1 产品概述
制造易航空航天复合材料 MES 软件,是研行(苏州)工业科技有限公司面向航空航天复合材料零部件及复材工装制造场景打造的生产执行与制造运营管控平台。产品以“批次受控、固化可信、缺陷可溯”为核心,将复材生产中最为关键的预浸料批次与 out-time 时效、铺层过程记录、热压罐固化参数以及复材模具寿命嵌入制造执行的全过程,打造保障复材成型过程受控、支撑适航符合性证据链的复材行业制造运营管控数字化平台。
航空复合材料产品,包括航空零部件、结构件与工装模具等,与金属精密加工件在制造逻辑上存在根本差异。金属件的质量由机床精度和刀具状态“写定”,而复材零部件的质量在“铺层—封装—固化”的连续链条中逐步“长成”,且大量关键缺陷——分层、脱粘、孔隙——在固化前不可见、固化后不可逆,材成型高度依赖工装模具的热匹配性和热压罐的温度场均匀性,必须依靠无损检测在事后揭示。
制造易航空复材MES系统将复材制造“预浸料有时钟、铺层有顺序、固化有曲线、模具连型面、缺陷靠检测”的业务骨架内置为系统能力,覆盖计划协同、预浸料批次管理、铺层/封装工序执行、热压罐固化参数采集、无损检测结果绑定以及复材模具寿命管理等核心业务场景。制造易航空航天一体化平台已在广联航空、昌兴航空等企业的复材中心完成部署。-
2生产特征
2.1 订单模式
航空航天复合材料产品的订单模式具有“多品种、小批量、多批次、复杂结构集成”的典型特征,单一订单的件数往往以个位或十位计,但每一件都对应特定的铺层序列、模具和固化曲线。订单结构上,科研试制件、批产件和修理备件并存,试制阶段的铺层方案和固化参数可能在首件过程中持续调整,批产阶段则要求同一件号在多次投产之间保持高度一致性。更特殊的是,复材零部件订单与复材工装订单深度耦合:零件交付依赖模具到位,模具的热膨胀特性、型面精度和表面状态直接决定零件的型面符合性。这种“零件—工装—固化资源”三重约束叠加的订单模式,要求制造执行系统具备跨零件与工装的项目级协同能力,而非仅按工单记录工序进度。
2.2 生产模式
其一,预浸料是“有保质期和时钟的原材料” 。预浸料从冷库取出即开始累计 out-time,超时材料的树脂流动性和粘性下降,直接导致铺层贴合不良和固化缺陷;根据相关要求,时间从离开冷库开始计算,到固化周期开始为止,需要逐卷、逐批记录。
其二,铺层过程是“不可逆的顺序制造” 。每一层的铺放方向、搭接顺序和压实操作都影响最终性能。
其三,热压罐固化是制造质量稳定性关键。热压罐的升降温速率、压力平台和保温时间共同决定树脂的固化度和孔隙率。
其四,按“单件/批次 + 模具 + 罐次”追溯。要求能够回答“用了哪套模具、在第几罐、罐内什么位置、哪一卷预浸料、哪个班组完成”。
2.3 生产痛点
预浸料层面:冷库取出与归还依靠人工登记,out-time 累计靠纸质材料卡和定期人工计算,超时材料是否已被铺进零件往往在无损检测发现缺陷后才被“倒查”。
铺层与固化层面:铺层顺序、环境温湿度和压实遍数缺少逐件留痕;热压罐固化曲线存储于设备本地或由操作人员手工归档,当某一罐零件出现孔隙率超标时,难以快速判断是罐内位置温差、模具热容差异还是预浸料批次本身的问题。
模具层面:复材模具对温湿度敏感,保养和维修依赖人工排期,超期服役易引发批量零件型面超差,而模具使用次数缺少精准统计,无法科学评估剩余寿命。
检测与追溯层面:无损检测(超声、射线)的结果通常以独立报告形式存在,未与铺层记录、预浸料批次和固化罐次在系统中自动关联,质量异常时追溯链条在“检测”环节断裂,适航核查需要跨部门调取多套纸质记录。
计划协同层面:复材制造的生产计划更改率过高、执行情况追踪复杂,计划对生产的指导意义大于管控意义,急件插入和优先级调整进一步放大了这一困境。-
2.4 现有信息化工具的不足
不少复材制造企业已经部署了 ERP 或传统定制化 MES,但两者在复材成型场景中均存在结构性不足。ERP 的能力集中在订单、物料和财务层面,对预浸料超期逐卷计时、热压罐固化曲线的逐罐/逐件绑定、无损检测结果与制造履历的自动关联缺乏执行级管控深度。传统项目制 MES 则面临定制开发周期长、变更代价高的问题,而复材的铺层方案、固化参数和工装构型随型号任务频繁调整,系统必须以可配置方式而非代码重写来响应变化。
3技术架构
3.1 设计思想
制造易在航空航天复材场景中的设计思想可以概括为四个层面。
第一,将复材的“时间约束”和“顺序约束”内置为执行控制。预浸料 out-time 的逐卷累计与超时冻结、铺层工序的顺序校验与压实记录,写入开工和转序的校验逻辑,使“超时材料上铺层”“跳层漏压”在操作节点即被拦截或强制留痕。
第二,支持以“罐次—模具—零件”为追溯主线。系统从预浸料领用开始为每一卷材料赋予批次身份,铺层记录绑定模具编号,固化环节将罐次曲线与罐内零件逐一关联,无损检测结果回写同一档案,使一件复材零件的完整证据链自然闭合。
第三,模具与工装纳入管控范围。复材模具的使用次数、维保状态和适配零件在派工与开工环节参与校验,模具寿命预警与排产联动,使工装从“背景资源”变为“受控对象”。
第四,设备物联。复材车间先进的热压罐和自动铺放设备、检测设备,制造易通过差异化的采集方案统一纳入数据采集范围,提供设备端工艺端数据管控。
3.2 技术架构
制造易采用“边缘接入—平台服务—应用决策”三层架构,向上对接 ERP 与型号任务来源,向下直连热压罐、铺放设备、机加数控设备和检测设备,中间以平台化、低代码的松耦合架构承载复材业务逻辑。
边缘接入层负责复材车间异构设备的统一接入与过程数据采集。针对热压罐,通过 PLC/边缘网关采集罐内温度、压力、真空度以及升降温速率等关键固化参数,采集频率按固化过程特性设定,曲线数据在本地缓存后上传,确保网络波动时不丢失罐次级记录。针对数控加工设备(复材模具机加、零件铣切),制造易的 MDC 方案支持 FANUC、西门子、三菱、马扎克等主流系统,实时采集开机/待机/运行/报警状态、程序号、主轴负载和进给倍率等参数。
平台服务层以低代码、松耦合方式构建复材制造业务能力。制造易将大量生产业务场景沉淀为行业模板,业务流程、表单与业务逻辑通过参数化配置和模块化搭建完成,而非依赖代码改写,使企业在铺层方案调整、固化参数修订或新增复材产线时能够以配置方式响应。
应用与决策层面向不同角色提供场景化界面。计划与调度人员使用零件—工装—设备联动的排产视图,结合模具可用性、热压罐罐次容量和预浸料批次状态组织任务;铺层与固化操作人员通过工位终端或扫码完成批次校验、开工确认和罐次绑定;质量与技术人员使用追溯查询、无损检测缺陷归因和固化曲线比对分析;管理层通过看板获取罐次合格率、模具寿命状态和零件批次交付进度等指标信息。
4 核心功能模块
4.1 批次管理
系统支持以预浸料卷/批次为最小管理单元,登记牌号、炉批号、生产日期、复验状态和冷库出入库记录。系统根据预设的 out-time 限额在接近阈值时预警,在超限时将批次冻结,铺层开工扫码校验不通过则无法转序。
4.2 生产执行
铺层工序按工艺规定的铺层序列和方向逐层确认,系统记录每一层的铺放状态、操作人员和时间戳。铺层完成后的封装和真空检漏结果纳入工序记录,形成从“模具准备—逐层铺放—封装”的完整过程数据。
4.3 热压罐管理
系统支持“罐次”管理:每一罐次登记入罐零件清单、模具编号、罐内位置和所用预浸料批次,热压罐固化曲线(温度、压力、真空度随时间变化)自动采集并绑定至罐次。同一罐次内的每一个零件均可独立提取其固化曲线证据,同时保留罐内温度场分布记录。追溯可沿罐次快速定位同罐其他零件、同模具历史批次和同批预浸料,使质量排查从“逐个翻找”变为“按罐次穿透”。
4.4 质量追溯
支持无损检测(超声、射线等)的工序任务由 MES 按流程触发,检测结果——合格/不合格、缺陷类型(分层、脱粘、孔隙、夹杂)、位置与尺寸——回写至对应零件档案,与铺层记录、预浸料批次、模具编号和固化罐次自动关联。不合格品的处置流程(返修、报废、偏差让步)电子化留痕,返修后的复检结果追加至同一档案。缺陷数据可按批次、罐次、模具、预浸料炉批号等多维度汇总。
4.5模具管理
系统支持建立模具台账,登记基本参数与模具使用次数,达到预设寿命阈值时触发保养/检修预警,排产时优先分配状态正常的模具。模具的维修与型面检测记录纳入档案,与使用该模具生产的零件批次关联,使“模具状态变化—零件型面偏差”之间的关联可分析、可预防。
4.6 计划协同
系统支持多车间、多工厂计划协同,包括零部件生产、模具加工、总装等环节,任务计划统筹与任务请托管理,建立完整的全局计划链。系统支持自建或从 ERP 接收生产计划并纳入零件—工装—热压罐资源的联动视图,计划调整时同步校验模具可用性和罐次容量约束。
4.7设备监控
MDC/DNC 覆盖复材模具机加和零件铣切设备,实时呈现设备状态与任务归属。异常安灯机制支持一键呼叫工艺或维修人员,响应过程留痕。针对痛点:回应复材制造“计划更改率高、执行追踪复杂、设备与工装资源状态割裂”的现实,使计划在多变环境中的每一次调整都有资源可行性校验作为支撑。-
5 应用价值
质量追溯完整,产品将复材零部件的追溯以“预浸料批次—铺层记录—固化罐次—无损检测结果—模具编号”为主干的连续数据链。使一件复材零件在面对适航审查或客户质量复查时,能够以结构化的方式回答“用什么材料、在什么模具上、按什么顺序铺的、在哪个罐次以什么曲线固化的、检测发现了什么”。
制造过程受控,预浸料时效与铺层顺序,前移为执行节点的系统校验。超时材料在开工时被拦截,铺层顺序和压实操作逐层留痕,固化参数与规范自动比对。
模具管理受控,复材模具寿命和状态直接决定型面符合性和批量一致性。系统将模具使用次数、维保预警与排产校验联动,使模具从“坏了再修、超期再用”的被动模式转向按数据排程的主动管理。