GBT 43919-2024(英文版) 民用航空锻件数字化生产车间集成要求标准立项发展报告

民用航空锻件数字化生产车间集成要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RequirementsforIntegrationofDigitalProductionWorkshopforCivilAviationForgings摘要随着全球民用航空产业的迅猛发展，航空锻件作为飞机结构与发动机关键部件的重要基础材料，其产品质量、生产效率与可追溯性直接关系到航空安全和产业竞争力。当前，我国民用航空锻件制造正处于从传统模式向数字化、智能化转型的关键阶段，亟需统一的车间集成标准来规范和引导行业发展。在此背景下，国家标准GB/T43919-2024《民用航空锻件数字化生产车间集成要求》于2024年4月25日由国家标准化管理委员会正式发布，并将于2024年11月1日起实施。本标准是我国首项针对民用航空锻件数字化生产车间集成领域的国家标准，填补了该领域标准化工作的空白。本标准规定了民用航空锻件数字化生产车间集成的总体要求、系统架构、数据集成、设备集成、生产过程集成、质量追溯集成及信息安全等方面的技术要求，适用于民用航空锻件数字化生产车间的规划、建设、改造与验收。本标准的发布实施对于推动我国民用航空锻件制造业数字化转型、提升产品质量一致性、增强产业链协同能力、对接国际航空制造业标准体系具有重要的现实意义和深远影响。本报告对该标准的编制背景、编制过程、主要技术内容和实施意义进行了系统分析，并展望了标准未来深化发展的方向。关键词：民用航空锻件；数字化生产车间；系统集成；智能制造；国家标准；工业互联网；质量追溯Keywords:CivilAviationForgings;DigitalProductionWorkshop;SystemIntegration;IntelligentManufacturing;NationalStandard;IndustrialInternet;QualityTraceability一、引言1.1研究背景航空工业是国家战略性高技术产业，是强国建设的重要支撑。航空锻件广泛应用于飞机机身结构件、发动机盘轴类零件、起落架等关键部位，其质量水平直接影响飞机的使用寿命和飞行安全。据统计，一架大型民用飞机中锻件数量可达数千件，其价值占整机采购成本的相当比重。随着C919大型客机的商业化运营和ARJ21支线客机的批量交付，我国民用航空产业进入了快速发展期，对高性能航空锻件的需求持续攀升。然而，与快速增长的市场需求相比，我国航空锻件制造企业在数字化生产车间建设方面仍面临诸多挑战：一是车间内各类制造设备、检测设备和信息系统之间存在“信息孤岛”，数据难以互联互通；二是锻件生产过程涉及制坯、加热、模锻、热处理、机加工、检测等多道工序，跨工序协同困难；三是航空适航审定对锻件的全生命周期可追溯性提出了极高要求，传统管理模式难以满足；四是各企业数字化建设水平参差不齐，缺乏统一的技术规范和实施路径。1.2标准编制目的为贯彻落实《国家标准化发展纲要》和《“十四五”智能制造发展规划》的战略部署，推动新一代信息技术与航空制造技术深度融合，亟需研究制定民用航空锻件数字化生产车间集成方面的国家标准，以统一技术要求、规范系统建设、促进互联互通、保障质量安全。GB/T43919-2024正是基于上述行业需求而制定的重要技术标准。二、标准编制背景与任务来源2.1政策背景近年来，国家相继出台了一系列推动制造业数字化转型升级的政策文件。2021年发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》明确提出“深入实施智能制造和绿色制造工程，培育推广新型制造模式”。2021年12月，工业和信息化部等八部门联合印发《“十四五”智能制造发展规划》，提出“到2025年，规模以上制造业企业大部分实现数字化网络化，重点行业骨干企业初步应用智能化；到2035年，规模以上制造业企业全面普及数字化网络化，重点行业骨干企业基本实现智能化”的发展目标。在航空领域，中国民用航空局发布的《智慧民航建设路线图》亦强调推动航空制造业数字化智能化转型，提升航空产品研制生产质量与效率。上述政策文件为本标准的编制提供了坚实的上位指导。2.2行业需求分析航空锻件属于典型的离散型制造产品，具有“多品种、小批量、高复杂度、严要求”的生产特点。数字化生产车间的核心在于实现人与设备、设备与设备、设备与系统、系统与系统之间的全面互联和深度融合。通过对国内主要航空锻件制造企业的调研发现，当前行业内普遍存在以下问题：（1）设备接口协议不统一，不同厂商的锻压设备、加热炉、热处理炉、数控加工中心、三坐标测量仪等难以实现数据互通；（2）车间层与管理层之间的数据传递不畅，生产计划、物料状态、设备状态等信息的实时性和准确性不足；（3）锻件质量数据的采集多依赖人工记录，数据完整性、一致性和可追溯性难以保证；（4）各企业数字化转型路径各异，缺乏可参考的标准化技术方案。因此，制定统一的民用航空锻件数字化生产车间集成标准，已成为行业发展的迫切需求。2.3标准制定单位本标准由中国标准化研究院归口管理，由全国航空器标准化技术委员会提出并组织起草。主要起草单位包括中国航空制造技术研究院、中国商用飞机有限责任公司、中国第二重型机械集团、中国航发北京航空材料研究院等国内航空制造领域具有代表性的科研院所、整机制造企业和锻件生产骨干企业。三、标准主要技术内容3.1标准适用范围本标准规定了民用航空锻件数字化生产车间集成的总体要求、系统架构、数据集成要求、设备集成要求、生产过程集成要求、质量追溯集成要求以及信息安全要求。适用于民用航空锻件数字化生产车间的规划、设计、建设、改造和运行维护，也可作为民用航空锻件数字化生产车间的验收依据。3.2总体要求标准提出，民用航空锻件数字化生产车间的建设应遵循以下基本原则：一是统筹规划、分步实施，结合企业实际需求和技术基础，科学制定建设方案；二是标准引领、规范建设，各系统间的集成应遵循统一的信息模型和接口规范；三是数据驱动、持续优化，充分挖掘车间生产运行数据的价值，形成持续改进闭环；四是安全可靠、自主可控，核心系统和关键设备应满足网络安全和数据安全要求。3.3系统架构标准明确了民用航空锻件数字化生产车间的参考架构，将其划分为设备层、控制层、车间层和企业层四个层级。其中，设备层主要包括锻造设备、加热设备、热处理设备、机械加工设备、检测设备及物流设备等；控制层主要包括可编程逻辑控制器、数据采集与监控系统等；车间层主要包括制造执行系统（MES）、仓储管理系统（WMS）、质量管理系统（QMS）等；企业层主要包括企业资源计划系统（ERP）、产品生命周期管理系统（PLM）等。标准对各层级之间的接口关系和数据流向进行了规定，并对系统集成中涉及的主数据管理、数据字典、信息模型等内容提出了统一要求，旨在从顶层设计层面解决“信息孤岛”问题。3.4数据集成要求数据集成是数字化生产车间建设的核心内容。标准对数据采集、数据传输、数据存储和数据分析提出了明确技术要求：（1）数据采集：规定关键设备应具备数据自动采集能力，采集参数应涵盖设备运行状态参数（如温度、压力、吨位、行程等）、工艺过程参数（如变形量、应变速率、加热曲线等）以及产品质量参数。数据采集频率应满足工艺控制和质量分析的需要。（2）数据传输：要求车间内部网络应采用工业以太网或工业现场总线，数据传输的实时性和可靠性应满足生产控制要求。各系统之间的数据交换应遵循统一的数据接口规范。（3）数据存储：规定生产过程数据和产品质量数据应实现长期保存，保存期限不少于航空适航审定要求的最长追溯周期。关键工艺参数和质量数据应支持多维度检索和快速调取。（4）数据分析：鼓励企业利用大数据分析技术，对设备运行效率、工艺稳定性、质量一致性等进行深度分析，支撑工艺优化和预防性维护。3.5设备集成要求民用航空锻件数字化生产车间的设备集成是车间实现数字化运行的硬件基础。标准从以下方面提出了要求：（1）设备联网：关键生产工艺设备应具备联网通信功能，支持主流工业通信协议。对存量设备不具备联网能力的，宜通过加装传感器和数据采集模块进行数字化改造。（2）设备监控：应建立统一的设备监控平台，实现设备运行状态实时监视、设备故障报警和设备运行效率统计等功能。（3）设备控制：对于涉及产品质量关键参数的设备，应实现工艺参数的自动下发和闭环控制，减少人工干预带来的质量波动。3.6生产过程集成要求生产过程集成旨在实现从生产计划下达、物料准备、工序执行到完工入库的全流程数字化管控。标准重点对计划排产、物料管理、工序流转和工艺执行等方面做出如下规定：（1）计划排产：车间应具备基于订单和产能约束的自动排产能力，排产结果应能实时传递至各生产工位。（2）物料管理：应采用条码、二维码或射频识别（RFID）等技术实现锻件毛坯、在制品和成品物料的自动标识与全流程跟踪。物料状态信息应与生产计划执行状态实时联动。（3）工序流转：各工序之间的任务交接应采用电子化流转卡，实现工序任务的有序衔接和过程信息的完整记录。标准规定，锻件批次信息、设备编号、操作人员、工艺参数、检测结果等均应实现电子化记录并与生产任务绑定，确保批次级和单件级追溯能力。（4）工艺执行：关键工序的工艺参数应实现从工艺管理系统到设备控制系统的自动下发和实时采集比对。3.7质量追溯集成要求航空锻件对质量追溯的要求极为严格。标准明确，锻件质量追溯信息应至少涵盖原材料批次、锻造工艺参数、热处理工艺参数、无损检测结果、力学性能检测结果、最终检验结论和放行人员信息等内容。检测和试验数据应自动归集至质量管理系统，并与相应锻件的生产任务自动关联，支撑一键式质量追溯查询和适航审查。追溯信息应满足适航审定和客户的双向追溯要求。3.8信息安全要求随着车间数字化程度的提高，信息安全风险亦随之增加。标准对车间信息安全的网络防护、数据安全和系统安全等方面提出了基本要求，包括：车间网络应进行合理的安全分区，部署工业防火墙和入侵检测系统；重要数据应进行加密存储和传输；系统应具备完善的权限管理机制和审计日志功能。同时，标准要求关键工业软件和工业控制系统应优先采用国产自主可控产品。四、主要参与单位介绍4.1中国航空制造技术研究院中国航空制造技术研究院（以下简称“航空制造院”）隶属于中国航空工业集团有限公司，是我国航空制造技术领域唯一的综合性研究机构，长期致力于航空制造技术的基础研究、应用开发和工程转化。在民用航空锻件制造技术领域，航空制造院拥有深厚的技术积累和丰富的工程实践经验。研究院建有先进锻造技术实验室、数字化制造技术实验室和智能制造系统集成实验室，先后承担了多项国家重点研发计划项目、智能制造综合标准化项目和民用飞机专项科研项目。在数字化车间规划与建设方面，航空制造院已为国内多家航空锻件制造企业提供了技术方案设计、系统集成实施和运行维护支持等技术服务。在本标准编制过程中，航空制造院牵头组织开展了行业调研、技术研讨、标准框架设计、核心条款起草和征求意见汇总等工作，充分发挥了其在该领域的技术引领作用。五、标准实施意义5.1推动航空锻件制造业数字化转型GB/T43919-2024的发布实施，为航空锻件制造企业提供了数字化生产车间建设和集成的统一技术指引，有助于降低企业在技术路线选择上的不确定性，加速推进航空锻件生产车间的数字化、网络化和智能化改造升级。5.2提升航空锻件质量保障能力通过规范数据集成、生产过程集成和质量追溯集成，标准将显著提升航空锻件全制造过程的数据完整性、一致性和可追溯性，为企业满足民用航空适航审定要求提供标准化支撑。5.3促进产业链协同发展统一标准有助于打通航空锻件制造企业之间以及与整机制造企业之间的数据交换渠道，促进产业链上下游信息贯通和业务协同，提升产业整体运行效率。5.4助力国产航空装备走向国际市场本标准的发布实施，将为我国民用航空锻件制造企业对接国际航空制造业质量管理体系和数字化标准体系提供技术桥梁，有助于提升国产航空锻件产品和制造能力的国际认可度，为国产航空装备参与国际市场竞争提供有力支撑。六、结论与展望GB/T43919-2024《民用航空锻件数字化生产车间集成要求》作为我国民用航空锻件制造领域数字化车间建设的重要国家标准，充分贯彻了《国家标准化发展纲要》和《“十四五”智能制造发展规划》的部署要求，也是推动新型工业化在航空领域落地的重要技术支撑。该标准的发布填补了我国在该领域的标准空白，对于统一行业技术认知、规范系统建设、促进互联互通、保障航空锻件质量安全具有重要的里程碑意义。展望未来，随着新一代人工智能、数字孪生、工业元宇宙等新一代信息技术的快速发展，民用航空锻件数字化生产车间将向更高阶段的智能化方向演进。建议后续围绕以下方向持续深化标准化工作：一是研制航空锻件数字化车间智能制造能力成熟度评估标准；二是制定面向航空锻件行业的工业互联网平台应用规范；三是加强数字孪生模型构建与数据接口标准的研究制定；四是推动本标准与航空适航审定要求的深度衔接，积极对接ISO/TC20等国际标准化组织，为全球航空