采访过程中记者也了解到，长空机械的三维数控编程技术和三维计量技术都非常成熟，诸如很多曲面、叶轮叶片、复杂零部件，均可实现三维自动测量，在生产上引进的现代化数控加工设备和先进制造技术，组建了高水平的数控车间。借用吴松的一句话：有了这些前提，长空机械的数字化产品制造平台的搭建也就时不我待、水到渠成了。

　　除了数字化产品制造平台的建设，通力公司还为长空机械完善了硬件网络配置和系统架构部署，另外，通力公司为整个项目的实施提供了实施方法学的支持，为整个项目的成功提供了进一步的保障。正是有了通力公司在制造业信息化领域多年的咨询服务能力和实施经验，在整个项目实施过程中，长空机械积累不少心得，锻炼了队伍、建立了信息化操作和管理规范，平稳的完成向数字化制造的过渡。