民用航空锻件数字化生产车间集成规范-编制说明

国家标准《民用航空锻件数字化生产车间集成规范》

编制说明（征求意见稿）

一、工作简况

（一）任务来源

本项目是根据国标委发[2022]39号文《国家标准化管理委员会关于下达2022年第

三批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》（计划项目编号：20221455-

T-469，标准项目名称《民用航空数字化锻造车间集成规范》）进行制定，主要起草单

位：天津市天锻压力机有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京机电

研究所有限公司、北京航空材料研究院、首都航天机械公司、北京航空航天大学、机

科发展科技股份有限公司、天津大学、天津职业技术师范大学、山西金瑞高压环件有

限公司等。

（二）工作过程

起草阶段：

根据2022年第三批推荐性国家标准计划和要求，在全国锻压标准化技术委员会

（简称“锻标委”）的组织下，2022年12月成立了由天津市天锻压力机有限公司、机械

工业仪器仪表综合技术经济研究所、中国机械总院集团北京机电研究所有限公司（单

位名称修改，详见“十”）、机科发展科技股份有限公司（单位调整，详见“十”）、中国

航发北京航空材料研究院（单位名称修改，详见“十”）、首都航天机械有限公司、北京

航空航天大学、天津大学浙江国际创新设计与智造研究院（单位调整，详见“十”）、天

津职业技术师范大学、山西金瑞高压环件有限公司、景德镇明兴航空锻压有限公司（新

增起草单位，详见“十”）、天津百利特精电气股份有限公司（新增起草单位，详见“十”）、

天津吉达尔重型机械科技股份有限公司（新增起草单位，详见“十”）、天津市汇点机电

设备开发有限公司（新增起草单位，详见“十”）、苏州伍玥航空科技有限公司（新增起

草单位，详见“十”）、北京星航智造科技有限公司（新增起草单位，详见“十”）、武汉

理工大学（新增起草单位，详见“十”）、武汉华夏精冲技术有限公司（新增起草单位，

详见“十”）、贵州安大航空锻造有限公司（新增起草单位，详见“十”）、贵州航宇科技

发展股份有限公司（新增起草单位，详见“十”）、山东圣德智能装备有限公司（新增起

-2-

草单位，详见“十”）、江西景航航空锻铸有限公司（新增起草单位，详见“十”）等的人

员组成的标准起草工作组。工作组先后在天津、山西、江西、陕西、无锡、上海、贵

州、湖北、山东等地的有关科研院所、大专院校、生产企业、使用单位等进行了调研，

明确了标准编制原则、标准主要内容及标准编写要求。根据天津市天锻压力机有限公

司等生产企业多年对民用航空锻造车间的数字化需求、数字化实践经验和数据资料，

并结合我国标准的体系、编写要求和有关规定等，形成了标准草案。

另外，该国家标准项目《民用航空数字化锻造车间集成规范》在计划公示过程中，

收到反馈意见建议明确标准的范围。本标准的标准化对象为生产民用航空锻件的数字

化生产车间的规划、建设、验收和运营。为明确标准范围，根据此意见，将标准名称

修改为：《民用航空锻件数字化生产车间集成规范》，英文名称修改为《Integrating

specificationofdigitalmanufacturingworkshopforcivilaviationforgings》，并于2023年

3月23日由锻标委向国标委提交项目名称调整申请，并经专业处审核于2023年4月

12日通过调整申请。

2023年4月7~9日，锻标委在江苏省无锡市组织召开了标准起草工作组会议，组织

相关专家和标准起草人员讨论了标准草案的结构和各条款的技术内容，根据与会代表

的意见和建议，标准起草工作组对标准文本进行了修改完善，于2023年4月底形成了

标准的征求意见稿初稿。2023年4月27日和7月4日，锻标委分别在线上（腾讯会议）召

开标准起草工作会议，组织相关专家和标准起草人员讨论了标准征求意见稿初稿的结

构和各条款的技术内容，根据与会代表的意见和建议，标准起草工作组对标准文本进

行了修改完善，于2023年7月27日形成了标准的征求意见稿。

（三）国家标准主要起草单位

本标准由天津市天锻压力机有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、

中国机械总院集团北京机电研究所有限公司、机科发展科技股份有限公司、中国航发

北京航空材料研究院、首都航天机械有限公司、北京航空航天大学、天津大学浙江国

际创新设计与智造研究院、天津职业技术师范大学、山西金瑞高压环件有限公司、景

德镇明兴航空锻压有限公司、天津百利特精电气股份有限公司、天津吉达尔重型机械

科技股份有限公司、天津市汇点机电设备开发有限公司、苏州伍玥航空科技有限公司、

北京星航智造科技有限公司、武汉理工大学、武汉华夏精冲技术有限公司、贵州安大

航空锻造有限责任公司、贵州航宇科技发展股份有限公司、山东圣德智能装备有限公

-3-

司、江西景航航空锻铸有限公司等共同起草。

二、标准编制原则和主要内容的论据，解决的主要问题

（一）标准编制原则

本标准是首次制定。制定时遵守以下原则：

1、根据我国民用航空锻件锻造车间的数字化生产现状与数字化发展需求，将先进

的数字化技术和集成规范纳入标准。通过标准的引领，促进我国民用航空锻件锻造车

间的数字化水平的提高。

2、与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准等协调一致。

3、根据民用航空锻件数字化生产车间的生产实际和应用，使本标准在车间系统架

构、基础数字化要求、通讯网络要求、数据管理要求、信息系统集成接口要求、制造

执行系统主要功能等方面力求科学、合理、全面，具有可操作性，便于推广应用。

4、根据国情，结合我国标准的体系和有关规定等进行制定，提高标准的综合水

平。

5、对标准的结构、格式和表达方法等按照GB/T1.1—2020等标准的要求和规定

进行编写，使标准规范。

（二）确定国家标准主要内容的论据

标准主要内容：

本文件界定了民用航空锻件数字化生产车间的术语和定义，规定了缩略语、车间

系统架构、基础数字化要求、通讯网络要求、数据管理要求、信息系统集成接口要求、

制造执行系统主要功能。

本文件适用于指导民用航空锻件数字化生产车间的规划、建设、验收和运营。

标准主要内容的论据：

目前，我国没有关于民用航空锻件数字化生产车间集成相关的标准，使得航空锻

压车间的车间系统架构、现场资源数字化要求、通讯网络要求、数据管理要求、信息

系统集成接口要求和制造执行系统主要功能等均没有指导性的依据。本标准基于

《GB/T37393-2019数字化车间通用技术要求》国家标准，该标准规定了数字化车间

的数字化基本要求、基础层数字化要求、工艺设计数字化要求、车间信息交互和制造

运行管理数字化要求等，为本标准《民用航空锻件数字化生产车间集成规范》的研制

-4-

提供了重要的依据。

本标准通过定义民用航空锻件数字化生产车间集成规范的系统架构，提出车间信

息交换要求和车间集成要求等，保证了数字化车间在现场资源层、制造执行层和企业

管理层的互联互通。

本标准针对民用航空锻件数字化生产车间的多品种、小批量生产的特点，围绕生

产过程中的“人机法料环”等要素，提出了管理者、维保人员、生产人员和工艺人员

等人员的数字化要求；提出了锻造机、模具/制件加热炉、锻造机器人、热处理炉和检

测装置等生产设备的数字化要求；提出锻件生产所必须的模具与工装的数字化要求；

提出了工艺的数字化要求；提出了坯料、半成品和辅料等生产物料的数字化要求；提

出了生产现场的数字化要求。

本标准提出车间应建有互联互通的网络，从而执行数字化车间的工作任务处理，

实现管理系统、生产设备之间的通信提出了要求。

本标准提出了数据管理要求，针对不同制造商、不同型号的装备进行case-by-case

解析与集成，避免生产工序之间存在“信息孤岛”现象，满足具有多品种、小批量特

点的民用航空锻件的智能制造的要求，从而减少繁琐重复性工作与成本，破除各工序

和工艺装备的数据壁垒，采用统一性的数字化和结构化的数据进行数据的管理。

本标准提出了PLM（PDM）、ERP、MES、WMS/WCS、SCAD等，可实现设备、

生产物料、人员的数据采集和信息交互，支撑制造运行管理的功能，协同实现对整个

车间的集成管控，可实现生产过程中的“人机法料环”等要素的数据采集和信息交互，

支撑制造运行管理的功能，协同实现对整个车间的集成管控，并提出了各业务系统之

间的集成接口和各业务系统的主要功能。

本标准针对备料、模具/坯料加热、锻造成形、热处理、检测等工序的数据共享、

生产管理、质量管理和生产信息追溯等方面规范民用航空锻件数字化生产车间信息系

统，指导航空锻压数字化车间的信息系统集成。

本标准的资料性附录A部分增加了民用航空锻件数字化生产车间语义化描述例

举，补充说明了企业不同的系统之间共享数据或者交互数据的方法。

本标准的研制团队充分整合了国内各大航空锻件生产厂家对数字化车间集成的

要求，从车间系统架构、基础数字化要求、通讯网络要求、数据管理要求、信息系统

集成接口要求和制造执行系统主要功能等方面规范民用航空锻件数字化生产车间的

-5-

现场资源要素与信息系统，宏观上指导民用航空锻件数字化生产车间的建设。

（三）解决的主要问题

目前，我国没有关于民用航空锻件数字化生产车间集成规范相关的国家标准，使

得民用航空锻件数字化生产车间的规划、建设、验收和运营等缺少指导性的依据。本

标准从车间系统架构、现场资源数字化要求、通讯网络要求、数据管理要求、信息系

统集成接口要求和制造执行系统主要功能等方面规范了航空锻造智能制造系统，宏观

上指导民用航空锻件数字化生产车间的建设。本标准针对航空锻件具有客户定制、小

批量、多批次的特点，拟解决各工序和工艺装备的数据壁垒的问题，采用统一性的数

字化、网络化技术工具，建设集中管控系统，实现了产品数字化工艺设计、生产计划

管理、产品加工过程控制综合应用集成的数字化车间环境，使产品制造技术准备和加

工周期得以明显缩短，实现了柔性、高效率、高质量和低成本的民用航空锻件数字化

生产；保证了数字化车间在数据层能够实现交互、追溯、集成，进而保证了数字化车

间在现场资源层、制造执行层和企业管理层的互联互通。根据生产设备的数据模型和

数据字典，按照信息模型的集成规范，可解决不同制造商设备的互操作问题，同时，

为信息系统中的质量管控、质量追溯提供充分的信息，提高产品质量和系统集成的效

率，以及产品的可追溯性，满足了我国航空工业对产品质量和产品追溯性的要求，对

我国航空锻造产业以及高品质锻件的生产起到支撑作用。以标准手段促进我国民用航

空锻件生产企业和锻造设备制造商共同提升行业整体数字化、智能化水平，实现智能

制造转型升级。

三、主要试验（或验证）的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果

（一）主要试验（或验证）的分析、综述报告、应用实例

本标准依托天锻所承担的工信部《民用航空装备数字化车间集成》项目，为民用

航空锻件生产企业提供了系统集成解决方案，在2019年期间同时为中国航发北京航空

材料研究院和陕西宏远航空锻造有限公司等11家客户企业提供了数字化车间集成解

决方案服务，为《民用航空锻件数字化生产车间集成规范》标准的编写做了准备。同

时，在标准的编制过程中又吸收了贵州安大航空锻造有限公司、贵州航宇科技发展股

份有限公司和首都航天机械有限公司等民用航空锻件企业的数字化车间建设经验，并

对标准主要条款进行了验证。

（1）标准条目“5车间系统架构”

-6-

民用航空锻件数字化生产车间的系统架构主要包括企业管理层、制造执行层、现

场资源层的数字架构的集成，系统数据按照不同层次进行管理，整体架构如图1所示。

——现场资源层集成人员、生产设备、模具与工装和生产物料等制造资源；

——制造执行层以制造执行系统为核心软件，集成生产排程、作业管理和质量管

理等功能；

——企业管理层作为民用航空锻件数字化生产车间的上层信息管理系统，下发企

业订单计划并接收生产报表信息等。

图1民用航空数字化锻造车间系统架构

在陕西宏远航空锻造有限责任公司和首都航天机械有限公司进行了车间系统架

构的试点应用，民用航空锻件数字化生产车间的系统架构主要包括企业管理层、制造

执行层、现场资源层的数字架构的集成。

（2）标准条目“6.1人员的数字化”

管理者、维保人员、生产人员和工艺人员等人员的数字化要求包括：

——采用条形码、RFID或视觉等方式进行身份识别；

——系统可识别用户身份、状态和工作任务等信息。

在天津天锻航空科技有限公司进行了验证，授予管理者、维保人员、生产人员和

工艺人员等不同的权限，并采用RFID方式进行人员的识别。例如，当前工作人员为操

作员A，扫描作业人员操作员A的信息码。系统自动匹配其用户等级和用户权限。

-7-

图2人员权限

（3）标准条目“6.2生产设备的数字化”

生产设备数字化要求包括：

——应能够实现各类传感器的实时数据采集，能够对生产中的关键质量数据和工

艺过程数据等进行完整的记录；

——应具备可视化能力，能在车间现场显示设备的实时信息；

——应具备人机交互能力，满足操作的授权和处理相关的人机交互；

——能够实现耗电量、耗水量和耗天然气量等能耗数据的采集；

——应具备通信接口，实现与其他设备、装置以及执行层实现信息互通；

——应能接收执行层下达的活动定义信息，包括工艺参数和操作指令等；

——应能向执行层提供制造的活动反馈信息，包括锻件生产过程数据、设备的状

态信息及故障信息等；

在贵州安大航空锻造有限责任公司和进行了验证，锻造机、模具/制件加热炉、机

械手和检测装置等主要设备能够实现各类传感器的实时数据采集，能够对生产中的关

键质量数据和工艺过程数据等进行完整的记录；具备可视化能力，能在车间现场显示

设备的实时信息；具备人机交互能力，满足操作的授权和处理相关的人机交互；能够

实现耗电量、耗水量和耗天然气量等能耗数据的采集；具备通信接口，实现与其他设

-8-

备、装置以及执行层实现信息互通；应能接收执行层下达的活动定义信息，包括工艺

参数和操作指令等；能向执行层提供制造的活动反馈信息，包括锻件生产过程数据、

设备的状态信息及故障信息等；

图3生产设备的数字化

（4）标准条目“6.3模具与工装的数字化”

模具与工装的数字化要求包括：

——应针对航空锻件多品种、小批量的特点，记录完善的模具与工装档案信息，

包括模具名称、工装图号、工装名称、存放位置、入库日期、对应锻件号、工序号等；

——应记录模具的使用寿命信息，包括模具上限寿命、报废日期、压件数量等；

——使用条码及电子标签等编码技术满足模具与工装的可识别性；

——具有模具和工装的数字化的立体库，能够自动入库、存储和出库等。

在中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司进行了验证，针对航空锻件多品种、

小批量的特点，记录完善的模具与工装档案信息，包括模具名称、工装图号、工装名

称、存放位置、入库日期、对应锻件号、工序号等；记录模具的使用寿命信息，包括

模具上限寿命、报废日期、压件数量等；使用条码及电子标签等编码技术满足模具与

工装的可识别性；具有模具和工装的数字化的立体库，能够自动入库、存储和出库等。

-9-

图4模具与工装的数字化

（5）标准条目“6.4工艺的数字化”

工艺的数字化要求包括：

——生产工艺应可以数字化表述，能够被PLM和MES等系统录入和识别，能够

直接下发至生产设备以便于生产执行；

——宜结合工艺仿真软件制定工艺参数。

在天津航天长征技术装备有限公司了验证，生产工艺应可以数字化表述，能够被

PLM和MES等系统录入和识别，能够直接下发至生产设备以便于生产执行；宜结合

工艺仿真软件制定工艺参数。

图5工艺信息记录

-10-

在贵州安大航空锻造有限责任公司了验证，各工序的生产工艺参数应为统一的结

构化数据，能够直接下发至生产设备以便于生产执行，能够被PLM和MES等系统录

入和识别。

图6工艺执行参数

在陕西天成航空材料有限公司进行了工艺数字化的试点应用。以生产自由锻造系

统产品为例，采用程序锻造的方式，将自由锻造工艺编制程序达到类似模锻工艺配方，

不仅可以形成自由锻造工艺知识库，而且还可以提高制件的质量和一致性。锻造工艺

软件包实现油压机可与操作机配合作业，能够与操作机实现联动功能。联机自动模式

下，压机和操作机均自动运行。操作者在工艺师站上设定好控制参数值，保存在控制

系统中。满足初始条件后，按下工作按钮，压机和操作机进行自动联动动作，以完成

制件的制作。在压机和操作机联动过程中，以压机为主，操作机为辅。中间操作者可

随时按下静止按钮以中止动作的执行。

程序锻造模块：压机配置有程序锻造模块，可以完成多种自由锻工艺的程序锻造。

具体功能如下。

数据记录功能：可自动记录每一次压制过程的压下量、进砧量、翻转角度，最大

压制吨位，并能够自动记录每次压制完成后的压下量。

锻造监控功能：对于自动锻造过程，能够自动记录锻造过程曲线，同时实时显示

在工控机监控界面中，方便用户根据曲线调整工艺参数。

锻造程序库：针对常规锻件，可建立如轴类、筒类、方块、饼类、环类锻造程序

库，便于自动和批量生产。且程序库支持自动查询、修改、另存功能。

-11-

图7自由锻造程序库HMI界面

控制参数执行功能：在锻造过程中，可按照设定好的下压量、回程量、进砧量、

旋转角度、定位轴向位置、刻印深度等设定参数进行作业，以完成拔方、开坯、镦粗、

刻印、精整等作业。

（6）标准条目“6.5生产物料的数字化”

锻件生产需要的原料、材料、燃料、辅料和半成品等生产物料的数字化要求包括：

——使用条码及电子标签等编码技术满足物料的可识别性，包括物料的编号、参

数及使用对象等的属性定义；

——应具有单件物料和批次生产物料的编码；

——热加工环节使用的物料应在加工环节保证前后物料编码的一致性，保证可追溯；

——应采用自动或者半自动方式进行读取，并自动上传到相应设备或者制造执行

层，便于生产过程的控制与信息追溯；

——识别信息可具备一定的可扩展性。

在天津航天长征技术装备有限公司了验证，使用条码及电子标签等编码技术满足

物料的可识别性，包括物料的编号、参数及使用对象等的属性定义。

-12-

图8生产物料的数字化

（7）标准条目6.6“生产现场数字化要求”

生产现场的数字化要求包括：

——应在各工序的显著位置设置信息化显示看板；

——生产设备的工作区域位置应安装现场视频设备，进行生产过程记录和追溯；

——宜为生产人员配备终端设备进行启动工单工序启动、工序下转、不合格品审

理单处理、工装管理等操作；

——生产过程中使用尺寸测量、测温等仪器仪表所采集的检测数据应可接入信息

化系统中；

——生产过程使用的条码、电子标签等主要包含图号、批次号、锭节号或序列号、

材料牌号、材料规格等信息，并能够以批次管理（按批追溯）或锭节号/序列号管理（按

件追溯）查询锻件信息。

已经在贵州航宇科技发展股份有限公司、景德镇明兴航空锻压有限公司等多家企

业进行了验证，在各工序的显著位置设置SCADA看板；生产设备的工作区域位置应安

装现场视频设备，进行生产过程记录和追溯。

-13-

图9现场SCADA看板

图10现场工作视频

（8）标准条目“7通讯网络要求”

数字化生产车间通讯网络应具备：

——车间应建有互联互通的网络，实现各工序内设备与设备之间、工序与工序之

间、系统与系统之间的相互连接；

——车间应具备接入不同通讯协议设备的能力，传输协议应遵循GB/T38854-2020

中实时数据及命令的报文格式的相关规定；

——通讯网络安全应遵循GB/T22239-2019中第二级安全要求的相关规定。

-14-

已经在贵州安大航空锻造有限责任公司和陕西宏远航空锻造有限责任公司了验

证，车间应建有互联互通的网络，实现各工序内设备与设备之间、工序与工序之间、

系统与系统之间的相互连接；

图11工序内设备的网络互联

（9）标准条目“8.1数据采集与存储”

车间应在数据字典定义的数据采集内容基础上，结合数据的实时性要求，利用合

理的网络通信方式与数据存储方式进行数据的采集与存储，并与数据中心实现对接。

——对车间所需数据进行采集、存储和管理，并支持异构数据之间的格式转换，

实现数据互通；

——采用实时数据库与历史数据库相结合的存储方式；

——应具备信息安全策略，如访问与权限管理、入侵防范、数据容灾备份与恢复等。

在中航发中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司进行了验证，车间应在数据

字典定义的数据采集内容基础上，结合数据的实时性要求，利用合理的网络通信方式

与数据存储方式进行数据的采集与存储，并与数据中心实现对接；对车间所需数据进

行采集、存储和管理，并支持异构数据之间的格式转换，实现数据互通；采用实时数

据库与历史数据库相结合的存储方式；具备信息安全策略，如访问与权限管理、入侵

防范、数据容灾备份与恢复等。

-15-

图12数据采集与存储

（10）标准条目“8.2数据建模”和“8.3数据字典”

在贵州航宇科技发展股份有限公司、景德镇明兴航空锻压有限公司进行了验证，

车间语义化描述数据按性质分为静态数据和动态数据。静态数据指不随生产过程改变

的数据，静态数据组成静态属性集。动态数据指随生产过程和工艺流转改变的数据，

动态数据组成动态属性集。描述各类数据基本信息，包括数据名称、标识符、数据类

型、数据长度、单位和值域等。

图13数据字典例举

（11）标准条目“9.1信息系统接口内容”

车间的生产信息管理系统一般可包括：PLM（PDM）、ERP、MES、WMS/WCS、

-16-

SCADA等，可实现设备、生产物料、人员的数据采集和信息交互，支撑制造运行管理

的功能，协同实现对整个车间的集成管控。

在贵州航宇科技发展股份有限公司，陕西宏远航空锻造有限责任公司和首都航天

机械有限公司进行了车间系统架构的试点应用，实现设备、生产物料、人员的数据采

集和信息交互，支撑制造运行管理的功能，协同实现对整个车间的集成管控。

图14信息系统集成接口

各系统之间的逻辑关系可按照GB/T32854.2-2017中第4章描述的先进控制系统的

层次架构。各系统之间接口的具体信息如表1所示。

表1各信息系统之间的接口信息

信息系统接口接口内容

ERP与PLM/PDM接口PLM/PDM向ERP传递信息产品信息

PLM/PDM向MES传递信息设计信息、产品检验信息、结构化工艺信息

PLM/PDM与MES接口

MES向PLM/PDM传递信息质检信息

ERP向MES传递信息生产计划

ERP与MES接口

MES向ERP传递信息生产统计

出入库单，配套出库，退货入库，换料信息，原材料库

MES向WMS/WCS传递信息

MES与WMS/WCS接口存信息

WMS/WCS向MES传递信息出入库单完成，库存信息，退货完成，换料完成信息

ERP向WMS传递信息出入库单，半成品、工装、原料等入库单信息

ERP与WMS/WCS接口库存信息，发货信息，配套完成，半成品、工装、原料

WMS向ERP传递信息

等入库完成信息

MES向SCADA传递信息工艺指导

MES与SCADA接口

SCADA向MES传递信息信息反馈

信息系统的集成应具有开放性，支持开放标准，宜符合GB/T26335-2010中8.1的规定。

-17-

（12）标准条目“9.2数据共享”

民用航空锻件生产车间包含备料、模具/坯料加热、锻造成形、热处理、检测等工

序。信息系统可实现各工序的生产和管理所需的生产过程中的“人机法料环”等资源

信息的实时采集、数据共享、并将生产制造过程数据报表化和图表化。

在中航发中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司进行了验证。。

图15数据共享

（13）标准条目“10.1生产排程”

生产排程一般应包括如下内容：

——应根据产品交期评估和车间的生产计划，进行多品种、小批量锻件产品的合理排程，

实现车间生产设备、模具工装和人员的高效使用，达到增加产能、降低能耗的目的；

——应具备导入现场资源层的基础资料功能，通过应用程序接口API自动实时同

步导入数据，数据包含：工作日历、生产设备（资源）、资源组、辅助资源（模具）、

人员、班次、班制、仓库、供应商、物料等基础信息；

——可建立产能约束条件，包含BOM、工序、工艺路线、生产设备等，其中，工

艺路线：包含用料信息、工序信息、工序标准工时、生产设备等排程用信息；

——设备效率约束，设备班次班制约束、设备人机约束和设备维保约束等；

——可自定义排程，可以同一个产品设置不同版本BOM，设置多种生产工艺路线，

不同锻造设备设置不同的人机效率和工作时间。

——应具备客户交期、生产能力利用率和库存进行多目标优化生产排程，支持紧

-18-

急订单插单，可支持生产计划的变更影响分析和动态优化，计划快速回应客户的变化

和供应商的变化。

——具备超过订单到期时间分析预警，超负荷使用生产资源分析预警。

在首都航天机械有限公司，贵州航宇科技发展股份有限公司，景德镇明兴航空锻

压有限公司进行了试点应用，应根据产品交期评估和车间的生产计划，进行多品种、

小批量锻件产品的合理排程，实现车间生产设备、模具工装和人员的高效使用。

图16生产排程

（14）标准条目“10.2作业管理”

作业管理一般应包括如下内容：

——对各工序作业进行细化分解，形成作业计划、换模计划、质量控制计划和辅

助处理计划，将工艺参数等下发到执行端的现场设备，接收现场设备的信息反馈，实

现计划的上传下达、作业的控制和协同；

——启动工单、报工及报不合格品。

在首都航天机械有限公司进行了试点应用，根据工艺规程对各工序作业进行细化

分解，形成作业计划、换模计划和辅助处理计划等，实现计划的上传下达、作业的控

制和协同；进行工艺规程、作业指示、程序库及制件数据库的档案管理；根据生产任

务号、订单号、图号、锻件名称等进行工艺的检索；根据工艺进行生产设备匹配、生

产物料匹配、模具匹配、工装定额、材料核对和审核校对等；可将工艺指派至执行端

的生产设备，可进行锻件外协申请，可进行探伤协作申请和理化试验协作申请等；对

锻件外协进行管理、记录任务编号、锻件名称、工序名称、计划日期、技术参数等；

接收生产设备的报工信息、工件报废信息、生产过程数据的反馈等。

-19-

图17作业管理

图18工艺规程信息

图19工序管理

-20-

图20锻件外协申请

图21材料核对

（15）标准条目“10.3质量管理”

质量管控应从进料到售后，实现各生产工序以及售后质量管理，包括：

——进料应对原料、辅助材料、包装材料等采购原料进行抽验检验；

——过程质控采用人工检验和设备在线检测结合的方式，通过在线检测数据对关

键质量参数进行监控，实现质量问题预测并及时处理，结合人工抽查、稽核及不良问

题闭环处置，实现过程控制和记录；

——对于成品检验可依靠检测设备进行尺寸检测和外观检验和理化检验等，全程

实现检验数据的自动采集；

-21-

——售后质量管理则作为产品档案的重要组成部分在系统中实现记录和闭环处

置。

——具备产品质量统计、分析和预测功能，能够通过质量趋势的统计和预测，给

出产线可能存在问题的工序单元或者设备。

在首都航天机械有限公司进行了试点应用，形成锻件质量控制文件的记录，包含：

质检方案、质检计划、来料检、过程检、完工检、采购质检、异常处理、不合格审理

单审批、报废单和质量通知单等；记录进料检测数据，包含：原料、辅助材料、包装

材料等采购原料抽验检验数据；各工序依靠在线自动检测设备进行关键质量数据检测

并进行质量控制，通过质控点的过点岔道控制实现不合格品的下线；采用自动化设备

进行成品检验数据，包含：尺寸检测、外观检验和理化检验数据等；根据锻件质控卡

进行质量跟踪，包含：锻件名称、质控卡号、完成率、各工序质检数据、开始日期、

完工日期等信息。

图22质量管理

（16）标准条目“10.4生产信息追溯”

生产信息追溯可根据物料信息输入、产品信息输入等输出产品生产履历信息。追

溯信息如表2所示。

表2追溯信息

分类信息

物料标识码/坯料号/供货商、生产时间/生产班次、生产设备、产品标识码、产品属性、

输入

客户信息

原料基本信息、供货商信息、终端用户信息、锻件产品信息、废品信息、工艺标准信息、

输出

各工序追溯信息等

其中，各工序追溯信息如表3所示。

-22-

表3各工序追溯信息

序号追溯工序追溯信息

1备料材料牌号、坯料件号、备料设备号、坯料重量、坯料规格尺寸

2加热炉批号、坯料件号、上料时间、加热工艺参数、操作工

制件号、锻造机号、模具号、生产时间、工件信息、锻造工艺参数、关键过程数据、操

3锻造

作工

制件号、热处理设备号、生产时间、工件信息、热处理工艺参数、关键过程数据、操作

4热处理

工

5质检制件号、操作工、检验结果、各个工序质量检测结果档案、检测明细信息

在本标准编制过程中，在贵州安大航空锻造有限责任公司和中国航发北京航空材

料研究院进行了质量控制和产品追溯性的试点应用。

在模锻和等温锻制件产品的生产中，将模具配方数据、制件的锻后检测数据和压

制过程数据有机结合对产品的追溯性和质量管理十分必要。

为了解决锻造过程的质量控制和产品追溯性问题，需要在工艺师站增加工艺管理

软件包。根据每个工艺流程，需要设定不同的液压机参数，可将这组参数抽象为一个

名为“配方”的实体；每个工件有各自的属性如名称和材料等，可抽象为一个名为“工

件”的实体。“配方”与“工件”两个实体之间是多对多的关系，一个配方可以生产

出多个工件，从而生产不同的“压制数据”，一个工件也可以根据不同的模具或火次

对应多个配方，从而产生不同的“压制数据”。

图23数据库系统的E-R图

实体“配方”的信息包括：配方序号；模具名称；用户，即当前所登录的普通用

户或超级用户等；火次，即此配方是用于该工件的第几次压制；回程停止位置；压制

下行位置；下行停止位置；快速回程位置；保压压力；保压时间；压制速度。实体“工

件信息”的信息包括：工件序号；工件名称；材料；初锻温度；终锻温度和制件号。

联系“压制数据时间”的信息包括：序号，压制开始时间和压制停止时间。压制开始

时间和压制停止时间从上位机获取，PLC的时间和上位机需要同步。

-23-

数据分析分为工艺分析（单记录分析）和对比分析（多记录分析）。在工艺分析

方式，分析同一个记录数据文件的不同压制数据信息，如吨位和位置之间的关系，对

比分析方式，分析不同数据记录数据文件的同一个压制数据信息，如5个工件的压制

过程中的速度对比分析

图24工艺历史数据与分析界面图

（17）标准条目“10.5能源管理”

能耗管理应包括如下内容：

——应实现现场资源层设备的能耗数据、配电设备数据等的实时采集、可进行多

模式类型的能耗数据分析；

——应能方便快捷的接入各类仪器仪表设备并读取实时数据；

——对主要生产设备的实际能耗负荷占额定负荷百分比、能耗实时流量、用电日

负荷率以及电价政策的合理性使用等数据进行分析，评估可节能空间，为节能提供科

学依据；

——支持峰谷平电量费用统计分析功能，满足财务结算或节能减排结算的要求。

在首都航天机械有限公司进行了试点应用，实现现场资源层设备的能耗数据、配

电设备数据等的实时采集、可进行多模式类型的能耗数据分析；能方便快捷的接入各

类仪器仪表设备并读取实时数据；对主要生产设备的实际能耗负荷占额定负荷百分比、

能耗实时流量、用电日负荷率以及电价政策的合理性使用等数据进行分析，评估可节

能空间，为节能提供科学依据。

-24-

图25能源管理

（18）标准条目“10.6生产设备信息管理”

生产设备信息管理包含如下内容：

——应具备完善的设备档案信息，包括设备编号、设备类型、设备名称、设备主

要参数、设备模型和设备描述等的数字化描述；

——应能够显示各生产设备在车间的分布位置，并根据不同颜色显示设备的运行、

停机、故障、检修和离线等实时状态；

——应能够显示各生产设备的产量信息；

——应能够显示设备报警信息，包括：设备名称、报警时间、报警级别和报警时

间等，能够推送到相关维修人员；

——应能够自动生成设备的点检任务和点检标准，推送到相关点检人员；

——锻造设备等关键设备应具备可视化功能，应构建设备数字化仿真模型，结合

采集数据准确模拟设备的实时运行状态，并能够按照设备结构实现部件级的分解查询；

——系统应对锻造设备等关键设备进行OEE管理，对设备进行生产和使用过程改

进和跟踪，用于指导生产车间设备的使用及维护，达到提高生产效率的目的。

在中航发中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司进行了验证，具备完善的设

备档案信息，包括编号、设备类型、设备名称、参数、设备模型和设备描述等的数字

-25-

化描述；能够显示各生产设备在车间的分布位置，并根据不同颜色显示设备的运行、

停机、故障、检修和离线等实时状态；应能够显示各生产设备的产量信息；应能够显

示报警信息，包括：设备名称、报警时间、报警级别和报警时间等，能够推送到相关

维修人员；应能够自动生成设备的点检任务和点检标准，推送到相关点检人员。

图26设备档案

图27设备状态

-26-

图28设备故障诊断

具备通信接口并与执行层实现信息互通，能接收执行层下达的活动定义信息，满

足各项制造运行活动的参数定义和操作指令等，能向执行层提供制造的活动反馈信息。

图29生产设备的数字化

（19）标准条目“10.7仓储管理”

仓储管理包含如下内容：

——应结合工厂内部的物料存储管理需求建立JIT体系，并包含必要的物料核算，

结合工厂的仓库管理系统实现入/出库的协同作业；

——锻件入库前其本体或包装袋上附有条形码或二维码，用户通过扫描读取锻件

的相关信息，包含：生产批产号、产品图号及名称、材料牌号等；

——系统可收集入库时间、出入库数量、距离交期识别，有关信息能与其他系统集成。

-27-

在本标准编制过程中，在贵州安大航空锻造有限责任公司、贵州航宇科技发展股

份有限公司、景德镇明兴航空锻压有限公司进行了应用，结合工厂内部的物料存储管

理需求建立JIT体系，并包含必要的物料核算，结合工厂的仓库管理系统实现入/出库

的协同作业。应结合车间内部物料管理需求，与MES、ERP进行接口集成，形成标准

的仓库管理体系。主要功能包括：WMS/WCS执行入库指令，记录入库作业流水和库

存信息，将库存信息通过接口传递给ERP/MES；WMS/WCS执行出库指令，记录出库

作业流水，进行库存销账，并通过接口传递给ERP/MES；WMS可根据实际需要对库

存物料进行库位调整、盘点等操作；WMS可对库存物料进行超过保质期、呆滞、缺

料等相关预警提示。

图30仓储管理的数字化

（19）标准条目“10.8安全环保”

安全环保管理包含如下内容：

——车间应安装必须的安全防护装置（如限位保护、紧急停止等），在各执行机构

之间设有必要的启动、连锁保护措施，并配置安全识别系统和声光报警系统，保证现

场人员的安全；

——车间生产现场的装备工作区域、易发生故障区域和安全通道等位置应按照摄

像头等现场视频设备；

——支持事故报警推送功能，当有事故发生时将事故信息推送给相关负责人。

——应具备模具寿命预警系统，保证模具的正常使用以及人员和设备的安全。

-28-

——车间各工序的制造过程，和锻件报废处理等过程中，应保证对环境的影响（负

作用）最小。

在本标准编制过程中，在贵州安大航空锻造有限责任公司、贵州航宇科技发展股

份有限公司、景德镇明兴航空锻压有限公司进行了应用。

综上所述，本标准在编制过程对其主要的条款进行了试验验证，针对民用航空锻

件的多品种和小批量的生产特点，从车间系统架构、基础数字化要求、通讯网络要求、

数据管理要求、信息系统集成接口要求和制造执行系统主要功能等方面规范民用航空

锻件数字生产车间。

（二）技术经济论证，预期的经济效果

目前，我国民用航空锻件数字生产车间具有一定的数字化水平，但是多数企业还未

形成系统的企业级数字化生产的规划，企业制造过程存在数据和信息的流通不够通畅的

情况。在国家航空产业政策、智能制造发展规划的引导过程中，国内设备制造商、集成

商和制造企业、科研院所与高校多年持续不断的技术攻关并提出了本标准。本标准针对

民用航空锻件的多品种和小批量的生产特点，从车间系统架构、基础数字化要求、通讯

网络要求、数据管理要求、信息系统集成接口要求和制造执行系统主要功能等方面规范

民用航空锻件数字生产车间，能够提升企业加深对数字化车间的认识，引导企业在制造

过程中引进关键装备，不仅能解决我国实现装备之间的信息孤岛问题与管理系统系统集

成的集成问题，而且能够建设制备航空产业所需的钛合金、高温合金等难变形锻件的标

准化质量管控和追溯流程，提升锻件产品品质和企业的生产效率与管理水平。

通过本标准的发布实施，满足了当今我国民用航空等高科技技术发展的需要，许

多高动力机械工业需要的钛合金、高温合金、铝合金等锻件，技术含量高，市场潜力

大。因此，航空锻造工艺向这些大型锻件渗透，会显著提高国内锻件的性能，势必形

成规模经济和新的经济增长点。同时，随着我国逐渐成为世界制造业中心和西方发达

国家逐渐把大型锻件转移到我国生产制造，该标准的研制恰好迎合了这种发展趋势。

而在当今提倡降低生产成本、倡导环保的消费形式下，采用本标准生产出的产品具有

很强的市场竞争力。该项目完成后，预计到2025年国内新增各种规格数字化车间10

个以上，实现合同额6亿元，利税4000万元，成为企业经济效益新增长点。

综上所述，本标准的提出能够宏观上指导航空锻压数字化车间的建设、实现制造

信息系统集成、从而提升生产的数字化水平，提升企业生产全过程管理水平，提高生

-29-

产效率，降低成本和能耗。

四、采用国际标准和国外先进标准的程度，以及与国际、国外同类标准水平的对比情

况，或与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况

本标准为我国自主研制的、具有自主知识产权的标准，国外无民用航空锻件数字

化生产车间集成规范的相关标准。本标准未采用国际标准和国外先进标准。

五、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系

本标准与现行法律、法规、规章及相关标准（包括强制性国家标准）协调、无冲突。

六、重大分歧意见的处理经过和依据

本标准编制中无重大意见分歧。

七、国家标准作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议

建议本标准的性质为推荐性国家标准。

八、贯彻国家标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡方法等内容）

本标准发布实施后，锻标委将给相关企业寄送标准文本，并通过相关网站、期刊、

会议等渠道宣贯本标准，使广大企业了解、掌握、执行本标准。

在组织上，建议在民用航空锻造企业中实施本标准，并将实施过程中出现的问题

和改进建议反馈起草工作组，以便为标准的后续修订提供参考。

在技术上，在实施过程中，建议按照本标准对民用航空数字化锻造车间的规划、

建设、验收和运营进行规范，从而促进国内民用航空锻造车间的整体数字化水平。

建议本标准发布半年后实施。

九、废止现行有关标准的建议

无。

十、其他应予说明的事项

——本标准不涉及专利及知识产权问题。

——标准名称变更

该国家标准项目《民用航空数字化锻造车间集成规范》在计划公示过程中，收到

-30-

反馈意见建议明确标准的范围。根据此意见，为明确标准范围，将标准名称修改为：

《民用航空锻件数字化生产车间集成规范》，英文名称修改为《Integratingspecification

ofdigitalmanufacturingworkshopforcivilaviationforgings》，并于2023年3月23日由

锻标委向国标委提交项目名称调整申请，并经专业处审核于2023年4月12日通过调

整申请。

——起草单位变更

在起草阶段，景德镇明兴航空锻压有限公司、天津百利特精电气股份有限公司、

天津吉达尔重型机械科技股份有限公司、天津市汇点机电设备开发有限公司、苏州伍

玥航空科技有限公司、北京星航智造科技有限公司、武汉理工大学、武汉华夏精冲技

术有限公司、贵州安大航空锻造有限公司、贵州航宇科技发展股份有限公司、山东圣

德智能装备有限公司、江西景航航空锻铸有限公司申请参与本标准的制定工作，这几

家公司从事航空锻造的生产和科研多年，具有丰富的经验。

此外，第七起草单位机科发展科技股份有限公司由于在标准研制过程中开展了大

量工作，故将其排序调整为第四起草单位。

起草单位“天津大学”的具体标准编制工作转为天津大学浙江国际创新设计与智

造研究院来开展，经该单位申请，原起草单位改为“天津大学浙江国际创新设计与智

造研究院”。

起草单位“北京机电研究所有限公司”名称从2022年8月24日起变更为“中国

机械总院集团北京机电研究所有限公司”，起草单位“北京航空材料研究院”名称变

更为“中国航发北京航空材料研究院”，故同时做相应调整。

因此，原计划起草单位“天津市天锻压力机有限公司、机械工业仪器仪表综合技

术经济研究所、北京机电研究所有限公司、北京航空材料研究院、首都航天机械公司、

北京航空航天大学、机科发展科技股份有限公司、天津大学、天津职业技术师范大学、

山西金瑞高压环件有限公司”现调整为“天津市天锻压力机有限公司、机械工业仪器

仪表综合技术经济研究所、中国机械总院集团北京机电研究所有限公司、机科发展科

技股份有限公司、中国航发北京航空材料研究院、首都航天机械有限公司、北京航空

航天大学、天津大学浙江国际创新设计与智造研究院、天津职业技术师范大学、山西

金瑞高压环件有限公司、景德镇明兴航空锻压有限公司、天津百利特精电气股份有限

公司、天津吉达尔重型机械科技股份有限公司、天津市汇点机电设备开发有限公司、

-31-

苏州伍玥航空科技有限公司、北京星航智造科技有限公司、武汉理工大学、武汉华夏

精冲技术有限公司、贵州安大航空锻造有限责任公司、贵州航宇科技发展股份有限公

司、山东圣德智能装备有限公司、江西景航航空锻铸有限公司”。

上述变更经锻标委审查通过。

《民用航空锻件数字化生产车间集成规范》标准起草工作组

2023年7月27日

-32-

国家标准

《民用航空锻件数字化生产车间集成规范》

编制说明（征求意见稿）

《民用航空锻件数字化生产车间集成规范》

标准起草工作组

2023年7月27日

-1-

国家标准《民用航空锻件数字化生产车间集成规范》

编制说明（征求意见稿）

一、工作简况

（一）任务来源

本项目是根据国标委发[2022]39号文《国家标准化管理委员会关于下达2022年第

三批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》（计划项目编号：20221455-

T-469，标准项目名称《民用航空数字化锻造车间集成规范》）进行制定，主要起草单

位：天津市天锻压力机有限公司、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、北京机电

研究所有限公司、北京航空材料研究院、首都航天机械公司、北京航空航天大学、机

科发展科技股份有限公司、天津大学、天津职业技术师范大学、山西金瑞高压环件有

限公司等。

（二）工作过程

起草阶段：

根据2022年第三批推荐性国家标准计划和要求，在全国锻压标准化技术委员会

（简称“锻标委”）的组织下，2022年12月成立了由天津市天锻压力机有限公司、机械

工业仪器仪表综合技术经济研究所、中国机械总院集团北京机电研究所有限公司（单

位名称修改，详见“十”）、机科发展科技股份有限公司（单位调整，详见“十”）、中国

航发北京航空材料研究院（单位名称修改，详见“十”）、首都航天机械有限公司、北京

航空航天大学、天津大学浙江国际创新设计与智造研究院（单位调整，详见“十”）、天

津职业技术师范大学、山西金瑞高压环件有限公司、景德镇明兴航空锻压有限公司（新

增起草单位，详见“十”）、天津百利特精电气股份有限公司（新增起草单位，详见“十”）、

天津吉达尔重型机械科技股份有限公司（新增起草单位，详见“十”）、天津市汇点机电

设备开发有限公司（新增起草单位，详见“十”）、苏州伍玥航空科技有限公司（新增起

草单位，详见“十”）、北京星航智造科技有限公司（新增起草单位，详见“十”）、武汉

理工大学（新增起草单位，详见“十”）、武汉华夏精冲技术有限公司（新增起草单位，

详见“十”）、贵州安大航空锻造有限公司（新增起草单位，详见“十”）、贵州航宇科技

发展股份有限公司（新增起草单位，详见“十”）、山东圣德智能装备有限公司（新增起

-2-

草单位，详见“十”）、江西景航航空锻铸有限公司（新增起草单位，详见“十”）等的人

员组成的标准起草工作组。工作组先后在天津、山西、江西、陕西、无锡、上海、贵

州、湖北、山东等地的有关科研院所、大专院校、生产企业、使用单位等进行了调研，

明确了标准编制原则、标准主要内容及标准编写要求。根据天津市天锻压力机有限公

司等生产企业多年对民用航空锻造车间的数字化需求、数字化实践经验和数据资料，

并结合我国标准的体系、编写要求和有关规定等，形成了标准草案。

另外，该国家标准项目《民用航空数字化锻造车间集成规范》在计划公示过程中，

收到反馈意见建议明确标准的范围。本标准的标准化对象为生产民用航空锻件的数字

化生产车间的规划、建设、验收和运营。为明确标准范围，根据此意见，将标准名称

修改为：《民用航空锻件数字化生产车间集成规范》，英文名称修改为《Integrating

specificationofdigitalmanufacturingworkshopforcivilaviationforgings》，并于2023年

3月23日由锻标委向国标委提交项目名称调整申请，并经专业处审核于2023年