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制造业信息化工程应用示范企业应用案例
信息化推动企业生产方式的革命
成都飞机工业（集团）有限责任公司
二00二年十二月十日
成都飞机工业（集团）有限责任公司是我国大型航空工业企业，设计、研制和成批生产歼击机的重要基地，公司员工16000人，中高级职称人员2566人，承担着国家重点工程、超七飞机研制、波音、空客转包生产、汽车模具、包装机械、柴油电喷系统和磁悬浮飞机等军民品科研生产经营任务，2001年实现销售收入17.1亿元，再创历史新高。成飞是国家863/CIMS的应用示范企业之一，成飞CIMS工程获得中航总科技进步一等奖、国家科技进步二等奖和国家863计划15周年先进集体等奖励，标志着成飞企业信息化建设进入国内先进行列。成飞信息化建设所取得的成果来之不易，是在国家科技部和中航一集团等上级部门的关心支持和有关大学和研究所帮助下，公司领导高度重视，广大科技人员和业务部门共同努力，产学研结合，不断结合企业生产经营发展的实际需求，加强企业IT技术的开发应用和管理的结果。因此，认真总结和分析成飞信息化建设的经验和教训，对继续推进成飞IT技术应用发展，以信息化带动工业化，推进新型工业化实现航空企业的跨越式发展有重要意义。
一、成飞企业信息化建设的发展历程
成飞企业信息化建设历经了CAD/CAM单项技术应用、CAD/CAM局部集成和CIMS工程实施三个发展阶段，现已初步建成了以成飞航空产品设计、制造、质量和生产管理为主线的成飞企业信息化系统工程，覆盖了成飞生产经营的主要活动，在成飞科研生产中发挥了不可替代的重要作用。
1978年至1983年是成飞企业信息化建设的第一个发展阶段,主要目标是通过CAD/CAM单项技术的应用，克服飞机结构件机械加工的“细脖子”、缩短新机研制周期。公司自主开发了C－SURF曲面造型和加工系统，在歼七Ⅲ型新机研制中，完成了从建立飞机改型部位的外形数学模型，到关键工装和结构件的数控加工的CAD/CAM单项技术应用的全过程，缩短研制周期半年以上，节约大量研制费，打开了IT技术在飞机制造各主要环节应用的局面。“计算机辅助制造技术在歼七Ⅲ型飞机研制中的应用”荣获1985年国家科技进步二等奖。
1984年至1989年是成飞企业信息化建设的第二个发展阶段，主要目标是通过CAD/CAM局部集成，形成优质批生产歼七飞机和歼七飞机的改进改型能力。公司自主开发了IDMS系统（集成计算机辅助设计和制造系统），用于歼七E型飞机的研制，缩短研制周期8个月，节约大量研制费，加速了歼七飞机的改进改型。“计算机辅助技术在J7E飞机研制中的应用”荣获1990年航空航天部科技进步二等奖。
1989年至2000年是成飞企业信息化建设的第三个发展阶段，主要目标是在CIMS理念的指导下，对成飞已有计算机数控技术资源进行必要的改造、充实、完善和集成，满足成飞国家重点工程研制和国外航空部件转包生产等多品种、小批量生产经营的需求。公司开发了CAD/CAPP/CAM集成系统，实现了飞机整体结构件无纸设计制造关键技术的突破；开发了成飞航空产品生产管理系统，为实现航空产品生产“准时制”和“零库存”打下基础，在麦道机头、波音尾段转包生产和国家重点型号工程研制中获得了明显的技术经济效益。
成飞经过20多年的企业信息化建设发展，信息化基础设施建设已经达到一定的规模，使成飞约三分之一的制造资源实现了信息化。促进了成飞生产方式的革命，形成了与国际接轨和适应国家重点型号工程研制的新的生产能力，增强了成飞的市场竞争力。信息基础设施建设内容包括：
建成了1000MB以太园区网，上网站点近1500个，完成了成飞至611设计所金航网工程和法宇航专线网络工程。 企业级服务器5台。
UNIX工作站60台（安装CATIA V4系统60套，3C系统8套，VERICUT系统8套），NT工作站25台（安装UGⅡ系统、CATIA V5等）。 形成了一批具有自主知识产权的应用软件产品。
85KSS3 4900接CATIA工作站SS3 4400计算中心网络连接冗余网络连接接CATIA工作站402# 4007402# C9000接网络站点企业级数据库各车间原有网络连接（供应、生产管理、车间工艺组）接CATIA工作站7KSS430039# 4007接CATIA工作站SS3 4300工装所201A 4007SS3 4900SS3300201A C900039# C9000总工艺SS3 4900接网络站点18K、项目办接网络站点各车间原有网络连接（供应、生产管理、车间工艺组）接网络站点各车间原有网络连接（供应、生产管理、车间工艺组）成飞园区网络示意图
图1 成飞计算机网络结构示意图
二、成飞企业信息化建设的系统工程
成飞企业信息化建设是随着成飞IT技术应用的发展一步一步地从单项技术向系统集成推进的，成飞CIMS工程是企业信息化建设的系统工程。
（一）成飞CIMS工程实施概况
成飞从1989年8月以来，在国家科技部和中航总公司及有关院校和研究所的大力支持和帮助下，在国家863/CIMS专家组的指导下，以国家863/CIMS研究中心为技术依托，历时十年，完成了成飞CIMS工程的可行性论证、初步设计、详细设计，并分三个阶段进行了三期工程的实施和应用。
成飞CIMS一期工程（1989.8～1994.10）完成了从CIMS总体设计到突破口项目的开发，重点是在麦道80/90机头转包生产中应用实施；成飞CIMS二期工程（1995.1～1996.5）是对一期工程有限目标和突破口项目的完善和应用实施，重点是在国家重点工程中的全面应用；成飞CIMS三期工程 4（1997.1～1999.12）是对CIMS一、二期成果的巩固及深入应用，系统总体集成和实用化，重点是在波音、空客等转包生产上的应用实施。
经过十年持续不断的努力，公司新增投资3000多万元，建成了以航空产品生产管理系统为核心的管理信息分集成系统（MIS）；以复杂飞机结构件CAD/CAPP/CAM集成系统为核心的工程信息分集成系统（3C）；建立了包括FDNC生产线和波音装配车间管理系统的车间管理与控制分集成系统（SFC）以及包括军、民机、使用过程管理系统的质量管理分集成系统；在CIMS网络和数据库系统的支持下，初步形成了以航空产品设计、制造和生产、质量管理为主线的集成系统，成飞CIMS总体功能结构如图2所示。
CAC CIMS管理信息分系统（MIS）质量管理分系统（QIS）工程信息分系统（3C）车间管理与控制分系统（SFC）网络分系统（NET）数据库分系统（DB）图2 CAC CIMS总体功能结构
（二）成飞CIMS工程实施的特点
1、航空管理模式的变革
针对成飞在企业管理方面与国外航空产品转包生产存在的差距，在成飞CIMS工程实施中，建立了以MRP－Ⅱ实施为重点的包括经营管理、人事劳资、财务、总经理查询及办公自动化系统等在内的管理信息分集成系统（MIS）和质量信息管理分集成系统（QIS）。
成飞CIMS一期工程中引进了国外的MRP－Ⅱ系统进行二次开发，用于美国麦道80/90机头转包生产的生产管理和物料管理，促使了麦道机头进入稳产创汇阶段。在CIMS三期工程中，为克服引进软件的缺陷，进一步深化应用，按照MRP-Ⅱ的原理以及与工业工程相结合的方法，自行开发了“成飞集团航空产品计算机辅助生产管理系统”，该系统引入了“准时制（JIT）”、“零库存”的管理思想，针对成飞军机批生产、新机研制、国外航空产品转包生产等多种航空产品管理的特点，采用架次管理与批次管理混合共存，规范了生产管理的统一模式，实现了一个企业多种复杂产品生产的统一管理。对公司各车间生产计划执行情况和库存以及关键大件进行动态跟踪，并能实现能力平衡和资源平衡。该系统已全面应用于成飞公司生产指挥系统和各生产车间的军机和转包生产管理，成为公司生产管理的重要手段。
波音装配车间的管理信息系统全面覆盖车间专业科室、库房和装配现场，对转包部件的架次装配计划、AO工位计划、制造资源交付计划、库存状态、配套及缺件情况以及生产现场的各类信息进行计算机管理和跟踪，提高了生产管理的敏捷性，降低了库存，使产品准时交付率由70%提高到90%；减少民机公司库存量10%。
在航空质量管理方面，先后开发了军机质量信息管理系统、民机质量信息管理系统和使用过程质量信息管理系统，分别对军机和民机的零件制造质量、装配过程质量信息、使用过程质量信息进行动态管理。机加、钣钳、装配、锻铸、工装等检验站与公司检验处之间实现了质量信息传递单、不合格品审理单、定检定试、设计更改单等质量信息的无纸传递；民机QIS系统针对波音转包生产的业务流程和质量管理模式，满足了波音转包生产质量控制与管理的需求；实现了生产过程中质量信息跟踪，特别是对关键件、重要件的质量控制，有效地保障了军、民机关键件、重要件的实物质量。通过使用过程管理系统对已交付几千架飞机的交付、使用情况、用户反馈的信息和故障信息进行跟踪管理。
总经理查询及办公自动化系统采用基于WEB技术的体系结构有效地实现了C/S与B/S结构的结合，实现了从MIS、QIS、SFC等分系统动态采集生产计划与进度、产品质量、经营计划、财务与成本、科研项目、技术改造、型号研制、转包项目、人力资源信息、底层计划及执行情况等信息的集成，经汇总、分类、统计生成各类报表；办公自动化系统使公司办公室的秘书、接待、文电、广告等管理实现了计算机化。该系统已成为公司领导的辅助工 6 具，为公司领导层提供及时、准确的信息，为科学决策、适时指挥、进一步提高工作效率和工作质量起到了良好的效果。
工具管理系统完全取代了手工管理，已管理340多种工具类别，完成 26000 多项专用工具的计算机辅助编码，提高了工作效率6倍以上；CIAS综合信息获取系统，对公司经营和生产的综合信息(包括劳资、财务、生产、质量、销售、供应、技安等信息)进行科目定义、运行管理和信息查询、统计分析和管理。飞机价格系统、人力资源系统、财务系统等在应用中不断完善和扩充。
通过CIMS一、二、三期工程的实施，成飞的生产管理由传统手工管理到MRP－Ⅱ管理，从CIMS一、二期局部应用到覆盖整个军、民机航空产品的管理，使航空产品的管理模式发生了根本的变革。
2、航空制造技术的创新
在成飞CIMS工程开发实施中，充分利用成飞二十多年来引进的CAD/CAM(CATIA、UG等软件)和数控机床等资源，以工程信息集成为主线，重点开发了飞机结构件CAD/CAPP/CAM集成系统(简称“3C”系统)、工艺文件管理系统、车间自动化系统（SFC）等应用系统，将成飞异构计算机环境下的单元技术有机地集成起来，应用于飞机结构模线设计，工装设计，工艺过程设计，数控零件编程、仿真、加工与检测。在国家863/CIMS主题“九五”关键技术攻关课题“航空CIMS工程”中，以型号工程主起落架舱段为应用对象，成飞与611所采用并行工程的模式和方法，以金航网和PDM为集成平台，初步实现了部件级数字化并行设计制造和基于统一产品模型的异地设计和制造的信息集成。
基于加工特征、带有智能化专家系统的“3C”系统，针对飞机复杂结构件框、梁、肋加工的“瓶颈”，在我国首次实现了CIMS环境下飞机结构件ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ功能、界面和信息的全过程集成。该系统从94年下半年投入正式使用以来，通过在应用中不断完善和改进，已经成功地应用于国家重点工程、J7改型飞机及波音转包生产等主要结构多项零件的编程与加工，提高了效率1－6倍，缩短了研制周期，提高了质量，在国家重点工程复杂结构大件的编程和加工中发挥了重要作用，取得了显著效益。
工艺计划与材料定额管理系统的开发应用,实现了将产品的设计结构转化为产品的制造、工艺结构，确定零部件的制造工艺路线、生产顺序及其配套关系；计算零件的明细定额，对工艺分工（MBOM）、材料定额更改历史情况进行追朔。已建立了军机和波音转包生产等多个机种的MBOM，实现了动态管理。并与生产管理系统无缝集成运行，保证了信息的正确性，满足了生产需要。
工艺文件管理系统的开发和应用，实现了总工艺师室下属资料室、零件科、转包科、装配科及工艺计划科的各种工艺技术资料管理、工艺和设计文件的归零管理和跟踪。飞机数控结构件CAPP达到80%以上，常规机加件、钣金件、装配件CAPP的普及率大大提高。在国家重点型号研制中，40％的导管通过直接获取设计的CAD信息，进行数控弯管。
通过基于CATIA的智能型飞机数字化工装CATFix系统的开发和应用，建立了工装设计的专家知识库和数据库,包括标准件库近200类，1000种规格，型材库种类200多种，实现了复杂飞机装配型架的三维CAD设计及数字化预装配，设计周期缩短1/2～2/3。成飞工装CAD设计达到50％以上；结构模线全部采用CAD设计并通过计算机网络直接传递信息进行样板的激光加工。
应用PDM集成平台，采用金航网远程接收和产品数据接口两种方式，对异地设计（611设计所）远程发放的数据（EBOM和产品三维模型和二维图纸等）进行接收和管理。制定了MBOM标准描述的规范，走通了基于PDM平台的飞机EBOM到MBOM的转换和重构；建立了基于PDM的飞机数控结构件工艺制造信息集成管理的模型；实施了转包部件的产品配置管理和构型管理；611设计所发放的国家重点工程后机身的设计信息全部是通过PDM发放到成飞PDM数据库中进行管理。
所有数控机床，全部联网实现加工程序和管理指令的自动下达和完成反馈。建立了物料立体库和刀具立体库，物料和刀具管理系统取代了手工台帐管理。采用服务器和单元服务器进行实现了车间生产计划和调度的计算机管理。
通过飞机结构件“3C”集成系统的开发应用，并经过接口程序实现与CATIA、UGⅡ等CAD/CAM系统及工艺文件管理系统、FA系统等的集成；以及以PDM为集成平台的二次开发与应用，跨越了CAD、CAPP、CAM孤立运行，提高了CAD/CAM的整体效益，在局部范围内走通了无纸设计和制造的过程，实现了飞机复杂结构件编程与加工技术的创新。
在成飞CIMS工程开发实施中，由于除基础平台和CAD/CAE/CAM的主流产品采用引进的商品化软件以外，绝大部分工程和管理系统都是与院校、研究所联合开发或自行开发的。通过CIMS工程的实施，以信息集成为重点，在系统总体集成上下工夫，目前，以总经理查询系统为中心，集成了生产、质量、计划、人事、劳资、总师办、转包办、科技、技改等信息。以航空产品生产管理系统为核心，集成了工艺计划系统（MBOM）、生产准备、工具、波音装配车间管理、数控FA等系统。以工艺文件管理系统为中心，实现了FA、3C等系统的信息集成。
（三）成飞企业信息化产生的效益
成飞CIMS实施产生了明显的市场效应，为赢得了世界上两大航空公司的定单发挥了重要作用。成飞目前承担了航空部件波音757尾段（包括波音757垂尾、平尾和机身48段）和空中客车A320/340舱门的定单，并已成批交付。
1、统一规范和优化了成飞军、民机生产管理的模式
波音、空客转包生产实现了架次管理，计划执行准时率提高到90%。生产负荷基本均衡、缺件情况大为缓解，装配配套率明显提高。此外，波音转包部件的生产管理信息能及时动态提供给美方代表，实现了生产管理信息与波音代表的共享，保证了波音产品的准时交付。
2、提高了飞机研制质量，缩短了制造周期
在国家重点工程和超七等新机研制中，用计算机建立了全机外形三维数学模型，完成了结构设计、系统和工程分析；模线绘制100%由计算机完成；工装CAD、工艺过程设计CAPP、数控弯管CAM、复杂机加结构件和工装的数控加工都提高到一个新的水平。
3、提高了编程效率和质量
采用CAD/CAPP/CAM集成系统，使复杂飞机结构零件编程与加工周期大大缩短，节省了大量工艺装备。在复杂飞机结构件制造的主线上，走通了无纸设计和制造过程，提高了飞机制造水平，缩短了与发达国家的差距。
4、实现了生产过程中质量信息的动态跟踪
通过对军、民机制造过程、装配过程、使用过程的计算机管理，特别是对关键件、重要件的质量控制，有效地保障了产品的实物质量，使零部件返修、返工、报废造成的工时，材料损失降低10%以上。对成飞航空产品质量管理和售后飞机的服务质量起到了重要的保障作用。
通过CIMS的大规模的工程应用，成飞已成为国际上航空产品转包生产合格的、有竞争能力的承包商，赢得了世界上两大航空公司的订单；初步具有航空产品部件级异地无纸设计制造的能力，为新一代航空产品的开发创造了必要的条件，为支线飞机的生产奠定了基础；同时，也培养造就了一批复合型人才。
成飞的企业信息化建设特别是CIMS工程的实施应用，促进了成飞生产经营的发展，1999年以来，销售收以每年平均30%左右的速度增长，使成飞进入了高速稳定发展的道路。
（四）成飞信息化建设的组织管理
成飞在信息化建设的组织管理中，坚持了集中统一的IT技术领导，采用了适应发展的IT应用组织机构。成飞从80年代初起先后成立了以总经理为首的计算机委员会、计算机领导小组和CIMS工程领导小组，使成飞信息化建设的领导集中统一到企业的业主，成为企业一把手抓的一件大事。此外，成飞还设专职主管IT技术的副总工程师，使成飞以总经理为首的计算机领导小组对成飞IT技术的集中统一领导落到了实处。
成飞在20多年的IT技术应用发展中，始终注意调整公司IT技术应用发展的组织机构，组建了计算中心和数控中心。当成飞开始实施CIMS工程时，成飞在公司CIMS领导小组的领导下，组建了成飞CIMS工程行政指挥系统和总设计师系统，为成飞CIMS工程实施提供了可靠的组织保证。
成飞CIMS工程实施组织体制如图３所示。
CAC-CIMS领导小组CAC-CIMS行政总指挥行政总指挥系统总设计师系统信息技术中心CIMS项目办CIMS总体室CAC-CIMS总设计师处、室专业厂处、室专业厂处、室专业厂MISIPT组QISIPT组CAD/CAMIPT组SFCIPT组DBIPT组NETIPT组
图３成飞（CAC）CIMS工程实施的组织管理体制
三、成飞企业信息化建设的展望
成飞20多年来持续不断地推进企业信息化建设，用信息集成制造技术改造传统产业，提高了航空产品制造和管理水平，促进了公司与国际接轨，尝到了甜头。但是，对于航空制造这种技术密集的高技术产业，企业信息化是一个长期、艰巨的系统工程，我们在信息化建设中存在以下一些主要问题：
１、企业信息化基础设施建设投入力度还不够，数字化设计/制造/管理的先进生产能力不足与企业生产经营发展对信息技术的需求还有一定的差距。
２、企业资源计划管理主要还在企业内部，应进一步扩大到成品件和标准件等供应链管理和客户关系管理；对车间底层的管理还应下功夫。
３、数字化制造主要在飞机数控结构件，还应进一步扩大到钣金件、系统导管、复材零件加工等；工装和工艺的数字化设计的范围和规模还应进一步扩大和深入。
４、由于成飞实施CIMS工程较早，很多系统是由自行开发或与院校研究所联合开发，CIMS 各分系统之间的集成上虽下了很大的功夫，但在CIMS总体集成上还存在薄弱环节，还需要不断努力完善和改进。
５、随着公司深化改革的不断深入，需要进行某些管理和业务流程的优化和重组，有关应用部门的基础数据还需要进一步规范。
６、企业信息化人才队伍的稳定还需要进一步采取措施。
成飞在“十五”期间信息化建设的主要思路是：
继续推进以飞机设计制造数字化、并行化，管理科学化、敏捷化，信息网络化为特征的数字化设计/制造/管理为主线的企业信息化建设工作；抓好十五国家863/CIMS重大专项“基于广域专网的航空产品异地协同敏捷设计制造系统”在成飞的应用实施工作，抓好国家制造业信息化工程---超七飞机研制数字化设计/制造/管理项目和新支线飞机五厂二所异地数字化设计/制造/管理技术在成飞的试点工作。建立面向二十一世纪、面向全球合作与竞争的航空现代集成制造系统，提升航空工业的信息化水平，增强新一代军机和民机的敏捷、快速研制能力，提高航空工业核心竞争力与国际合作能力，用信息技术带动航空工业实现跨越式发展。
成飞“十五”期间信息化建设的主要规划和目标是：
１、结合成飞“十五”期间在新机研制和国外航空产品转包生产进行计算机和数控能力的技术改造，统一规划和实施，建设好成飞INTERNET/INTRANET以及基于航空广域专网、支持飞机异地协同敏捷设计制造系统的基础平台和支撑环境。
２、全面应用飞机数字化技术，实现飞机研制的异地数字化并行设计制造，实现飞机研制由物理样机、模拟量传递为主向数字样机、数字量传递为主的技术与管理体系转变。
３、在不断完善成飞MIS系统的基础上，深入实施企业资源计划管理（ERP）技术和飞机型号的项目管理，在广域专网的支持下应用敏捷供应链技术与协同产品商务系统，实现飞机成品件及标准件的管理与客户关系管理。进一步加强对车间底层的制造资源计划管理和质量管理。
４、建立基于知识工程的飞机工装设计和工艺设计系统，实现飞机关键工装的数字化设计以及机加、钣金、装配等专业的数字化工艺设计；实现飞机结构件、部分钣金件、系统管路和复材零件等的数字化制造及检测。
５、建立飞机数字化制造的产品数据管理系统（PDM），实现重大型号飞机基于单一数据源的产品数据管理、EBOM到MBOM的转换和重构以及基于PDM的飞机结构件的工艺模型、工艺信息、NC程序、质量信息和更改跟踪等信息的集成管理。
成飞将在20多年持续不断地推进企业信息化建设的基础上，不断总结经验和教训，结合公司实际，用数字化设计/制造/管理技术改造航空制造业。扎扎实实推进信息系统的实用化和工程化，使飞机设计制造的数字化率、信息集成度及企业的网络化率得到显著提高，从而进一步提高航空制造业的创新能力，缩短产品开发周期、使其适应小批量、性能和质量要求更高的现代市场需要，提高航空工业市场反应能力。成飞信息化建设的不断推进，将使成飞的“优质、准时、低成本”的管理理念逐步得到落实，并实现航空制造业的跨越式发展，缩短与发达国家的差距，提高公司参与国内外市场竞争的实力。
结束语：通过对成飞企业信息化案例的回顾和思考，我们深刻认识到，以信息化带动工业化的发展战略是我国发展社会生产力的理论创新，系统工程的理念和方法是企业信息化建设的适用方法，加强企业IT应用管理是企业信息化成功的关键。让我们以勇于探索、敢于创新的精神，认真总结经验教训，加速制造业信息化建设，以信息化带动工业化，推进新型工业化，实现工业企业的跨越发展。
